Lincosamides form a small but important group of specialized microbial metabolites with antibiotic activity. The most important members of this group are celesticetin and clinically used lincomycin. Structurally, lincosamides are composed of an amino sugar and an amino acid connected by an amide bond. The amino acid precursors of both lincosamides remarkably differ. Proteinogenic L-proline is the precursor of celesticetin, while an unusual amino acid (2S,4R)-4-propyl- L-proline (PPL) is incorporated in the more efficient compound lincomycin. Surprisingly, both these precursors are recognized and activated for further biosynthetic steps by homologous adenylation domains CcbC and LmbC, respectively. The detailed description of this amino acid recognition and activation step, which is critical for the biological activity of the resulting compound, was the aim of the first part of this thesis. The site-directed mutagenesis of the LmbC substrate binding pocket and biochemical characterization of resulting mutants were employed to identify the residues crucial for the activation of PPL. Subsequently, we experimentally simulated the molecular evolution leading from L-proline-specific substrate binding pocket (like in CcbC) to the PPL-specific enzyme (LmbC). The substitution of only three amino acid...

The replication cycle of polyomaviruses is, consistently with other viruses, fully dependent on host cells. Not only the cellular replicational and translational mechanisms are important for viruses, but also the virus infection is affected by other cellular proteins. This work is focused on the role of major cytoplasmic deacetylase, histone deacetylase 6 (HDAC6) in replication cycle of murine polyomavirus (MPyV). We showed that the presence of fully functional HDAC6 is essential for successful and productive infection. We found that HDAC6 affects not only early phase, but also late phase of infection. Cells with inhibited, or absent HDAC6 are infected with decreased effectivity and moreover lower amount of infectious viral particles is produced. On the other side, using cells with partially functional HDAC6, either in its deacetylase activity or in ubiquitin-binding activity, leads to increased ability of MPyV to infect those cells. Analysis of levels of early LT antigen and late structural protein VP1 in the infected cells showed, that viral proteins are affected by HDAC6. Our data suggest, that in the replication cycle of MPyV mainly the ubiquitin-binding domain of HDAC6 is required and the role of this domain in protein metabolism and degradation. In the second part of diploma project, we...

A principal reação de derivatização da quitina é a hidrólise dos grupos acetamido, que gera o polímero conhecido como quitosana. O foco do presente estudo é desenvolver um processo eficiente, reprodutivo e versátil para produção de quitosanas com características controladas. Nesse sentido, o processo de desacetilação de quitina assistida por irradiação do ultrassom de alta intensidade, denominado processo DAIUS, foi estudado. Para o desenvolvimento do estudo proposto, as seguintes etapas foram realizadas: i) extração, fracionamento e caracterização de beta-quitina extraída de gládios de lulas; ii) estudo quimiométrico visando determinar as variáveis mais importantes do processo DAIUS; iii) estudo quimiométrico visando a otimização do processo DAIUS empregando gráficos de superfícies de resposta e iv) estudo cinético da desacetilação de beta-quitina via processo DAIUS. A caracterização das quitosanas, obtidas pelo processo DAIUS com o auxílio do planejamento fatorial de experimentos revelou que a intensidade da irradiação de ultrassom é a variável menos importante durante a desacetilação da beta-quitina, e que a temperatura e o tempo de reação são as variáveis que mais afetam a despolimerização da beta-quitina. Desse estudo resultaram quitosanas com elevados <span style=\"text-decoration: overline\">GD (92%) e <span style=\"text-decoration: overline\">Mv (5,42x105g/mol), enquanto o parâmetro de acetilação (PA) apresentou valores próximos de 1,0, que corresponde ao padrão randômico ideal de distribuição de unidades GlcN e GlcNAc, sugerindo que o processo DAIUS ocorre homogeneamente. A análise dos gráficos de superfícies de resposta permitiu observar que o aumento da temperatura e do tempo de sonicação gera quitosanas mais desacetiladas, porém com menores massas molares. Esta análise também permitiu avaliar os efeitos do processo DAIUS sobre <span style=\"text-decoration: overline\">GD, <span style=\"text-decoration: overline\">Mv e PA, sendo que nesse estudo quitosanas com elevada <span style=\"text-decoration: overline\">Mv (9,83x105g/mol) foram obtidas, porém o aumento da temperatura e do tempo de sonicação resultou em quitosanas mais despolimerizadas, e também mais desacetiladas. A seleção das principais variáveis do processo DAIUS, temperatura de reação e do tempo de sonicação, permitiu uma melhor