Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-09-05T19:43:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Dijanah Cota Machado.pdf: 10723746 bytes, checksum: d639ffb0159f46de67f6ddd8403ff1ab (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-14T18:49:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Dijanah Cota Machado.pdf: 10723746 bytes, checksum: d639ffb0159f46de67f6ddd8403ff1ab (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-14T18:49:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Dijanah Cota Machado.pdf: 10723746 bytes, checksum: d639ffb0159f46de67f6ddd8403ff1ab (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 / FACEPE / A interação de moléculas unitárias com nanoporos individuais é relevante em diversos processos biológicos, químicos e físicos, uma vez que pode proporcionar o desenvolvimento de dispositivos analíticos, dentre os quais, podemos destacar: sensores, biossensores, espectrômetros de massa e sequenciadores moleculares. Nesse contexto, o nanoporo formado pela α-hemolisina (α-HL) de Staphylococcus aureus é de especial interesse no desenvolvimento de dispositivos sensores devido às suas características estruturais e funcionais. Várias estratégias são utilizadas para melhorar a sua capacidade de detecção pelo uso de adaptadores moleculares ou pela modificação química do nanoporo. O diferencial deste trabalho deve-se a modificação das condições físicos-químicas da solução banhante do elemento de reconhecimento molecular ou seja, o nanoporo unitário. Os íons em meio aquoso podem causar efeitos específicos conhecidos como efeitos de Hofmeister. De acordo com a sua atuação na estrutura da água, os íons podem ser classificados como cosmotrópicos ou caotrópicos. A mudança da estrutura da água por sua vez é capaz de influenciar na solubilidade e estrutura dos co-solutos. Igualmente a composição iônica da solução pode alterar a interação das moléculas solubilizadas. Deste modo neste estudo investigamos os efeitos específicos induzidos pelos cátions e ânions da Série de Hofmeister na interação de moléculas unitárias orgânicas com nanoporos proteicos individuais. A confecção da bicamada lipídica plana e a inserção do nanoporo unitário na membrana, bem como os registros de correntes iônicas através dos poros foram obtidos em condições de fixação de voltagem. Na solução banhante do nanoporo utilizou-se os ânions da família VIIA, formando sais com o K⁺, ou, os cátions da família IA e o íon amônio, formando sais com o Cl⁻, todos na concentração de 4M. A interação da molécula unitária (analito) com o nanoporo causa um bloqueio característico na corrente iônica que passa através dele. A análise desses eventos permite determinar as constantes cinéticas da interação analito-nanoporo. Avaliando a influência do íon amônio e dos íons da família IA e VIIA na interação do analito (polietilenoglicol 1294; PEG 1294) com o nanoporo observamos que esta é muito dependente do tipo do sal. Todos os íons utilizados nesse trabalho induziram efeitos específicos em sistema confinado. Com relação à influência na constante de associação, todos os ânions seguiram a típica série de Hofmeister: F⁻ > Cl⁻ > Br⁻ > I⁻. Já para a constante de dissociação e a solubilidade do PEG, encontramos uma sequência de Hofmeister inversa: F⁻ < Cl⁻ < B⁻ < I⁻. Ao contrário do observado com os ânions, a influência dos cátions sobre as constantes de interação não seguiu a série de Hofmeister. Para a constante de associação, obtivemos a seguinte sequência: Cs⁺ > K⁺ ≥ Rb⁺> Na⁺ > NH⁺ > Li⁺. Para a constante de dissociação obtivemos: K⁺ < Rb⁺ < Cs⁺ < Na⁺ < NH₄⁺ < Li⁺. Uma forte correlação entre as mudanças das constantes cinéticas e a solubilidade do PEG também foi estabelecida. Demonstramos que o efeito salting-out é o responsável por mudanças estabelecidas na interação do analito com o nanoporo. Adicionalmente as constantes de interação PEG/nanoporo são dependentes do potencial transmembrana indicando que o polímero não iônico (PEG) atua como uma molécula com carga elétrica em meio aquoso iônico. Estabelecemos também que a sensibilidade do sensor ao PEG depende fortemente do tipo de íon presente na solução banhante do nanoporo. / The interaction of single molecules with single nanopores is important in several biological, chemical and physical processes because it can provide the development of analytical devices, such as sensors, biosensors, mass spectrometers and molecular sequencers. In this context, the nanopore formed by α-hemolysin (α-HL) of Staphylococcus aureus is very studied for the development of sensor devices due to their structural and functional characteristics. Several strategies are adopted to improve its detection ability, such as the use of molecular adapters