Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-27T12:27:09Z No. of bitstreams: 1 2016_CassiusMarcellusCostaCarvalho.pdf: 2810993 bytes, checksum: bfafdd99c63ad8fd20bdd739f2139d59 (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento(ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2017-03-22T16:43:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CassiusMarcellusCostaCarvalho.pdf: 2810993 bytes, checksum: bfafdd99c63ad8fd20bdd739f2139d59 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T16:43:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CassiusMarcellusCostaCarvalho.pdf: 2810993 bytes, checksum: bfafdd99c63ad8fd20bdd739f2139d59 (MD5) / O método Monte Carlo é um método estatístico utilizado para calcular integrais por meio de amostragens aleatórias. Quando esse método é aplicado para calcular propriedades quânticas de sistemas atômicos e moleculares, ele passa a ser denominado Monte Carlo Quântico (MCQ). Os dois métodos mais utilizados com essa denominação são: Monte Carlo Variacional e Monte Carlo de Difusão. Devido à eficiência do MCQ para representar sistemas considerados médios e grandes, resolveu-se utilizá-lo para o cálculo de propriedades energéticas de dímeros com diversas características de interação, como por exemplo, as de Van der Waals. Os dímeros estudados foram: CH4-CH4, CH4-HF, CH4-H2O, CH4-CO, CH4-H2 e CH4-Ar. Tais dímeros possuem grande importância nas áreas de aplicações astrofísicas e espectroscópica. Com isso, os objetivos principais deste trabalho são: avaliar o MCQ no cálculo da energia total de dímeros e moléculas, bem como no cálculo da energia de interação dos dímeros. A eficiência dos cálculos para tais interações de distintas naturezas também foi analisada. Para isso, as funções de onda dos métodos ab initio Hartree Fock e DFT foram utilizadas. Essas funções eram geradas pelo programa Gaussian09, e assim serviam de entrada para o método MCQ no software Casino. Com a energia total do dímero e as energias das 2 moléculas separadamente, era possível se calcular a energia de interação (ΔE). Analisando-se os resultados das energias das moléculas e dos dímeros, observou-se que todos estavam em consonância com os valores referenciais, destacando-se o MCQ de Difusão. Também, confirmou-se que os efeitos incluídos nos DFT, não impactavam em melhoria da função de onda no MCQ. Para a energia de interação, houve apenas bons resultados para os dímeros: CH4-CH4, CH4-HF e CH4-H2O. Tal inconsistência nos resultados estava relacionada com as diferentes proporções de melhoria para o dímero e as moléculas. Em outras palavras, a função de onda utilizada não era eficiente na mesma proporção para o dímero e para as moléculas que o compõe. Outra característica importante foi que quanto maior a diferença entre as energias das moléculas que formavam o dímero, maiores eram os desvios da energia de interação. Por fim, se observou que a qualidade dos resultados gerados pelo MCQ, independe da natureza das interações. / Monte Carlo method is a statistical method used to calculate integrals by means of random samplings. When this method is applied to calculate quantum properties of atomic and molecular systems, it is called Quantum Monte Carlo (QMC). The two most commonly used QMC methods are: Variational Monte Carlo and Diffusion Monte Carlo. QMC was used for the calculation of energetic properties of dimers with several interaction characteristics, such as Van der Waals, due to his efficiency to represent large and medium systems. The studied dimers were: CH4-CH4, CH4-HF, CH4-H2O, CH4-CO, CH4-H2 and CH4-Ar. These dimers have great importance in the areas of astrophysical and spectroscopic applications. Thus, the main objectives of this work are: to evaluate the QMC in the calculation of total energy of dimers and molecules, as well as in the calculation of the interaction energy of the dimers. The efficiency of calculations for such interactions of different natures was also analyzed. For this, we used the wave functions of the ab initio methods Hartree Fock and DFT. These functions were generated by Gaussian09 program and they were used as input for QMC method in Casino software. With the total energy of the dimer and the energies of the 2 molecules separately, it was possible to calculate the interaction energy (ΔE). By analyzing the results of the energies of the molecules and the dimers, it was observed that all of them were in line with the referential values, mainly the Diffusion QMC. Also, it was confirmed that the effects included in the DFT did not impact the improvement of the wave function in QMC. There were only good results for the dimers CH4-CH4, CH4-HF and CH4-H2O regarding the interaction energy. This inconsistency in the results was related to the different proportions of improvement for the dimer and the molecules. In other words, the used wave function was not efficient in the same proportion for the dimer and for the molecules that composed it. Another important characteristic was that the greater the difference between the energies of the molecules that formed the dimer, the greater the deviations of the interaction energy. Finally, it was observed that the quality of the results generated by QMC does not depend on the nature of the interactions.