compreensão da variação do <span style=\"text-decoration: overline\">GD e da <span style=\"text-decoration: overline\">Mv, e permitiu a obtenção de quitosanas que apresentaram valores de PA&asymp;1,0, correspondente ao padrão randômico ideal de distribuição de unidades GlcN e GlcNAc. O estudo da cinética da desacetilação da beta-quitina via processo DAIUS revelou a ocorrência de duas etapas bem distintas quantos às suas velocidades, sendo a primeira, atuante nos primeiros 20 minutos, mais rápida (k=29,4 min-1 103) quando comparada com a segunda etapa (k=7,6 min-1 103). As quitosanas geradas no desenvolvimento do estudo cinético do processo DAIUS foram analisadas por difração de raios X, revelando que durante o processo DAIUS ocorre perda de água do retículo cristalino da beta-quitina, fato atribuído à cavitação gerada pela irradiação de ultrassom de alta intensidade. Assim, é proposto que o fenômeno da cavitação, que resulta em importantes alterações morfológicas, reduzindo as dimensões médias das partículas e aumentando sua rugosidade e uniformidade, também atue no interior do retículo cristalino da beta-quitina, resultando na expulsão de moléculas de água e facilitando o acesso do hidróxido de sódio aos grupamentos acetamido da beta-quitina mesmo nos domínios cristalinos. A utilização do ultrassom de alta intensidade na desacetilação de beta-quitina coloca em destaque a obtenção de quitosanas com características controladas. / The main reaction of chitin is the hydrolysis of its acetamido groups, which generates a polymer known as chitosan. The focus of the present study is the development of an efficient, reproductive and versatile process for chitosan production with controlled characteristics. In this sense, the chitin deacetylation assisted by high intensity ultrasound irradiation, called USAD process, was studied. The development of the proposed study was carried out in four steps: i) the extraction, fractionation and characterization of beta-chitin, extracted from squid pens; ii) the chemometric approach, aiming to determine the most important variables of the USAD process; iii) the chemometric approach aiming to the USAD process optimization, employing response surface and iv) the deacetylation kinetics studies of beta-chitin via USAD process. The characterization of the chitosans obtained by the USAD process, supported by factorial design, showed that the intensity of the ultrasound irradiation is the least important variable in the beta-chitin deacetylation, and the temperature and reaction time are the variables that most affect the beta-chitin depolymerization. From this study, chitosans with high <span style=\"text-decoration: overline\">DD (92%) and <span style=\"text-decoration: overline\">Mv (5.42 x105g/mol) were produced, with acetylation parameter (AP) values close to 1.0, which corresponds to an ideal random pattern of distribution of GlcNAc and GlcN units, suggesting that the USAD process occurs homogeneously. The analysis of response surfaces allowed to observe that the increase of temperature and sonication time generates more deacetylated chitosans, but with lower average molecular weights. This analysis also allowed us to evaluate the effects of USAD process in <span style=\"text-decoration: overline\">DD, <span style=\"text-decoration: overline\">Mv, and AP variations: chitosans with high <span style=\"text-decoration: overline\">Mv (9.83x105g/mol) were obtained, but the increase of temperature and sonication time resulted in more degraded and more deacetylated chitosans. The selection of the main USAD process variables, temperature and sonication time, allowed a better understanding of <span style=\"text-decoration: overline\">DD and <span style=\"text-decoration: overline\">Mv variation, and allowed to obtain chitosan with PA&asymp;1.0, which corresponds to an ideal random pattern of distribution of GlcNAc and GlcN units. The study of beta-chitin deacetylation kinetics via USAD process revealed the occurrence of two stages: the first step, active in the first 20 minutes, is faster (k = 29.4 min-1 103) when compared with the second one (k = 7.6 min-1 103). The chitosans generated in the kinetic study of the USAD process were analyzed by X-ray diffraction, which revealed some water loss in the crystalline structure during the USAD process, which is attributed to the cavitation generated by irradiation of high intensity ultrasound. Thus, it is suggested that the phenomenon of cavitation, which results in significant morphological changes by reducing average particle size and increase uniformity and roughness, also act within the crystalline structure of beta-chitin, resulting in the expulsion of water molecules and facilitating the access of sodium hydroxide to beta-chitin acetamido groups even in the crystalline domains. The use of high intensity ultrasound in deacetylation of beta-chitin highlight the production of chitosans with controlled characteristics.