and chemical modification of the nanopore. In this work, our approach is different, we modify the ionic composition of the bath solution of the nanopore protein. Ions in aqueous environment can cause specific effects known as Hofmeister effects. According to their influence on the structure of water, the ions can be classified as kosmotropic and chaotropic. The change in the structure of water in turn can influence the structure and solubility of the co- solutes. Then the ionic composition of the solution may change the interaction of solubilized molecules. The goal of this study was to investigate the specific effects induced by cations and anions from Hofmeister series on the interaction of single molecules with nanopores. The preparation of planar lipid bilayer, and single nanopore insertion into membrane, and records of ionic currents were conducted in conditions of voltage clamp. In the bath solution, we use the anions from group VIIA, forming salts with K⁺, and cations from group IA plus ammonium ion, forming salts with Cl⁻ at 4M concentration. The interaction of the analyte with the nanopore causes a blocking characteristic in ionic current through the pore protein. The analysis of these molecular events permit to determine the kinetic constants of the analyte-nanopore interaction. The influence of the anions and cations here investigated in interaction of the analyte (polyethylene glycol 1294, PEG 1294 ) with the nanopore is very dependent on the type of salt. All ions used in this study induced specific effects in confined spaces. With regard to the influence on the on-rate constant, all anions followed the typical Hofmeister series: F⁻ > Cl⁻ > Br⁻ > I⁻. For the off-rate constant and solubility of PEG, we found an inverse Hofmeister sequence: F⁻ < Cl⁻ < Br⁻ < I⁻. However, the influence of the cations on the rate constants didn’t follow the Hofmeister series. For the on-rate constant, we obtained the following sequence: Cs⁺ > K⁺ ≥ Rb⁺ > Na⁺ > NH⁺ > L⁺. For the off-rate constant, we obtained : K⁺ < Rb⁺ < Cs⁺ < Na⁺ < NH₄⁺ < Li⁺. Strong correlation between the changes of the rate constants and the PEG solubility was established. We suggest that the salting-out effect is responsible for the changes on the interaction analyte/ nanopore. Additionally, we found that the rate constants are dependent on voltage transmembrane indicating that the non-ionic polymer (PEG) acts as a molecule with electric charge in an aqueous environment. We also established that the sensitivity of the nanopore it was strongly dependent on the type of ion present in the bath solution. So, the choice of the optimal electrolyte is an important step to stochastic sensors based on a single nanopore.

Orientadores: D. S. Galvão, M. C. dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica de Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-19T20:34:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dantas_SocratesdeOliveira_D.pdf: 3133021 bytes, checksum: b5e75fccbf05e7c9c145d0208de815df (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Este trabalho está dividido em duas partes. Na primeira parte nós investigamos a estrutura eletrônica das elipticinas. As elipticinas constituem um familia de moléculas orgânicas que apresenta atividade citotóxica e antitumoral. Nós utilizamos métodos semi-empíricos como o AMl e ZINDO para estabelecer um modelo que permite explicar a seletividade biológica das elipticinas em termos de parâmetros eletrônicos. Demonstramos que é possível estabelecer um relação direta entre atividade citotóxica e momento de dipolo e densidade de carga crítica em alguns sítios específicos. Isto permite em princípio estabelecer uma metodologia para o design de novos derivados da elipticina com propriedades biológicas específicas. Na segunda parte investigamos alguns aspectos de eletrônica molecular. Em particular nós propusemos uma chave molecular tipo Carter, que ao contrário do proposto na literatura pode funcionar desde que espaçadores laterais e a presença de um campo estático externo sejam levados em consideração. Propusemos também um novo tipo de dispositivo molecular que pode ter a sua condutividade modulada por um campo elétrico sem a necessidade de contatos físicos ou de dopagem química. Nós observamos um comportamento não linear tipo transistor em função da intensidade do campo elétrico. Esta é a primeira demonstração teórica deste tipo de mecanismo para materiais orgânicos / Abstract: This work is divided into two parts. In part I we have investigated the electronic structure of ellipticines. Ellipticines are a family of organic molecules with antitumoral and cytotoxic activity. We have used sophisticated semiempirical methods as AM1 and ZINDO to build a model