A água, conhecida como solvente universal, participa da maioria das reações químicas e composições biológicas, tem importância vital em nosso planeta, tornando a vida como conhecemos inconcebível sem a sua presença. Tais propriedades advêm da forma como as moléculas interagem entre si, e a principal ligação química existente é a ligação de hidrogênio. Portanto, compreender como ela acontece e ser capaz de manipulá-la pode ser considerada uma importante técnica na busca de novos comportamentos. Esta dissertação visa compreender como o campo elétrico nas suas variantes: direção, sentido e intensidade podem afetar a água. Sendo tal estudo realizado através de cálculos utilizando métodos de química quântica: Teoria do Funcional da Densidade e a Teoria de Perturbação Moller-Plesset de segunda ordem. Como resultado obteve-se que quando o campo elétrico é aplicado em uma direção e sentido fora do plano da ligação de hidrogênio, a estrutura inicial tende a se rearranjar produzindo uma estrutura mais fracamente ligada do que a ordinária. Quando aplicamos o campo no plano da ligação de hidrogênio, temos resultados mais pronunciados, sendo que, se o sentido for : Doador -> Receptor a estrutura resultante estará mais fracamente ligada e se o sentido for Receptor -> Doador a estrutura produzida estará mais fortemente ligada. Os resultados obtidos mostram também que tais mudanças acontecem principalmente devido a alterações eletrostáticas, como mudança na densidade de carga da ligação de hidrogênio. Também confirmou-se um ponto crítico no campo 0,15 V/Å, como sugerido na literatura. Esta singularidade foi atribuída neste trabalho à uma transição estrutural. O campo também modificou a importância das interações secundárias, principalmente entre os átomos de oxigênio, e ao desligá-lo, o sistema tende a voltar ao estado inicial. / The water is know as the universal solvent, part of most chemical reactions and biological compositions, it is vitally important to our planet, making life as we know it inconceivable without its presence. These properties arise from how the molecules interact, and the main existing chemical link is the hydrogen bond. Therefore, to understand how this happens and be able to manipulate it can be considered an important technique in the search for new behaviors. Thus, this paper aims to understand how the electric field in its variants: direction, sense and intensity can affect the water. This study is undertaken through calculations using quantum chemistry methods: Density Functional Theory and Moller-Plesset Perturbation Theory to Second Order. As a result was found that when the electric field is applied in direction and sense out of the plane of the hydrogen bond, the initial structure tends to rearrange itself to produce a more loosely bound than the ordinary. When the electric field is applied in the hydrogen bond plane, the have results obtained are more pronounced. Sense is: Donor -> Receiver initial structure will be more loosely connected and that when the sense is Receiver -> Donor initial structure will be tightly linked. Our results also show that such changes occur mainly due to electrostatic changes, mainly in the change in the charge density of hydrogen bond. It was also confirmed a critical point in the field 0, 15 V / Å, as suggested by Vegiri. This was attributed to a structural transition. The field also changed the importance of secondary interactions, especially between the oxygen atoms. And when the field is shutdown the system tends back to its to initial structure.

A água, conhecida como solvente universal, participa da maioria das reações químicas e composições biológicas, tem importância vital em nosso planeta, tornando a vida como conhecemos inconcebível sem a sua presença. Tais propriedades advêm da forma como as moléculas interagem entre si, e a principal ligação química existente é a ligação de hidrogênio. Portanto, compreender como ela acontece e ser capaz de manipulá-la pode ser considerada uma importante técnica na busca de novos comportamentos. Esta dissertação visa compreender como o campo elétrico nas suas variantes: direção, sentido e intensidade podem afetar a água. Sendo tal estudo realizado através de cálculos utilizando métodos de química quântica: Teoria do Funcional da Densidade e a Teoria de Perturbação Moller-Plesset de segunda ordem. Como resultado obteve-se que quando o campo elétrico é aplicado em uma direção e sentido fora do plano da ligação de hidrogênio, a estrutura inicial tende a se rearranjar produzindo uma estrutura mais fracamente ligada do que a ordinária. Quando aplicamos o campo no plano da ligação de hidrogênio, temos resultados mais pronunciados, sendo que, se o sentido for : Doador -> Receptor a estrutura resultante estará mais fracamente ligada e se o sentido for Receptor -> Doador a estrutura produzida estará mais fortemente ligada. Os resultados obtidos mostram também que tais mudanças acontecem principalmente devido a alterações eletrostáticas, como mudança na densidade de carga da ligação de hidrogênio. Também confirmou-se um ponto crítico no campo 0,15 V/Å, como sugerido na literatura. Esta singularidade foi atribuída neste trabalho à uma transição estrutural. O campo também modificou a importância das interações secundárias, principalmente entre os átomos de oxigênio, e ao desligá-lo, o sistema tende a voltar ao estado inicial. / The water is know as the universal solvent, part of most chemical reactions and biological compositions, it is vitally important to our planet, making life as we know it inconceivable without its presence. These properties arise from how the molecules interact, and the main existing chemical link is the hydrogen bond. Therefore, to understand how this happens and be able to manipulate it can be considered an important technique in the search for new behaviors. Thus, this paper aims to understand how the electric field in its variants: direction, sense and intensity can affect the water. This study is undertaken through calculations using quantum chemistry methods: Density Functional Theory and Moller-Plesset Perturbation Theory to Second Order. As a result was found that when the electric field is applied in direction and sense out of the plane of the hydrogen bond, the initial structure tends to rearrange itself to produce a more loosely bound than the ordinary. When the electric field is applied in the hydrogen bond plane, the have results obtained are more pronounced. Sense is: Donor -> Receiver initial structure will be more loosely connected and that when the sense is Receiver -> Donor initial structure will be tightly linked. Our results also show that such changes occur mainly due to electrostatic changes, mainly in the change in the charge density of hydrogen bond. It was also confirmed a critical point in the field 0, 15 V / Å, as suggested by Vegiri. This was attributed to a structural transition. The field also changed the importance of secondary interactions, especially between the oxygen atoms. And when the field is shutdown the system tends back to its to initial structure.