A principal reação de derivatização da quitina é a hidrólise dos grupos acetamido, que gera o polímero conhecido como quitosana. O foco do presente estudo é desenvolver um processo eficiente, reprodutivo e versátil para produção de quitosanas com características controladas. Nesse sentido, o processo de desacetilação de quitina assistida por irradiação do ultrassom de alta intensidade, denominado processo DAIUS, foi estudado. Para o desenvolvimento do estudo proposto, as seguintes etapas foram realizadas: i) extração, fracionamento e caracterização de beta-quitina extraída de gládios de lulas; ii) estudo quimiométrico visando determinar as variáveis mais importantes do processo DAIUS; iii) estudo quimiométrico visando a otimização do processo DAIUS empregando gráficos de superfícies de resposta e iv) estudo cinético da desacetilação de beta-quitina via processo DAIUS. A caracterização das quitosanas, obtidas pelo processo DAIUS com o auxílio do planejamento fatorial de experimentos revelou que a intensidade da irradiação de ultrassom é a variável menos importante durante a desacetilação da beta-quitina, e que a temperatura e o tempo de reação são as variáveis que mais afetam a despolimerização da beta-quitina. Desse estudo resultaram quitosanas com elevados <span style=\"text-decoration: overline\">GD (92%) e <span style=\"text-decoration: overline\">Mv (5,42x105g/mol), enquanto o parâmetro de acetilação (PA) apresentou valores próximos de 1,0, que corresponde ao padrão randômico ideal de distribuição de unidades GlcN e GlcNAc, sugerindo que o processo DAIUS ocorre homogeneamente. A análise dos gráficos de superfícies de resposta permitiu observar que o aumento da temperatura e do tempo de sonicação gera quitosanas mais desacetiladas, porém com menores massas molares. Esta análise também permitiu avaliar os efeitos do processo DAIUS sobre <span style=\"text-decoration: overline\">GD, <span style=\"text-decoration: overline\">Mv e PA, sendo que nesse estudo quitosanas com elevada <span style=\"text-decoration: overline\">Mv (9,83x105g/mol) foram obtidas, porém o aumento da temperatura e do tempo de sonicação resultou em quitosanas mais despolimerizadas, e também mais desacetiladas. A seleção das principais variáveis do processo DAIUS, temperatura de reação e do tempo de sonicação, permitiu uma melhor compreensão da variação do <span style=\"text-decoration: overline\">GD e da <span style=\"text-decoration: overline\">Mv, e permitiu a obtenção de quitosanas que apresentaram valores de PA&asymp;1,0, correspondente ao padrão randômico ideal de distribuição de unidades GlcN e GlcNAc. O estudo da cinética da desacetilação da beta-quitina via processo DAIUS revelou a ocorrência de duas etapas bem distintas quantos às suas velocidades, sendo a primeira, atuante nos primeiros 20 minutos, mais rápida (k=29,4 min-1 103) quando comparada com a segunda etapa (k=7,6 min-1 103). As quitosanas geradas no desenvolvimento do estudo cinético do processo DAIUS foram analisadas por difração de raios X, revelando que durante o processo DAIUS ocorre perda de água do retículo cristalino da beta-quitina, fato atribuído à cavitação gerada pela irradiação de ultrassom de alta intensidade. Assim, é proposto que o fenômeno da cavitação, que resulta em importantes alterações morfológicas, reduzindo as dimensões médias das partículas e aumentando sua rugosidade e uniformidade, também atue no interior do retículo cristalino da beta-quitina, resultando na expulsão de moléculas de água e facilitando o acesso do hidróxido de sódio aos grupamentos acetamido da beta-quitina mesmo nos domínios cristalinos. A utilização do ultrassom