that correlates the biological selectivity shown by ellipticines with their electronic indexes. We have shown that a direct relationship between cytotoxic activity with dipole moment and critical charge density at specific sites is present. This allows, in principle, a new methodology for the design of better ellipticine derivatives with specific properties. In part II we have investigated some aspects of molecular electronics. In particular, we have proposed a functional Carter's switch in contrast with previous reported studies in the literature. The underlying mechanism for the switching function is the presence of lateral spacers associated with the presence of a static external electric field. We have also proposed a new type of molecular device with the conductivity modulated by the electric field and without the necessity of physical contacts or chemical doping. We have observed a non-linear, transistor-like, behavior as a function of the electric field strength. This is the first theoretical demonstration of such mechanisms for organic materials / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-19Bitstream added on 2014-06-13T19:40:39Z : No. of bitstreams: 1 kanegae_mpp_dr_arafcf.pdf: 355186 bytes, checksum: d30a57da9f59ce845b56a723cbd4b539 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A apocinina, um métoxi-catecol (MC) extraído das raízes da planta Picrorhiza kurroa, é um eficiente inibidor do complexo NADPH oxidase (NOX) e seu mecanismo de ação está relacionado à inibição da agregação dos componentes enzimáticos e à oxidação catalisada por peroxidases. Estudamos a relação estrutura-atividade da apocinina e de metóxi-catecóis correlatos, na inibição da NOX. Com a função de alterar o potencial de redução das moléculas estudadas, escolhemos MC com grupos adicionais aceptores (MC-A) ou doadores de elétrons (MC-D) na posição para, em relação à hidroxila da molécula de apocinina. Os MC-D inibiram mais fracamente a ativação da NOX em neutrófilos ativados quando comparados aos MC-A. Acreditamos que isso se deva à fraca reatividade destes compostos com grupamentos sulfidrila de proteínas, assim, os MC-D são incapazes de oxidar grupos essenciais aos componentes citosólicos da enzima e desta forma, inibir sua ativação. A diapocinina, metabólito gerado após a oxidação da apocinina por peroxidases, foi sintetizada e avaliamos seus efeitos em neutrófilos e leucócitos mononucleares ativados quanto à inibição da ativação da NOX e em leucócitos mononucleares, em relação à liberação de citocinas e expressão do RNAm do componente de membrana gp91phox. Encontramos que a apocinina e a diapocinina inibiram os três fenômenos estudados, embora a diapocinina o tenha feito de modo mais eficiente. Acreditamos que isto possa estar relacionado ao efeito supressor da apocinina e diapocinina sobre a ativação da NADPH oxidase / Apocynin, a methoxy catechol (MC) extracted from the roots of Picrorhiza kurroa has been used as an efficient inhibitor of the NADPH oxidase (NOX) complex and its mechanism of action involves the impairment of the assemble process of the enzyme. Here, we studied the structure-activity relationship for apocynin and analogous ortho-methoxy-substituted catechols as inhibitors of the NADPH oxidase. Aiming to alter the reduction potential, the ortho-methoxy-catechol moiety was kept constant and the substituents at para position related to the hydroxyl group were varied. Two series of compounds were employed: methoxy-catechols bearing electron-withdrawing groups (MC-W) and methoxy-catechol bearing electron-donating groups (MC-D). We found that MC-D were weaker inhibitors of the NOX complex in stimulated neutrophils compared to MD-W. We suggest that there is a close relationship between the weak reactivity of MC-D compounds with sulfhydryl residues of proteins and there incapacity in inhibiting NOX activation. Diapocynin is a product generated by peroxidase oxidation of apocynin. Here we synthesized diapocynin and compared its efficacy as NOX inhibitor in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) and neutrophils in relation to apocynin. Both drugs were also studied in cytokine release and its influence on gp91phox mRNA expression. We found that diapocynin was a more efficient inhibitor of NOX activation, gp91phox mRNA expression and cytokine release than apocynin. We suggest that these findings could be related to NOX inhibition process

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2016 / Made available in DSpace on 2016-09-20T05:02:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340392.pdf: 5395539 bytes, checksum: 6b3d0f3f6484c0fddf22ac745a1c02a4 (MD5) Previous issue date: 2016 / Neste trabalho desenvolvemos um método teórico/computacional e-ciente que pode ser usado para otimizar e parametrizar campos de forcas interatômicos, que são empregados na descrição da dinâmica de núcleos. Neste método a análise dos modos normais de vibração e usada como critério para a otimização, alem de critérios usuais como geometrias de equilíbrio e simetrias. Para isso, construímos uma função custo quadrática, que consiste das frequências normais multiplicadas por fatores de peso intrinsecamente ligados aos campos de forca. No ponto de mínimo, a função custo fornece os parâmetros ótimos na aproximação harmônica. O método do Gradiente Conjugado e empregado para a minimização. A qualidade dos resultados e definida pelo desvio quadrático médio da função custo. O método e testado em protótipos de sistemas moleculares, tais como as moléculas de benzeno, amônia, tiofeno e perileno.<br> / Abstract: In this work we developed the theory of a computationally ecient method that can be used for optimizing the interatomic force elds that are used in molecular dynamics simulations. In this method, the vibrational normal modes are utilized in the optimization procedure, together with the geometry and simmetry of the molecular systems in their electronic ground state. A quadratic cost function is defined in terms of the weighted normal mode frequencies. The cost function is minimized by the Conjugated Gradient method. The quality of the optimization is valued by the standard deviation of the cost function. The method is applied and tested with prototypical molecular systems, such as the benzene, ammonia, tiophene and perylene molecules.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2009. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2010-03-19T13:24:44Z No. of bitstreams: 1 2009_WenderAlvesdaSilva.pdf: 4675507 bytes, checksum: d89c52a13bf286e45b27d9148db9e3c6 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2010-05-11T14:14:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_WenderAlvesdaSilva.pdf: 4675507 bytes, checksum: d89c52a13bf286e45b27d9148db9e3c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-11T14:14:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_WenderAlvesdaSilva.pdf: 4675507 bytes, checksum: d89c52a13bf286e45b27d9148db9e3c6 (MD5) Previous issue date: 2009-02 / Chalconas são definidas como cetonas α,β-insaturadas em que tanto a carbonila quanto o fragmento olefínico estão ligados ao anel aromático, possuem um amplo espectro de ação como, por exemplo, ação antiinflamatória e atividade antioxidante in vitro e in vivo. Esse largo espectro de ação desperta interesse em sintetizar e caracterizar diferentes chalconas, visando à obtenção de moléculas ou precursores na síntese de moléculas farmacologicamente ativas. Nesse intuito foram estudadas reduções (racêmica e assimétrica) desses compostos através de metodologias desenvolvidas em nosso grupo de pesquisa e as comparamos com o método de Noyori, para se obter matérias-primas que foram utilizadas na síntese de moléculas mais complexas. Outro estudo realizado foi o desenvolvimento e aplicação em síntese de novas metodologias na redução assimétrica de iminas. Os métodos foram baseados na utilização de química supramolecular (β-ciclodextrina) e no método de Noyori para comparar os rendimentos e, principalmente, os excessos enantioméricos. Com os bons resultados obtidos realizou-se a síntese formal de dois compostos indolizidínicos ((+)-Harmicina e (+)-Deplancheína) e a síntese total da (-)-Quinolactacina B, todas apresentando ação farmacológica. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Chalcones are defined as α,β-unsaturated ketones in which both the carbonyl and the olefinic fragment are linked to an aromatic ring. They possess a large spectrum of action, such as anti-inflammatory and antioxidant activity in vitro and in vivo. This raises interest in synthesizing and characterizing different chalcones, in order to obtain molecules or precursors in the synthesis of pharmacologically active molecules. Thus, reductions (racemic and asymmetric) of these compounds were studied, using methodologies developed in our work group and comparing with Noyori`s method, to obtain raw materials that were used in the synthesis of more complex molecules. Another study realized was the development and application of new methodologies in the asymmetric reduction of imines. The methods were based on the supramolecular chemistry (β-cyclodextrin) and on Noyoris method to compare the yields, and primarily, the enantiomeric excesses. With the good results achieved, the formal synthesis of two indolizidinic compounds ((+)- Harmicine and (+)- Deplancheine) and the total synthesis of (-)-Quinolactacin B were achieved, all of which show pharmacological action.

Orientador : Yuji Takahata / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-14T18:38:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Custodio_Rogerio_D.pdf: 7025941 bytes, checksum: 7bd0cb6c524d702dbb5f8bc1f77150ba (MD5) Previous issue date: 1988 / Doutorado

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação de Biologia Molecular, 2007. / Submitted by wesley oliveira leite (leite.wesley@yahoo.com.br) on 2009-09-25T18:40:25Z No. of bitstreams: 1 Tese Final.pdf: 6188529 bytes, checksum: 6aa4e95b65ce34ead01801608bfbf982 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-10-27T14:19:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese Final.pdf: 6188529 bytes, checksum: 6aa4e95b65ce34ead01801608bfbf982 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-10-27T14:19:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Final.pdf: 6188529 bytes, checksum: 6aa4e95b65ce34ead01801608bfbf982 (MD5) Previous issue date: 2007-07 / As aranhas produzem até seis tipos diferentes de seda, cada um para uma função biológica específica. As sedas de aranhas também são conhecidas por suas exclusivas propriedades mecânicas. A possibilidade de produzir novos materiais com propriedades semelhantes motivou a pesquisa sobre essas proteínas da seda (espidroínas). Neste trabalho foram identificados diferentes espidroínas produzidas pelas glândulas sericígenas das aranhas Nephilengys cruentata, produtora de teias em orbital, e Avicularia juruensis, da família das caranguejeiras, aranhas rudimentares possuídoras de apenas uma ou duas glândulas produtoras de seda; ambas encontradas na fauna brasileira. As seqüências das espidroínas de N. cruentata mostraram uma considerável semelhança com outras espidroínas anteriormente descritas, com alto teor de alanina e glicina devido à presença dos motivos altamente repetitivo (poli-Ala, (GlyGlyX)n, (GlyProGlyGlyX)n). Estudos mecânicos e estruturais da fibra ampolada principal, uma das produzidas pela aranha N. cruentata, também foram conduzidos no intuito de esclarecer as correlações entre estrutura e função desta espidroína. Nos últimos anos, a maioria das pesquisas sobre as proteínas de seda de aranhas se concentrou nas aranhas de fiação orbicular e em suas intrigantes teias. Outras aranhas de construção não orbicular, tais como a "primitiva" Mygalomorphae, foram em grande parte negligenciadas, assim criando uma nítida lacuna de conhecimento na evolução da seda de aranhas. Neste estudo, foram identificadas duas espidroínas produzidas pela glândula globular da aranha migalomorfa Avicularia juruensis, uma aranha nativa da Amazônia brasileira. A análise das seqüências e da filogenia usando 77 C-terminais a partir de 35 espécies de aranhas classificaram, de modo evidente, uma das espidroínas da Avicularia dentro da classe da ampolada maior (MaSp2), contribuindo para o melhor entendimento de vários aspectos evolutivos das sedas de aranhas. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Spiders are able to produce up to six different kinds of silk, each one for a specific biological function. Spiders’ silks are also known for their unique mechanical properties. The possibility to produce new materials with similar properties led to an advance in the studies about the silks’ proteins (spidroins). In this work were identified spidroins produced by the silk glands from the Brazilian spiders Nephilengys cruentata, an orb-weaver spider, and Avicularia juruensis, from the tarantula family which has only one or two silk glands. N. cruentata spidroins sequence showed great similarity to other spidroins previously described, with high content of alanine and glycine amino acids due to the presence of highly repetitive motifs (poly-Ala, (GlyGlyX)n, (GlyProGlyGlyX)n). In order to establish a comparison between the amino acid sequence motifs found in the major ampullate silk from N. cruentata and its mechanical properties, structural and mechanical analyses were also done. Most research on spider silk proteins in recent years has concentrated on orb weaving spiders and their intriguing webs. Other non-web building spiders, such as the “primitive” Mygalomorphae have been largely neglected, creating a clear knowledge gap in spider silk evolution. In this study we have identified two spidroins produced by the globular gland of the mygalomorph spider Avicularia juruensis, a native spider from the Brazilian Amazon. Sequence and phylogenetic analysis using 77 C-termini from 35 spider species clearly place one of the Avicularia spidroins within the major ampullate (MaSp2) clade, contributing for the better understanding of several evolutionary aspects of the spider silks.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Química, Departamento de Nutrição, 2008. / Submitted by Larissa Ferreira dos Angelos (ferreirangelos@gmail.com) on 2009-09-09T19:27:13Z No. of bitstreams: 1 2008_HeibeCristhianBenditoOliveira.pdf: 7244812 bytes, checksum: a34df7739bc6420c53ceacb6e390d605 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2011-01-17T16:01:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_HeibeCristhianBenditoOliveira.pdf: 7244812 bytes, checksum: a34df7739bc6420c53ceacb6e390d605 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-01-17T16:01:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_HeibeCristhianBenditoOliveira.pdf: 7244812 bytes, checksum: a34df7739bc6420c53ceacb6e390d605 (MD5) Previous issue date: 2008-04 / Neste trabalho desenvolvemos uma metodologia alternativa (método das q-Integrais) para o cálculo de integrais de dois-elétrons em métodos ab initio de mecânica quântica molecular. O método das q-Integrais é baseado na função q-Exponencial, a qual provém da mecânica estatística não-extensiva de Tsallis. A vantagem deste procedimento é que o tempo de CPU para o cálculo de integrais de dois-elétrons é substancialmente reduzido quando comparado com as metodologias usuais. Para validar esta nova metodologia, o método das q-Integrais foi aplicado em quatro situações usando os níveis de cálculo Hartree-Fock, MP2 e CC (aproximações CCD e CCSD): i) gerar as curvas de energia potencial dos sistemas moleculares H2, N2, O2, F2 e HF utilizando conjuntos de funções de base STO-3G, STO- 6G, Slater (base mínima) e double-zeta(DZV), considerando várias distâncias interatômicas entre 0; 5 e 8; 0 bohr; ii) calcular as constantes espectroscópicas e o espectro rovibracional para os sistemas moleculares relatados; iii) otimizar a distância interatômica dos referidos sistemas moleculares; iv) calcular o momento de dipolo (para sistemas heteronucleares), a polarizabilidade linear estática e a segunda hiperpolarizabilidade em funcão da distância interatômica usando duas diferentes metodologias: métodos Hartree-Fock Acoplado(CPHF) e Campo Finito (FF). Nossos resultados estão em bom acordo com os obtidos utilizando os procedimentos usuais para cálculo de integrais de dois-elétrons, indicando claramente que o método das q Integrais é acurado o bastante para ser usado em cálculos mecânico-quânticos moleculares. O método das q-Integrais foi implementado no código fonte do programa geral de química quântica GAMESS. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The present work develops an alternative methodology (q-Integral method) to evaluate the two-electron integrals which appear in ab initio molecular quantum mechanical calculations. The q-Integral method is based on the q-Exponential function, which comes from the Tsallis non-extensive statistics mechanics. The advantage of this procedure is that the CPU time for calculating the two-electron integrals is substantially reduced when compared with the usual methods. To validate this new methodology, the q Integral method was applied in four cases using the Hartree-Fock, MP2 and CC (CCD and CCSD approaches) theory: i) to build up the potential energy curves of the molecular systems H2, N2, O2, F2 and HF using the STO-3G, STO-6G, Slater (minimal basis) and double-zeta (DZV) atomic basis sets, assuming several interatomic distances varying between 0.5 and 8.0 bohr; ii) to evaluate the spectroscopic constants and the rovibrational spectra for the related molecular systems; iii) to optimize the interatomic distance of the related molecular systems; iv) to calculate the bond length dependence of the dipole moment (to heteronuclear systems), static linear polarizability and second hyperpolarizability via two different approaches: the Coupled Hartree-Fock (CPHF) and Field Finite (FF) methods. Our results are in good agreement with those obtained through the standard procedure for calculating the two-electron integrals, implying that the q-Integral method is accurate enough to be used in any molecular quantum mechanical calculation. The q-Integral method was implemented in the source code of the general ab initio quantum chemistry package GAMESS.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2015. / Submitted by Tania Milca Carvalho Malheiros (tania@bce.unb.br) on 2016-02-29T14:15:25Z No. of bitstreams: 1 2015_AlbertodeAndradeReisMota_Parcial.pdf: 3821023 bytes, checksum: 7cf8fd8a63f3e2b755cda9edea64aeb4 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2016-02-29T15:23:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_AlbertodeAndradeReisMota_Parcial.pdf: 3821023 bytes, checksum: 7cf8fd8a63f3e2b755cda9edea64aeb4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-29T15:23:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_AlbertodeAndradeReisMota_Parcial.pdf: 3821023 bytes, checksum: 7cf8fd8a63f3e2b755cda9edea64aeb4 (MD5) / Neste trabalho foram desenvolvidos novos compostos derivados do núcleo 2,1,3-benzotiadiazolas para aplicação em ensaios biológicos. No design destas moléculas, buscou-se a obtenção de fluoróforos que apresentassem uma alta performance em imageamento celular. Para tal foi utilizada a Química Computacional, sendo previstas as propriedades eletrônicas das moléculas. Foram obtidos cinco novos derivados de BTD com estruturas inéditas. A primeira formada pela ligação de dois núcleos BTD, a BTDNHBTD, demostrou ser extremamente estável mesmo no estado excitado sendo estabilizado pelo processo de ICT. Esta foi utilizada como sonda no experimento de imageamento celular, mostrando uma alta permeabilidade a membrana celular e uma e uma seletividade ao citosol. A segunda molécula foi desenvolvida para mimetizar o design molecular de um ácido graxo, sendo assim uma sonda lipofílica fluorescente constituída pela BTD e o ácido oleico, a BTD-AO. Sua aplicação viabilizou estudos mecanísticos de internalização e dinâmica celular em diferentes temperaturas (4 °C e 37 °C). O terceiro composto foi outra sonda fluorescente lipofílica, porém derivada de um ácido graxo essencial, o 3-DHA. Os meios de captação deste composto pela célula são conhecidos mas ainda bastante debatidos. A nossa sonda chamada BTD-DHA trouxe assim, importantes informações sobre a captação e distribuição deste ácido graxo em células e em experimentos in vivo. O quarto composto foi a primeira sonda híbrida fluorescente derivada de uma BTD a ser sintetizada. Esta foi formada por uma combinação do núcleo cumarina ligado a uma BTD, chamada BTD-LIP. As propriedades fotofísicas deste composto nunca foram antes vistas, com deslocamentos de Stokes extremamente altos e uma forte emissão na faixa do vermelho em experimentos de bioimageamento. A última sonda sintetizada foi uma sonda específica de BTD-Ferroceno para imageamento das espécies reativas de oxigênio (ROS) em células viva. Este composto se baseou no forte efeito de quenching de fluorescência causada pelo ferroceno, que é decomposto na presença destas espécies em meio celular. A BTD-ROS como é chamada foi altamente sensível às ROS. Um tutorial para estudos fotofísicos de moléculas através da teoria de cálculos DFT é incluído no final desta tese. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Abstract New fluorescent small-molecule 2,1,3-benzothiadiazole (BTD) derivatives were designed for applications in biological assays. These molecules were design of to obtain new fluorophores compounds with high performance in cell imaging. Computational chemistry was used to provide the electronic properties of these new compounds. There were obtained five new BTD derivatives with new structures. The first was formed by the linking of two BTD nucleus, BTDNHBTD, which shows a high stability even in the excited state, with is stabilized by ICT. This compound was utilized in bioimaging experiments, shows high plasmatic membrane permeability and is selective to the cytosol. The second molecule developed was analogous of a fatty acid, resulting in a lipophilic fluorescent probe BTD derivative, created by fusion of a BTD core and a fatty-acid derivative, BTD-AO. The mechanistic studies of cellular internalization dynamics at 4° and 37 °C was carried out which this compound. The third compound was another lipophilic fluorescent compound, however a derivative of an essential fatty acid, -3 DHA. The uptake pathways of this fatty-acid by the cell is known, but polemic. The new synthesized probe, named BTD-DHA, brought important information about cellular and in vivo distribution of this fatty acid. The fourth compound was a first hybrid fluorescent molecule BTD derivative with biological application. It was formed by a combination of a coumarin core linked with a BTD, named BTD-LIP. The photophysical properties of this compound has not yet been determined, with extremely large Stokes shift, and a bright red fluorescent emission in bioimaging experiments. The last probe developed was a specific ferrocene-BTD for fluorescence imaging of reactive oxygen species (ROS) in live cells. The strategy of this new BTD derivative was based on the strong quenching effect of ferroceno, which is decomposed in the presence species present inside the cells. BTD-ROS, as it is called, like the others, is cell membrane permeable and highly sensitive to low concentration of ROS. A tutorial for molecules photophysical studies by DFT theoretical calculations is included at the end of the thesis.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Departamento de Biologia Celular, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2018. / Submitted by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-09-03T20:38:24Z No. of bitstreams: 1 2018_ThiagoRodriguesdeOliveira.pdf: 3205780 bytes, checksum: 3bcc450ab74953bdffd4e6c59d584dc0 (MD5) / Approved for entry into archive by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-09-11T16:56:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_ThiagoRodriguesdeOliveira.pdf: 3205780 bytes, checksum: 3bcc450ab74953bdffd4e6c59d584dc0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-11T16:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_ThiagoRodriguesdeOliveira.pdf: 3205780 bytes, checksum: 3bcc450ab74953bdffd4e6c59d584dc0 (MD5) Previous