Orientador: Carlos Francisco Sampaio Bonafé / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T10:21:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Landini_GustavoFraga_D.pdf: 2852152 bytes, checksum: a366fb6b71cf198fd01af8b55114c8a9 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

El COVID-19 causado por el SARS-CoV-2 ha puesto en peligro la vida de la población mundial. Pacientes llegaron a padecer fases críticas conllevándolos al internamiento en Unidad de Cuidados Intensivos y a procesos de coagulopatías como trombosis venosa profunda, coagulación intravascular diseminada, embolia pulmonar. El valor del dímero D elevado al ingreso o durante el progreso de la enfermedad se han relacionado con un mayor riesgo de mortalidad en pacientes con COVID-19 en comparación con los sobrevivientes. COVID-19 caused by SAR-CoV-2 has been life-threating in worldwide. Patients came to suffer critical phases leading to admission to the Intensive Care Unit and coagulopathy processes such as deep vein thrombosis, disseminated intravascular coagulation, pulmonary embolism. Elevated D-dimer values at admission or during disease progression have been associated with an increased risk of mortality in COVID-19 patients compared to survivors.

Orientador: Prof. Dr. Jeverson Teodoro Arantes Jr. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2015. / A violaceína é um corante de coloração arroxeada, produzido por bactérias do gênero Chromobacterium, abundantes em regiões tropicais. Esse pigmento vem sendo estudado nas últimas décadas devido a suas aplicações potencias em diferentes áreas, destacando-se as aplicações biológicas. Trata-se de uma molécula hidrofóbica que possui tendência de se aglomerar em soluções aquosas, o que se torna um aspecto relevante quando se consideram suas aplicações in vivo. Os principais estudos realizados com a violaceína têm sido experimentais, avaliando-se o seu potencial em diversas áreas, porém poucas referências são encontradas sobre estudos teóricos ou semi-empíricos dessa molécula. No presente estudo são realizadas simulações de primeiros princípios, utilizando a teoria do funcional da densidade (DFT ¿ Density Functional Theory) para otimização da molécula de violaceína e para análise de possíveis conformações de dímeros dessa molécula para melhor compreensão do seu processo de aglomeração. / Violacein is a dye purplish, produced by bacteria of the genus Chromobacterium, which are abundant in tropical regions. This pigment has been studied in recent decades due to their potential applications in different areas, with emphasis on biological applications. This is a hydrophobic molecule having tendency to agglomerate in aqueous solutions, which becomes an important issue when considering their applications in vivo. The main studies of the Violacein have been experimental, evaluating its potential in many areas, but few references are found on theoretical or semi-empirical studies of this molecule. In the present study we performed first principles simulations, using the Density Functional Theory (DFT) to optimize the Violacein molecule and analysis of possible conformations of this dimer molecule to better understanding of their agglomeration process.