de alta intensidade na desacetilação de beta-quitina coloca em destaque a obtenção de quitosanas com características controladas. / The main reaction of chitin is the hydrolysis of its acetamido groups, which generates a polymer known as chitosan. The focus of the present study is the development of an efficient, reproductive and versatile process for chitosan production with controlled characteristics. In this sense, the chitin deacetylation assisted by high intensity ultrasound irradiation, called USAD process, was studied. The development of the proposed study was carried out in four steps: i) the extraction, fractionation and characterization of beta-chitin, extracted from squid pens; ii) the chemometric approach, aiming to determine the most important variables of the USAD process; iii) the chemometric approach aiming to the USAD process optimization, employing response surface and iv) the deacetylation kinetics studies of beta-chitin via USAD process. The characterization of the chitosans obtained by the USAD process, supported by factorial design, showed that the intensity of the ultrasound irradiation is the least important variable in the beta-chitin deacetylation, and the temperature and reaction time are the variables that most affect the beta-chitin depolymerization. From this study, chitosans with high <span style=\"text-decoration: overline\">DD (92%) and <span style=\"text-decoration: overline\">Mv (5.42 x105g/mol) were produced, with acetylation parameter (AP) values close to 1.0, which corresponds to an ideal random pattern of distribution of GlcNAc and GlcN units, suggesting that the USAD process occurs homogeneously. The analysis of response surfaces allowed to observe that the increase of temperature and sonication time generates more deacetylated chitosans, but with lower average molecular weights. This analysis also allowed us to evaluate the effects of USAD process in <span style=\"text-decoration: overline\">DD, <span style=\"text-decoration: overline\">Mv, and AP variations: chitosans with high <span style=\"text-decoration: overline\">Mv (9.83x105g/mol) were obtained, but the increase of temperature and sonication time resulted in more degraded and more deacetylated chitosans. The selection of the main USAD process variables, temperature and sonication time, allowed a better understanding of <span style=\"text-decoration: overline\">DD and <span style=\"text-decoration: overline\">Mv variation, and allowed to obtain chitosan with PA&asymp;1.0, which corresponds to an ideal random pattern of distribution of GlcNAc and GlcN units. The study of beta-chitin deacetylation kinetics via USAD process revealed the occurrence of two stages: the first step, active in the first 20 minutes, is faster (k = 29.4 min-1 103) when compared with the second one (k = 7.6 min-1 103). The chitosans generated in the kinetic study of the USAD process were analyzed by X-ray diffraction, which revealed some water loss in the crystalline structure during the USAD process, which is attributed to the cavitation generated by irradiation of high intensity ultrasound. Thus, it is suggested that the phenomenon of cavitation, which results in significant morphological changes by reducing average particle size and increase uniformity and roughness, also act within the crystalline structure of beta-chitin, resulting in the expulsion of water molecules and facilitating the access of sodium hydroxide to beta-chitin acetamido groups even in the crystalline domains. The use of high intensity ultrasound in deacetylation of beta-chitin highlight the production of chitosans with controlled characteristics.