issue date: 2018-09-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / A presença de uma camada proteica de superfície (camada S) é comum em organismos procarióticos. As proteínas que compõem essa camada apresentam a propriedade de se auto-organizar em arranjos simétricos estáveis, que as confere um alto potencial biotecnológico. Apesar de presente em quase todas as archaeas, existem poucos relatos do uso de proteínas de camada S desses organismos em estudos aplicados. Além disso, os estudos descrevendo a estrutura de proteínas desse tipo são escassos. Assim, esse trabalho tem o objetivo de caracterizar estruturalmente as proteínas de camada S da archaea halófila Haloferax volcanii, utilizá-las para a construção de envelopes celulares biomiméticos para o estudo de membranas e a expressão dessa proteína em E. coli para construção de fusões gênicas de interesse. As proteínas foram obtidas a partir da cultura de células de H. volcanii e caracterizadas por ensaios de espalhamento de luz dinâmico, dicroísmo circular e espectroscopia de fluorescência. Microscopia eletrônica de transmissão foi utilizada para observar a formação do arranjo cristalino das proteínas purificadas, bem como de envelopes celulares de H. volcanii. Foram produzidas monocamadas lipídicas por Langmuir-Blodgett utilizando os lipídios DPPE, DPPC e DPhPE. A estrutura secundária da proteína é afetada pelo pH, de maneira que uma maior quantidade de folhas beta foi detectada em valores mais altos. Esse mesmo fator influencia também a sua estrutura terciária, de maneira que em valores mais alcalinos as regiões próximas aos resíduos de triptofano da proteína interagem mais com o meio. No entanto, ensaios de espalhamento de luz dinâmico indicaram formação de oligômeros em todos os pHs testados, havendo picos monodispersos, indicando a capacidade de cristalização da proteína em todas as condições. No entanto, imagens de microscopia revelam que os arranjos formados nessas condições não estão de acordo com o normalmente observado na superfície celular desse organismo, algo que foi somente possível em condições de alta salinidade. A concentração de íons de sódio, magnésio e cálcio no meio afeta a estrutura secundária e terciária da proteína, influenciando assim a sua propriedade de auto-arranjo. Nos ensaios de Langmuir-Blodgett, foi observada a cristalização das proteínas sobre as diferentes superfícies lipídicas, sugerindo assim um possível potencial no uso dessas proteínas para produção de envelopes celulares artificiais. Foi também possível a expressão de proteínas de camada S de H. volcanii em E. coli. / The presence of a protein surface layer, known as the S-layer, is commonly found in prokaryotic cell envelopes. This layer is composed of proteins that self-assemble into a paracrystalline surface structure, a property that has been extensively used in biotechnological research. Despite its detection in almost all archaea described to date, there are very few reports in the literature using these proteins for applied purposes. Furthermore, studies describing structural aspects of these proteins are scarce. Thus, the objective of the present study was to investigate the structural properties of the Haloferax volcanii S-layer protein, use them for production of biomimetic S-layer supported lipid platforms and heterologous expression of S-layer fusion proteins in E. coli. The S-layer proteins were purified directly from H. volcanii cells and their structural properties were evaluated through dynamic light scattering, circular dichroism and fluorescence spectroscopy. Transmission electron microscopy was used for analyses of the protein’s self-assembly properties as well as H. volcanii cell envelope preparations. Lipid monolayers using DPPE, DPPC and DPhPE were produced through Langmuir-Blodgett. The protein’s secondary structure is affected by pH values in the medium, with higher beta sheet detection in more alkaline values. This factor also affects the protein’s tertiary structure, with higher tryptophan exposure to the environment in higher pH. Dynamic light scattering essays revealed oligomer formation in all pH values evaluated, indicating that the protein’s self-assembly process occurs in these conditions. However, micrograph images showed that these oligomers do not resemble the lattice found on the H. volcanii cell surface, and correct lattice formation was only achieved in higher salt concentrations. The concentrations of sodium, magnesium and calcium ions in the environment affect the protein’s secondary and tertiary structures, which influences the protein’s functional properties. On the Langmuir-Blodgett essays, an increase of surface pressure was detected on all lipid monolayers tested, indicating a potential use of the H. volcanii S-layer proteins in artificial lipid platform production. It was also possible to isolate the protein’s encoding gene and heterologous protein expression was successful in E. coli cells.