Une étape clé dans la maturation des pré-ARNms est le clivage et la polyadénylation que ceux-ci subissent sur leur extrémité 3’. Chez les métazoaires, le complexe CstF (Cleavage stimulation Factor) reconnaît une région de l’ARNm riche en U et U/G et stabilise le complexe CPSF (Cleavage Polyadenylation Stimulating Factor) sur le site de polyadénylation. Nous avons déterminé la structure cristallographique du domaine N-terminal d’une des trois sous-unités de CstF, CstF-50. Ce domaine forme un homodimère compact et présente deux surfaces identiques conservées dérivées de la formation du dimère. La structure dimérique de CstF-50 est en accord avec le modèle hexamèrique du complexe. L’homologue de CstF chez la levure, CF IA (Cleavage/polyadenylation Factor IA), est impliqué dans les réactions de clivage et polyadénylation de la maturation 3’. Nous avons reconstitué le complexe entier ‘in vitro’ et résolu la structure en solution par RMN des régions minimales impliquées dans l’interaction des sous-unités Rna14p et Rna15p. Pour la formation de l’hétérodimère, la région C-terminale de Rna14p, que nous avons appelé domaine « monkeytail », s’entrelace intimement avec la région « hinge » de Rna15p. La présence de ces deux domaines chez leurs homologues de mammifères, CstF-77 et CstF-64, suggère la conservation de ce type d’organisation entre ces deux sous-unités à travers les espèces. / The removal of the 3’ region of pre-mRNA followed by polyadenylation is a key step in mRNA maturation. In metazoa, Cleavage stimulation Factor (CstF) recognizes U and G/U rich cis-acting RNA sequence elements through its 64kDa subunit and helps stabilize the Cleavage Polyadenylation Stimulating Factor (CPSF) complex at the polyadenylation site. We describe the crystal structure of the N-terminal domain of the CstF-50 subunit. Through highly conserved residues, CstF-50 forms a compact homodimer that exposes two geometrically opposite and identical conserved surfaces. Together with prior data, the structure of the CstF-50 homodimerization domain supports a hexameric model of CstF. The yeast homologue of CstF is the Cleavage/polyadenylation Factor IA (CF IA) complex and is involved in both the cleavage and polyadenylation of pre-mRNA. We have reconstituted ‘in vitro’ the overall complex and also solved the solution structure of one of the inter-subunit regions, specifically the heterodimer involving peptides from Rna14p and Rna15p. Upon binding, a short C-terminal region from Rna14p wraps intimately within the central hinge domain from Rna15p. Conservation of residues reveals that the structural tethering is preserved in the homologous mammalian proteins. / La maduración 3’ del pre-ARNm es un proceso clave de la expresión génica que incluye el corte y la poliadenilación del extremo 3’ libre del pre-ARNm. En metazoos, el complejo CstF (Cleavage stimulation Factor) reconoce una secuencia del pre-ARNm rica en U y G/U y permite la estabilización del complejo CPSF (Cleavage Polyadenylation Stimulating Factor) en el sitio de poliadenilación. Hemos descrito la estructura cristalina del dominio N-terminal de una de las tres subunidades de CstF, CstF-50. La estructura ha revelado la organización de la proteína en un dímero compacto y conservado entre las especies. Dos zonas idénticas conservadas se encuentran expuestas a ambos lados de la superficie estructural. Nuestros resultados corroboran así la hipótesis sobre el modelo hexamérico del complejo CstF. CF IA (Cleavage/ polyadenylation Factor IA), el homólogo de CstF en levaduras, interviene en las dos etapas de la maduración 3’. Las bases para la reconstitución del factor CF IA ‘in vitro’ han sido establecidas. Al mismo tiempo, hemos resuelto la estructura del subcomplejo formado por las regiones de interacción de Rna14p y de Rna15p en solución mediante RMN. En el heterodímero, las dos proteínas forman una entidad única a través de la región C-terminal de Rna14p, dominio “monkeytail”, y el dominio “hinge” de Rna15p, quedando las hélices de la dos proteínas entrelazadas. La localización de estos dominios en sus homólogos mamíferos, CstF-77 et CstF-64, sugiere que este tipo de organización está conservada entre las especies.

A leishmaniose é uma doença negligenciada provocada por parasitas do gênero Leishmania, que ocorre em mais de 90 países no mundo, afetando milhões de pessoas. A doença é tratável, mas ainda não tem cura, e o arsenal terapêutico comumente utilizado é limitado, e consiste do uso de fármacos de alta toxicidade. Sendo assim, a busca por novas terapias tem sido encorajada e o uso de compostos ativos isolados de produtos naturais, como plantas, tem se mostrado eficaz. Para uso futuro destes princípios ativos no tratamento, faz-se necessário o entendimento do seu mecanismo de ação. As ciências \"ômicas\", mais especificamente a metabolômica, que é a análise comparativa dos metabólitos alterados em um sistema biológico após intervenção externa, tem sido bastante aplicada com este objetivo. A abordagem metabolômica é multidisciplinar e as análises são realizadas com auxílio de plataformas analíticas modernas, como as técnicas de separação acopladas a espectrometria de massas (MS). Para tratamento dos dados são utilizadas ferramentas estatísticas avançadas, e as substâncias alteradas são correlacionadas com rotas metabólicas. Neste trabalho, o mecanismo de ação em Leishmania infantum da substância ativa (metildihidrodieugenol B) isolada da planta Nectandra leucantha, foi avaliado por abordagem metabolômica global, com multiplataforma de análise (cromatografia gasosa e líquida em fase reversa hifenadas, GC-MS e RPLC-MS, respectivamente). Otimizações de preparo de amostra, extração, e derivatização para GC-MS, para obter o maior número possível de metabólitos foram realizadas nas amostras em estudo. Promastigotas de L. infantum foram crescidos em meio de cultura e após 72 h foram tratados com metildihidrodieugenol B (na concentração de 58.18 &#181g x mL-1); passadas 48 h de tratamento, a ação enzimática foi interrompida, as células lavadas e congeladas para análise posterior. Metanol:água (1:1) e metanol 100% foram utilizados como solventes extratores para acessar os metabólitos intracelulares nas análises por GC-MS e RPLC-MS, respectivamente. Derivatização com O-metoxiamina em piridina (15 mg x mL-1) à temperatura ambiente por 90 min, seguida de sililação com BSTFA + 1% TMCS por 30 min à 40 ºC foi realizada para tornar voláteis e estáveis os metabólitos para análise por GC-MS. Os resultados de ambas plataformas de análise apontou grandes diferenças entre os grupos de amostras tratadas e não tratadas com a substância ativa, e os metabólitos alterados com significância estatística foram correlacionados com o metabolismo de Leishmania. Diferentes aminoácidos, ácidos graxos, carboidratos, glicerolipídeos e fosfoslipídeos foram encontrados, em sua maioria, diminuídos com o tratamento. Devido a complexidade do metabolismo do parasita e a grande diversidade dos metabólitos alterados, um mecanismo de ação multi-target pode ser atribuído ao dímero de fenilpropanoide. Mudanças no metabolismo da glicólise e gluconeogênese são destacadas, indicando alterações nas fontes de energia da célula. Modificações na composição lipídica da membrana plasmática do parasita também foram observadas, sugerindo variações em sua flexibilidade e fluidez. Os resultados obtidos são preliminares, mas muito importantes para dar o primeiro passo na elucidação da ação desta substância no tratamento da leishmaniose, pleiteando a busca por novas terapias. / Leishmaniasis is a neglected disease caused by Leishmania parasites, which occurs in more than 90 countries worldwide, affecting millions of people. The disease is treatable but not curable, and the commonly used therapeutic arsenal is limited and consists in the use of highly toxic drugs. The search for new therapies has been encouraged and the use of active compounds, isolated from natural products, such as plants, has been proven effective. For future use of these active compounds in the treatment, it is necessary to understand its mechanism of action. \"Omics\" sciences, specifically metabolomics, which is the comparative analysis of altered metabolites in a biological system after external intervention, has been widely applied for this purpose. The metabolomic approach is multidisciplinary and the analyzes are performed using modern analytical platforms, such as separation techniques coupled to mass spectrometry (MS). Data treatment are performed with advanced statistical tools and altered metabolites are correlated with metabolic pathways. In this work, the mechanism of action, in Leishmania infantum, of an active compound (methyldehydrodieugenol B), isolated from Nectandra leucantha plant, was evaluated by global metabolomics approach with multiplatform analysis (gas and reversed phase liquid chromatography, GC-MS and RPLC-MS, respectively). Optimizations of sample preparation, extraction and derivatization for GC-MS to obtain the maximum number of metabolites in the samples under consideration were performed. L. infantum promastigotes were grown in culture medium and after 72 h they were treated with metildihidrodieugenol B (at a concentration of 58.18 µg x mL-1); after 48 h of treatment, enzyme activity was quenched, cells washed and frozen for further analysis. Methanol:water (1:1) and 100% methanol are used as solvent extractor to assess intracellular metabolites for analysis by GC-MS and RPLC-MS, respectively. Derivatization with O-methoxyamine in pyridine (15 mg x mL-1) at room temperature for 90 min, followed by silylation with BSTFA + 1% TMCS for 30 min at 40°C was performed to make volatile and stable metabolites for analysis by GC- MS. The results of both analytical platforms showed significant differences between treated and non-treated samples with the active substance, and altered metabolites with statistical significance were correlated with Leishmania metabolism. Different amino acids, fatty acids, carbohydrates, and glycerolipids phospholipids were found, mostly decreased with treatment. Due to the complexity of the parasite metabolism and the great diversity of altered metabolites, a multi-target mechanism can be assigned to the methyldehydrodieugenol B. Changes in the metabolism of glycolysis and gluconeogenesis are highlighted, indicating changes in the cell energy sources. Changes in the lipid composition of the parasite plasma membrane were also observed, suggesting variations in its flexibility and fluidity. The results are preliminary, but very important to take the first step into elucidation of the action of this substance in the treatment of leishmaniasis, aiming the search for new pharmaceutical therapies.

A leishmaniose é uma doença negligenciada provocada por parasitas do gênero Leishmania, que ocorre em mais de 90 países no mundo, afetando milhões de pessoas. A doença é tratável, mas ainda não tem cura, e o arsenal terapêutico comumente utilizado é limitado, e consiste do uso de fármacos de alta toxicidade. Sendo assim, a busca por novas terapias tem sido encorajada e o uso de compostos ativos isolados de produtos naturais, como plantas, tem se mostrado eficaz. Para uso futuro destes princípios ativos no tratamento, faz-se necessário o entendimento do seu mecanismo de ação. As ciências \"ômicas\", mais especificamente a metabolômica, que é a análise comparativa dos metabólitos alterados em um sistema biológico após intervenção externa, tem sido bastante aplicada com este objetivo. A abordagem metabolômica é multidisciplinar e as análises são realizadas com auxílio de plataformas analíticas modernas, como as técnicas de separação acopladas a espectrometria de massas (MS). Para tratamento dos dados são utilizadas ferramentas estatísticas avançadas, e as substâncias alteradas são correlacionadas com rotas metabólicas. Neste trabalho, o mecanismo de ação em Leishmania infantum da substância ativa (metildihidrodieugenol B) isolada da planta Nectandra leucantha, foi avaliado por abordagem metabolômica global, com multiplataforma de análise (cromatografia gasosa e líquida em fase reversa hifenadas, GC-MS e RPLC-MS, respectivamente). Otimizações de preparo de amostra, extração, e derivatização para GC-MS, para obter o maior número possível de metabólitos foram realizadas nas amostras em estudo. Promastigotas de L. infantum foram crescidos em meio de cultura e após 72 h foram tratados com metildihidrodieugenol B (na concentração de 58.18 &#181g x mL-1); passadas 48 h de tratamento, a ação enzimática foi interrompida, as células lavadas e congeladas para análise posterior. Metanol:água (1:1) e metanol 100% foram utilizados como solventes extratores para acessar os metabólitos intracelulares nas análises por GC-MS e RPLC-MS, respectivamente. Derivatização com O-metoxiamina em piridina (15 mg x mL-1) à temperatura ambiente por 90 min, seguida de sililação com BSTFA + 1% TMCS por 30 min à 40 ºC foi realizada para tornar voláteis e estáveis os metabólitos para análise por GC-MS. Os resultados de ambas plataformas de análise apontou grandes diferenças entre os grupos de amostras tratadas e não tratadas com a substância ativa, e os metabólitos alterados com significância estatística foram correlacionados com o metabolismo de Leishmania. Diferentes aminoácidos, ácidos graxos, carboidratos, glicerolipídeos e fosfoslipídeos foram encontrados, em sua maioria, diminuídos com o tratamento. Devido a complexidade do metabolismo do parasita e a grande diversidade dos metabólitos alterados, um mecanismo de ação multi-target pode ser atribuído ao dímero de fenilpropanoide. Mudanças no metabolismo da glicólise e gluconeogênese são destacadas, indicando alterações nas fontes de energia da célula. Modificações na composição lipídica da membrana plasmática do parasita também foram observadas, sugerindo variações em sua flexibilidade e fluidez. Os resultados obtidos são preliminares, mas muito importantes para dar o primeiro passo na elucidação da ação desta substância no tratamento da leishmaniose, pleiteando a busca por novas terapias. / Leishmaniasis is a neglected disease caused by Leishmania parasites, which occurs in more than 90 countries worldwide, affecting millions of people. The disease is treatable but not curable, and the commonly used therapeutic arsenal is limited and consists in the use of highly toxic drugs. The search for new therapies has been encouraged and the use of active compounds, isolated from natural products, such as plants, has been proven effective. For future use of these active compounds in the treatment, it is necessary to understand its mechanism of action. \"Omics\" sciences, specifically metabolomics, which is the comparative analysis of altered metabolites in a biological system after external intervention, has been widely applied for this purpose. The metabolomic approach is multidisciplinary and the analyzes are performed using modern analytical platforms, such as separation techniques coupled to mass spectrometry (MS). Data treatment are performed with advanced statistical tools and altered metabolites are correlated with metabolic pathways. In this work, the mechanism of action, in Leishmania infantum, of an active compound (methyldehydrodieugenol B), isolated from Nectandra leucantha plant, was evaluated by global metabolomics approach with multiplatform analysis (gas and reversed phase liquid chromatography, GC-MS and RPLC-MS, respectively). Optimizations of sample preparation, extraction and derivatization for GC-MS to obtain the maximum number of metabolites in the samples under consideration were performed. L. infantum promastigotes were grown in culture medium and after 72 h they were treated with metildihidrodieugenol B (at a concentration of 58.18 µg x mL-1); after 48 h of treatment, enzyme activity was quenched, cells washed and frozen for further analysis. Methanol:water (1:1) and 100% methanol are used as solvent extractor to assess intracellular metabolites for analysis by GC-MS and RPLC-MS, respectively. Derivatization with O-methoxyamine in pyridine (15 mg x mL-1) at room temperature for 90 min, followed by silylation with BSTFA + 1% TMCS for 30 min at 40°C was performed to make volatile and stable metabolites for analysis by GC- MS. The results of both analytical platforms showed significant differences between treated and non-treated samples with the active substance, and altered metabolites with statistical significance were correlated with Leishmania metabolism. Different amino acids, fatty acids, carbohydrates, and glycerolipids phospholipids were found, mostly decreased with treatment. Due to the complexity of the parasite metabolism and the great diversity of altered metabolites, a multi-target mechanism can be assigned to the methyldehydrodieugenol B. Changes in the metabolism of glycolysis and gluconeogenesis are highlighted, indicating changes in the cell energy sources. Changes in the lipid composition of the parasite plasma membrane were also observed, suggesting variations in its flexibility and fluidity. The results are preliminary, but very important to take the first step into elucidation of the action of this substance in the treatment of leishmaniasis, aiming the search for new pharmaceutical therapies.

MONTEIRO JUNIOR, José Edvar. Caracterização bioquímica, funcional e estrutural de duas cistatinas recombinantes de feijão-caupi. 2012. 179 f.Tese (Doutorado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-07-20T14:56:24Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_jemonteirojunior.pdf: 22956458 bytes, checksum: 4912cb5f52b152df0d6dcc912bb7ccef (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-08-02T20:37:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_jemonteirojunior.pdf: 22956458 bytes, checksum: 4912cb5f52b152df0d6dcc912bb7ccef (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-02T20:37:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_jemonteirojunior.pdf: 22956458 bytes, checksum: 4912cb5f52b152df0d6dcc912bb7ccef (MD5) Previous issue date: 2012 / mRNA sequences coding for two cystatins were isolated from leaves of hydroponically growing cowpea plants. The sequences were ligated in the expression vector pET302NT-HIS, which was introduced into Escherichia coli, ArcticExpress (DE3) cells. The expression was induced by addition of 0.5 mM IPTG and the recombinant proteins VuCys1 (Vigna unguiculata one-domain cystatin) and VuCys2 (Vigna unguiculata two-domain cystatin), both fused to an N-terminal 6x-His tag, were purified by homogeneity using an affinity matrix containing Ni2+ immobilized to Sepharose. The apparent molecular masses for VuCys1 (yield of 10 mgP.L-1 culture) and VuCys2 (yield of 22 mgP.mL-1 culture) were 14 and 26 kDa, respectively. Both inhibitors were strongly active against the proteinases papain and chymopapain, while bromelain and particularly cathepsin B were less susceptible to in vitro inhibition. No inhibition was detected against the serine proteinase trypsin. Thermal stability tests revealed that both cystatins are thermostable proteins able to achieve a minimum residual proteolytic inhibition activity against papain of 95% (VuCys1) and 85% (VuCys2) when incubated at 100 C for 60 minutes. Similar stability results were also obtained when the proteins were tested to the ability of to inhibit papain activity after incubation in pH values ranging from 2.0 to 11.0. Circular dichroism spectroscopy measurements demonstrated that the secondary structure arrangement of both cystatins undergoes only fewer alterations when both proteins were incubated in temperatures varying from 10 to 90 C and pH values varying from 2.0 to 11.0, as well. These data are in agreement with the thermal and pH stability results previously obtained on papain inhibition assays. Biological assays conducted with different phytopathogenic fungi didn’t show any negative impact on spore germination as well as on mycelial growth of the tested fungi. Different human pathogens, including the pathogenic yeast Candida albicans were shown to be insensible to VuCys1 and VuCys2. Some scientific reports have proposed the use of cystatins as potential molecules in the control and inhibition of the activity of cysteine proteinases related to carcinogenic process. However, cytotoxicity assays performed on three tumor cell lineages revealed no toxic effects of VuCys1 and VuCys2. Inhibitor activities were also tested against digestive enzymes isolated from third instar larvae of the bruchid insects Callosobruchus maculatus and Zabrotes subfasciatus, two major cowpea plagues. Both cystatins were able to cause high inhibition of C. maculatus enzymes; however they were poorly active against Z. subfasciatus counterpart. Feeding tests were conducted in which both cystatins were added to artificial seeds at final concentrations of 0.025, 0.05 and 0.1% and supplied to C. maculatus. Despite the in vitro inhibition of C. maculatus larvae enzymes, the bioassay data suggest that larvae and adult insects appear to develop adaptive mechanisms which can make them insensible to the ingestion of the inhibitors. Crystallographic studies were carried out in order to solve the tridimensional structure of cystatins. 576 different crystallization conditions were tested in which three were favorable to the formation and growth of diffractable crystals of VuCys1 protein. These crystals belong to the orthorhombic space group P212121 and the unit cell dimension was a = 41.48 Å; b = 64.68 Å and c = 87.91 Å, α = β = γ = 90. V. unguiculata one-domain cystatin presents a typical 3D domain swapped dimmer molecular structure, which was solved at 1.95 Å resolution. No crystals were obtained for VuCys2. The physiological importance of this structure to the plant, the structural stability of both inhibitors and the results raised from biological assays are all discussed in this work. / Sequências de mRNA que codificam para duas cistatinas foram isoladas de folhas de plantas de feijão-caupi cultivadas em sistema hidropônico. As sequências foram ligadas no vetor de expressão pET302NT-His, o qual foi introduzido em células de Escherichia coli, ArcticExpress (DE3). A indução da expressão foi realizada por meio de adição de IPTG (0,5 mM) e as proteínas recombinantes VuCys1 – (cistatina de um domínio de Vigna unguiculata) e VuCys2 – (cistatina de dois domínios de V. unguiculata) ambas fusionadas a uma cauda de histidina N-terminal, foram purificadas por homogeneidade em matriz de afinidade constituída de Ni2+ imobilizado à Sepharose. VuCys1 apresentou uma massa molecular aparente de 14 kDa e um rendimento de 10 mgP.L-1 de meio de cultura, já a proteína VuCys2 mostrou uma massa molecular aparente de 26 kDa e um rendimento de 22 mgP.L-1 de meio de cultura. As duas proteínas foram fortemente ativas contra as proteinases papaína e quimopapaína, moderadamente ativas contra bromelaína e apenas fracamente ativas contra catepsina B, enquanto que nenhuma atividade inibitória foi detectada contra a proteinase serínica tripsina. Ensaios de estabilidade térmica mostraram que as duas cistatinas são proteínas termoestáveis, uma vez que, mesmo após incubação a 100 C por 60 minutos apresentam atividade inibitória residual contra papaína superior a 95% (VuCys1) e superior a 85% (VuCys2). Resultados similares de estabilidade também foram obtidos quando as proteínas foram testadas quanto à capacidade de inibir a atividade de papaína, após incubação em valores de pH variando de 2,0 a 11,0. Análises espectroscópicas de dicroísmo circular revelaram que o padrão de estruturas secundárias de ambos inibidores sofre pouca alteração após incubação em temperaturas variando de 10 a 90 C e em valores de pH variando de 2,0 a 11,0. Estes dados estão de acordo com os resultados de elevada estabilidade térmica e a extremos de pH previamente obtidos nos ensaios de inibição in vitro de papaína. Ensaios biológicos realizados com diferentes espécies de fungos fitopatogênicos não mostraram nenhum efeito negativo das proteínas sobre a germinação de esporos ou crescimento micelial dos fungos testados. Os inibidores também não se mostraram ativos contra diferentes patógenos humanos, incluindo a levedura patogênica Candida albicans. Alguns relatos científicos propõem o uso de cistatinas como agentes em potencial no controle e inibição da atividade de proteinases cisteínicas relacionados a processos carcinogênicos. Contudo, testes de citotoxicidade dos inibidores para três diferentes linhagens de células tumorais não mostraram potencial citotóxico. Os inibidores também foram testados quanto à capacidade de inibir a atividade de enzimas digestivas isoladas do intestino de larvas de terceiro instar dos insetos bruquídeos Callosobruchus maculatus e Zabrotes subfasciatus, duas importantes pragas do feijão-caupi. Ambas as cistatinas apresentaram elevado potencial inibitório contra as enzimas de C. maculatus sendo, porém, fracamente ativas contra as de Z. subfasciatus. Bioensaios foram realizados nos quais as cistatinas foram inseridas em sementes artificiais nas concentrações finais de 0,025; 0,05 e 0,1% e administradas a C. maculatus. A despeito da inibição in vitro das enzimas digestivas das larvas de C. maculatus, os resultados do bioensaio sugerem que, tanto larvas como insetos adultos, parecem desenvolver mecanismos adaptativos à administração dos inibidores que os tornam insensíveis à sua ingestão. Estudos cristalográficos foram realizados na tentativa de solucionar a estrutura tridimensional das cistatinas. 576 condições de cristalização foram testadas das quais três levaram à formação e crescimento de cristais difratáveis de VuCys1. Os cristais pertencem ao grupo espacial ortorrômbico, P212121, e a célula unitária apresentou dimensões de a = 41,48; b = 64,68 e c = 87,91 Å, α = β = γ = 90. VuCys1 apresenta uma estrutura molecular de dímero de domínios trocados a qual foi resolvida a uma resolução de 1,95 Å. Cristais de VuCys2 não foram obtidos nas condições testadas. O significado fisiológico desta estrutura para a planta, a estabilidade estrutural de ambos inibidores e os resultados referentes aos diferentes bioensaios são discutidos no presente trabalho.