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T12:03:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OliveiraJunior_EnioNazarede_D.pdf: 5260922 bytes, checksum: 838753bbbf60bb35edf5aeb62dbbc33e (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Na primeira etapa deste trabalho foi feita uma revisão de literatura referente à atividade antifúngica de quitina, quitosana e seus derivados contra diferentes tipos de microrganismos, como bactérias, fungos e leveduras. Nesta revisão são descritos importantes desenvolvimentos relativos a aplicação de quitosana e seus derivados como substância antimicrobiana contra bactérias, fungos e leveduras, hipóteses envolvidas na suas atividades antimicrobianas e efeitos na qualidade e armazenagem de vegetais frescos tratados com quitosana e seus derivados. A segunda etapa deste trabalho se refere a produção e caracterização de quitosanas com diferentes graus de polimerização (DP) obtidas por tratamento térmico e quitosanas com diferentes graus de acetilação (FA) obtidas por desacetilação alcalina. A terceira etapa deste trabalho refere-se à avaliação dos efeitos da atividade antifúngica de quinze amostras de quitosana com diferentes graus de polimerização e diferentes graus de acetilação contra quatro fungos fitopatogênicos (Alternaria alternata, Botrytis cinerea, Penicillium expansum e Rhizopus stolonifer). Os crescimentos fúngicos foram avaliados em micro placas de 96 reservatórios e medidos em leitor de microplacas. A atividade antifúngica de quitosana aumentou com o decréscimo do FA. O efeito da combinação de quitosana com menor FA e maior DP teve a mais alta atividade fungistática contra os fungos A. alternata e B. cinerea. Os resultados tendem a indicar que os grupamentos amino protonados (NH3 +) foram um importante fator envolvido no efeito antifúngico. Os fungos mais resistentes foram Penicillium expansum e Botrytis cinerea e os mais sensíveis foram Alternaria alternata e Rhizopus stolonifer. Na quarta etapa deste trabalho foi investigado o efeito de quitoligômeros no crescimento dos mesmos fungos analisados na terceira etapa. Verificou-se que misturas de quitoligômeros de DP 5 a 8, DP 2 a 12 e de DP 2 a 11, apresentaram baixo ou nenhum efeito no crescimento fúngico na concentração máxima de 1,000 µg × mL-1. A última etapa deste trabalho refere-se às mudanças morfológicas nas hifas dos fungos tratados com quitosana. As micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo mostraram que os micélios fúngicos tratados com quitosana estavam agregados, excessivamente ramificados, inchados e de comprimentos reduzidos / Abstract: In the first step of this work, a literature review concerning antimicrobial activity of chitin, chitosan and their derivatives against different groups of microorganisms, such as bacteria, yeast and fungi was made. Important developments related to applications of chitosan and their derivatives, as an antimicrobial substance against bacteria, fungi and yeasts, hypotheses involved in the antimicrobial activities and effects on storability and quality of fresh vegetables treated with chitosan and its derivatives are described in this present review. The second step of this work, concerns the production of chitosans with different degrees of polymerization (DP) by thermal treatment and chitosans with different degrees of acetylation (FA) by alkaline deacetylation. The third step of this work, concerns the evaluation of antifungal effects of fifteen chitosans with different degrees of polymerization and different degrees of acetylation against four phytopathogenic fungi (Alternaria alternata, Botrytis cinerea, Penicillium expansum and Rhyzopus stolonifer) by using the 96-well microtiter plate and a microplate reader. Antifungal activity of chitosans increased with FA decreasing. Combination effect of chitosan with low FA and high DP showed the highest fungistatic activity against A. alternata and B. cinerea. The results indicated that free amino groups protonated (NH3 +) were an important factor for antifungal effect. The most resistant fungi were Penicillium expansum and Botrytis cinerea and the most sensitive fungi were Alternaria alternata and Rhizopus stolonifer. In the fourth step of this work, it was investigated the effect of chitooligomers in the fungal growth of the same target fungi analyzed in the third step. The results suggested that chitooligomer mixtures of DP 5 to 8, DP 2 to 12 and DP 2 to 11 showed low or no effect on the fungal growth at concentration of 1,000 µg × mL-1. The last step of this work, concerns the morphological changes on hyphae of fungi treated with chitosan. Mycelial aggregation and morphological structural changes as excessive branching, swelling of the cell wall and hyphae size reduction were observed in the micrographs obtained by scanning electron microscopy field emission / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Zinc-binding proteins represent approximately one tenth of the proteome and a good portion of them are zinc-dependent hydrolases. This thesis focuses on biochemical and structural characterization of glutamate carboxypeptidase II (GCPII) and histone deacetylase 6 (HDAC6), two members of the zinc-dependent metallohydrolase superfamily. We describe here their interactions with natural substrates and inhibitors. GCPII is a homodimeric membrane protease catalyzing hydrolytic cleavage of glutamate from the neurotransmitter N-acetylaspartylglutamate (NAAG) and dietary folates in the central and peripheral nervous systems and small intestine, respectively. This enzyme is associated with several neurological disorders and also presents an ideal target for imaging and treatment of prostate cancer. GCPII inhibitors typically consist of a zinc-binding group (ZBG) linked to an S1' docking moiety (a glutamate moiety or its isostere). As such, these compounds are highly hydrophilic molecules therefore unable to cross the blood-brain barrier and this hampers targeting GCPII to the central nervous system. Different approaches are adopted to alter the S1' docking moiety of the existing inhibitors. As a part of this thesis, we present different strategies relying on replacement of the canonical P1' glutamate residue...

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnaLPFC.pdf: 1922699 bytes, checksum: c82e91dbc8eb0d49eecb97284bc06938 (MD5) Previous issue date: 2009-08-14 / Due to its physico-chemical and biological properties, related to the abundance and low cost of raw material, chitosan has been recognized as a material of wide application in various fields, such as in drug delivery systems. Many of these properties are associated with the presence of amino groups in its polymer chain. A proper determination of these amino groups is very important, in order to properly specify if a given chitosan sample can be used in a particular application. Thus, in this work, initially, a comparison between the determination of the deacetylation degree by conductometry and elemental analysis was carried out using a detailed analysis of error propagation. It was shown that the conductometric analysis resulted in a simple and safe method for the determining the degree of deacetylation of chitosan. Subsequently, experiments were performed to monitor and characterize the adsorption of tetracycline on chitosan particles through kinetic and equilibrium studies. The main models of kinetics and adsorption isotherms, widely used to describe the adsorption on wastewater treatment systems and the drug loading, were used to treat the experimental data. Firstly, it was shown that an apparent linear t/q(t) ? t relationship did not imply in a pseudo-second-order adsorption kinetics, differently of what has been repeatedly reported in the literature. It was found that this misinterpretation can be avoided by using non-linear regression. Finally, the adsorption of tetracycline on chitosan particles was analyzed using insights obtained from theoretical analysis, and the parameters generated were used to analyze the kinetics of adsorption, the isotherm of adsorption and to ropose a mechanism of adsorption / Devido ?s suas propriedades f?sico-qu?micas e biol?gicas, associadas ? abund?ncia e ao baixo custo da mat?ria-prima, a quitosana tem sido considerada um material de ampla aplica??o em diversos campos, tais como em sistemas de libera??o de f?rmacos. Muitas dessas propriedades est?o associadas ? presen?a de grupos amino em sua cadeia polim?rica. Uma determina??o apropriada desses grupos amino ? muito importante, com o objetivo de especificar adequadamente se uma dada amostra de quitosana pode ser usada em uma particular aplica??o. Dessa forma, neste trabalho, inicialmente, foi realizada uma compara??o entre a determina??o do grau m?dio de desacetila??o atrav?s de an?lises condutim?trica e elementar usando uma minuciosa an?lise de propaga??o erro. Foi mostrado que a an?lise condutim?trica resultou em um m?todo simples e seguro para determina??o do grau m?dio de desacetila??o da quitosana. Posteriormente, foram realizados experimentos a fim de monitorar e caracterizar o processo de adsor??o de tetraciclina em part?culas de quitosana, atrav?s de estudos cin?ticos e de equil?brio. Os principais modelos cin?ticos e de isotermas de adsor??o, amplamente usados para descrever a adsor??o em sistemas de tratamento de efluentes e de incorpora??o de f?rmacos, foram utilizados nos dados experimentais. Primeiramente, foi mostrado que uma aparente rela??o linear t/q(t) ? t n?o implica em um mecanismo de adsor??o de pseudo-segunda-ordem, diferentemente do que tem sido repetitivamente relatado na literatura. Foi encontrado que esta interpreta??o err?nea pode ser evitada atrav?s do uso de uma regress?o n?o-linear. Finalmente, a adsor??o de tetraciclina em part?culas de quitosana foi analisada, utilizando os conhecimentos obtidos de uma an?lise te?rica, e os par?metros gerados foram usados para analisar a cin?tica de adsor??o, a isoterma de adsor??o e para propor um mecanismo de adsor??o

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal