Resumo: Este trabalho teve como principais objetivos a detecção, isolamento e elucidação estrutural dos constituintes micromoleculares presentes em folhas e galhos de Garcinia gardneriana, uma espécie da família Clusiaceae com poucos relatos na literatura sobre a sua composição fitoquímica. A detecção das moléculas foi realizada através de abordagens in silico com o estabelecimento de perfis cromatográficos e espectrométricos dos constituintes majoritários dos extratos brutos e frações. A comparação desses dados foi realizada através de dados existentes na literatura. A partir dessa metodologia foi possível detectar 11 triterpenos por GC-FID nos extratos e frações apolares: campesterol (1), estigmasterol (2), β-sitosterol (3), β- amirenona (4), α- amirina (5), β-amirina (6), lupenona (7), lupeol (8), acetato de β-amirina (9), acetato de α-amirina (10), friedelina (11) e mais 9 biflavonóides nos extratos e frações mais polares: xantochimusídeo (12), GB2 (13), fukugisídeo (14), GB 1a glicosilado (15), GB2a (16), morelloflavona (17), volkensiflavona (18), amentoflavona (19), podocarpusflavona (20) e uma benzofenona: 7-epiclusianona (21) através da técnica HPLC-DAD-ESI-MSHRMS. Quanto aos bioensaios in vitro realizados (inibição da polimerização do heme, redução do radical DPPH (antioxidante), inibidor da enzima acetilcolinesterase, tripanocida, citotóxico, antifúngico contra fitopatógenos e patógenos humanos) em todos os extratos e frações preparados, alguns resultados merecem destaque tais como a redução do radical DPPH com IC50 de 9,5, 7,4 e 7,5 μg/mL respectivamente para o extrato etanólico dos galhos, a fração acetato de etila dos galhos e folhas, a inibição da polimerização do heme com valores de 95,7, 98,6 e 68,0 %, de inibição para o extrato etanólico das folhas, e frações acetato de etila das folhas e galhos respectivamente / Abstract: This work had as main objective the detection, isolation and structural elucidation of the micromolecular constituents from leaves and twigs of Garcinia gardneriana, a Clusiaceae species with few literature reports regarding its phytochemical composition. The detection of molecules was performed by in silico detection with the establishment of chromatographic and spectroscopic profiles of the major constituents present in the crude extracts and fractions as well as comparison of data from database and literature reports. Based on this methodology we were able to detect 11 triterpenes by GC-FID in the extracts and nonpolar fractions: campesterol (1), stigmasterol (2), β-sitosterol (3), β-amirenone (4), α- amyrin (5), β-amyrin (6), lupenone (7), lupeol (8), β-amyrin acetate (9), α-amyrin acetate (10), friedelin (11) and more 9 biflavonoids from extracts and fractions polar: xanthochymuside (12) and GB2 (13), fukugiside (14), GB1 glycosylated (15), GB2a (16), morelloflavone (17), volkensiflavone (18), amentoflavone (19) , podocarpusflavone (20), 7-epiclusianone (21) by HPLC-DAD-ESI-MS-HRMS. As for the performed in vitro bioassays (inhibition of heme polymerization, reduction of the DPPH radical (antioxidant), inhibition of the enzyme acetylcholinesterase, trypanocidal, cytotoxic antifungal activity against plant pathogens and human pathogens) in all extracts and fractions prepared in this work, some results are worthy of mentioning such as the reduction of the DPPH radical with IC50 values of 9.5, 7.4 and 7.5 μg/mL respectively for the ethanol extract from twigs, the ethyl acetate fraction from the branches and leaves, as well as the inhibition of heme polymerization with values of 95.7, 98.6 and 68.0% from the ethanol extract from the leaves, and the ethyl acetate fractions leaves and branches / Orientador: Ian Castro Gamboa / Coorientador: Márcia Nasser Lopes / Banca: Mario Sergio Palma / Banca: Carlos Alexandre Carollo / Mestre

OLIVEIRA, Antônio Edson Rocha. Perfil de expressão e análise filogenética dos genes da proteína desacopladora mitocondrial durante o desenvolvimento e estresse em soja [Glycine max (L.) Merr.]. 2015. 185 f. Dissertação (Mestrado em bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-09-01T19:11:22Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_aeroliveira.pdf: 4201041 bytes, checksum: ccb8c82104b3b19d3f225dd39473e820 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-09-02T17:44:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_aeroliveira.pdf: 4201041 bytes, checksum: ccb8c82104b3b19d3f225dd39473e820 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-02T17:44:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_aeroliveira.pdf: 4201041 bytes, checksum: ccb8c82104b3b19d3f225dd39473e820 (MD5) Previous issue date: 2015 / Several studies have evidenced that the main function of the mitochondrial uncoupling protein in plants (pUCP) is related to reactive oxygen species (ROS) regulation. In silico analysis suggests the existence of multigenic families to pUCPs codification, however further studies are yet needed to establish the pUCPs genetic expression profile, just like the gene amount in each species and their phylogenetic relations. The current work had as objective to characterize, analyze phylogeneticly and evaluate the expression profile of the pUCP multigenic family in different tissues during the soybean development [Glycine max (L.) MERR.] and in stress conditions. It has been performed an in silico analysis on the soybean genome and on other legumes available in the database WGS, revealing a codifier multigenic family for pUCP, UCP1 and 2 with 9 exons, UCP3 with 2 exons, and UCP4 and 5 with only 1 exon. Amongst the legumes analyzed, the soybean stood out with the greater number of genes, 10 genes in total, giving four GmUCP1 genes, one GmUCP2, one GmUCP3, two GmUCP4 and two GmUCP5, along with the presence of an alternative splicing on GmUCP1b1 gene. Specific primers have been designed for each GmUCP member in order to analize the expression profiles in different tissues (dry and doused seed, flowers, pods, cotyledons, unifoliate and trifoliate leaves, roots, hypocotyl and epicotyl) during the soybean development. For the assays in stress conditions have been used soybean leaves and roots with thirteen days after sowing (DAS) which have been subjected to osmotic stress caused by the application of polyethylene glycol (PEG) and biotic stress caused by salicylic acid (SA). The total RNA from each sample has been extracted in order to perform the RT-qPCR. The ct values have been obtained through the realplex program and analyzed through the GeNorm program. The genetic expression profile has shown that all genes were expressed in every tissue/organ analyzed during the soybean development, with the exception on some genes in dry seeds and epicotyl. The different expression profiles of each gene during the development of each tissue/organ suggest that occurs a spatial/temporal gene regulation among the GmUCP members. The expression profiles of the GmUCP genes in soybean during the stress conditions have varied, once 2 genes have shown steady expression in both tissues/ stress, 7 genes have shown a drop in the expression profile, while only 4 genes have shown an increase of the transcript levels. / Diversos estudos têm evidenciado que a principal função da proteína desacopladora mitocondrial de plantas (pUCP) está relacionada a regulação de espécies reativas de oxigênio (EROs). Análises in silico sugerem a existência de famílias multigênicas para a codificação de pUCPs, porém novos estudos ainda são necessários para estabelecer o perfil de expressão gênica das pUCPs, assim como a quantidade de genes em cada espécie e suas relações filogenéticas. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar, analisar filogeneticamente e avaliar o perfil de expressão da família multigênica da pUCP em diferentes tecidos durante o desenvolvimento da soja [Glycine max (L.) MERR.] e em condições de estresse. Foi realizada uma análise in silico no genoma da soja e de outras leguminosas disponíveis no banco de dados WGS, revelando uma família multigênica codificadora da pUCP, UCP1 e 2 com nove éxons, UCP 3 com 2 éxons, e UCP 4 e 5 com apenas um éxon. Dentre as leguminosas analisadas a soja se destacou com o maior número de genes, 10 genes no total, sendo quatro genes GmUCP1, uma GmUCP2, uma GmUCP3, dois GmUCP4 e dois GmUCP5, além da presença de um splicing alternativo no gene GmUCP1b1. Primers específicos foram desenhados para cada membro da GmUCP a fim de analisar os perfis de expressão em diferentes tecidos (semente seca e embebida, flores, vagens, cotilédones, folhas unifolioladas e trifolioladas, raízes, hipocótilos e epicótilos) durante o desenvolvimento da soja. Para os ensaios em condições de estresse foram utilizadas folhas e raízes de soja com treze dias após a semeadura (DAS) que foram submetidas a estresse osmótico promovido pela aplicação de polietileno glicol (PEG) e estresse biótico através de ácido salicílico (AS). O RNA total de cada amostra foi extraído para a realização de RT-qPCR. Os valores de ct foram obtidos pelo programa realplex e analisados pelo programa GeNorm. O perfil de expressão gênica mostrou que todos os genes GmUCP foram expressos em todos os tecidos/órgãos analisados durante o desenvolvimento da soja, com exceção de alguns genes em semente seca e epicótilo. Os diferentes perfis de expressão de cada gene durante o desenvolvimento de cada tecido/órgão sugerem que ocorra uma regulação gênica espacial/temporal entre os membros da GmUCP. Os perfis de expressão dos genes GmUCP em soja durante as condições de estresses foi diversificado, visto que 2 genes apresentaram expressão estável em ambos tecidos/estresse, 7 genes apresentaram queda do perfil de expressão, enquanto apenas 4 genes apresentaram aumento dos níveis de transcritos.

O câncer é caracterizado pelo crescimento anormal de células em consequência ao acúmulo de alterações no DNA. Diferentes tecidos apresentam variadas incidências de tumores. Em 2015, Tomasetti & Vogelstein demonstraram uma forte correlação positiva (r = 0.804) entre o número de divisões de células tronco e o risco de câncer em diferentes tecidos, em que tecidos com maior número de divisões de células tronco estão mais susceptíveis aos efeitos estocásticos da replicação do DNA, e, assim, mais propícios a desenvolverem tumores. Assim, esta correlação é justificada pelo número de mutações. Neste trabalho, propomos e testamos in silico um novo conceito para justificar parte desta correlação positiva entre o número de divisões de células tronco e o risco de câncer entre diferentes tecidos, o qual denominamos concentração de ancestrais (AC). Em nossa hipótese, tecidos com alta taxa de proliferação concentram mais seus ancestrais, amplificando as chances de perpetuar células ancestrais mutadas, e, por isso, estão relacionados a maiores riscos de câncer. Assim, tecidos com altos valores de divisão de células tronco apresentam um perfil de alto AC e tecidos com baixo número de divisão de células tronco apresentam um perfil de baixo AC Para comprovar nossa hipótese, simulamos a evolução tumoral através do software esi- Cancer e aplicamos diferentes valores de proliferação e morte (CTOR). Os resultados demonstraram uma correlação positiva de 0.995 entre o valor de CTOR e o perfil de AC (P = 0:002). Como esperado, demonstramos que maiores CTORs estão relacionados a maiores médias de gerações com esiTumors para valores totais de mutações por divisão iguais. Entretanto, esta relação se mantém quando aplicadas valores corrigidos conforme o número de divisões para os diferentes CTORs, a fim de o número de mutações totais ser igual. Logo, apenas variações não são suficientes para explicar a incidência observada em diferentes tecidos. Nossos resultados demonstram que tecidos com maior número de divisões de células tronco apresentam um perfil de alto AC, o qual amplifica as chances de concentrar ancestrais mutados, aumentando as chances de desenvolver tumores. Assim, justificando parte da correlação encontrada por Tomasetti & Vogelstein (2015). / Cancer is characterized by an abnormal replication of somatic cells as a result of DNA alterations. Different types of tissues present differences in cancer incidence. Tomasetti & Vogelstein (2015) have shown that lifetime cancer risk of different tissues presents a strong correlation of 0.804 with the number of stem cells divisions, in which tissues with higher number of stem cells divisions are more susceptible to stochastic effects of DNA replication and thus more likely to develop cancer. Thus, the number of mutations was used to explain this correlation. In our work, we propose and test in silico a new concept to explain this positive correlation, which we denominated ancestral concentration (AC). In our hypothesis, a tissue with high proliferation rates concentrates more their ancestral cells and increases the chance of a mutated ancestral to persist; which result in a higher risk of cancer. Tissues with a high number of stem cells divisions presents a high AC profile whereas tissues with a low number of stem cells divisions presents a low AC profile To prove our hypothesis, we simulated tumor evolution using esiCancer software and applied different initial rates of proliferation and death (CTOR). We observed a positive correlation of 0.995 between CTOR values and the AC profile (P = 0:002). Besides, higher CTOR values are associated to higher mean generations with esiTumors when equal mutation rates are applied. Nevertheless, this association still exist in simulations with mutation rates corrected by total number of divisions, whereas the total mutation rate is similar for different CTORs. This way, modifications of mutations solely are not sufficient to explain the observed cancer risks in different tissues. Our results showed that tissues with higher number of stem cells divisions present a high AC profile, which rises the probabilities of concentrate mutated ancestral cells, increasing the tumor risk. In this way, justifying partly the correlation that was founded by Tomasetti & Vogelstein (2015).

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Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-09-12T12:28:26Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1665261 bytes, checksum: dbe5fa1dfafb0bc226838e2bdf4e396e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-12T12:28:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1665261 bytes, checksum: dbe5fa1dfafb0bc226838e2bdf4e396e (MD5) Previous issue date: 2017-01-18 / Currently, throughout the globe, there has been an increase in the frequency of cases of candidiasis, an opportunistic infection commonly treated with fluconazole. With the indiscriminate use of this and other antifungals cases of candidiasis by multiresistant strains have emerged, making it necessary to search for new drugs. Several natural products such as monoterpene geraniol have demonstrated antimicrobial activity to various microorganisms. The present study aimed to evaluate the antifungal activity of geraniol against strains of Candida albicans, C. glabrata and C. krusei resistant to fluconazole by means of microdilution techniques, evaluating the minimum inhibitory concentration - CIM, minimum fungicidal concentration - CFM, cell wall effect (sorbitol assay), binding to membrane ergosterol, effect of association of this monoterpene with fluconazole and amphotericin B antifungal agents by the checkeboard technique and modulation assay. Pharmacological, toxicological and possible spectra of geraniol activity were also verified by in silico assays using the Osiris, Molinspiration and Pass online software. The analysis showed that geraniol showed excellent antifungal activity against all multiresistant strains with a 512μg/mL CIM90, and a fungicidal effect dependent concentration after 8 hours of exposure with the CFM90 of 512μg/mL. Fungal wall and did not interact with the ergosterol of the cell membrane, nor did it show a synergistic, antagonistic or modulating effect of this phytoconstituent on fluconazole and amphotericin B. The in silico tests showed that geraniol has a good theoretical oral bioavailability, as well as numerous Although it presents the risk of an irritant effect, it does not present mutagenic, tumorigenic or reproductive effects, which leads to the conclusion that geraniol is a good candidate in the fight against multidrug resistant strains of Candida. / Atualmente, em todo globo terrestre tem ocorrido o aumento da frequência dos casos de candidíase, infecção oportunista comumente tratada com fluconazol. Com o uso indiscriminado deste e outros antifúngicos tem se emergido casos de candidíase por cepas multirresistentes tornando-se necessário a busca por novos fármacos. Vários produtos naturais a exemplo do monoterpeno geraniol têm demonstrado atividade antimicrobiana frente a diversos micro-organismos. Buscando alternativas para o tratamento da candidíase o presente estudo objetivou-se avaliar a atividade antifúngica do geraniol frente a cepas de Candida albicans, C. glabrata e C. krusei resistentes ao fluconazol por meio de técnicas de microdiluição, avaliando-se a concentração inibitória mínima – CIM, concentração fungicida mínima – CFM, efeito na parede celular (ensaio de sorbitol), ligação ao ergosterol da membrana, efeito de associação deste monoterpeno com antifúngicos fluconazol e anfotericina B pelo técnica de checkeboard e ensaio de modulação. Verificou-se também a os parâmetros farmacológicos, toxicológicos e possíveis espectros de atividade do geraniol por meio de ensaios in silico utilizando-se os softwares Osiris, Molinspiration e Pass online. As análises realizadas revelaram que o geraniol apresentou uma excelente atividade antifúngica frente a todas as cepas multirresistentes com uma CIM90 512μg/mL, além de um efeito fungicida concentração dependente após 8 horas de exposição com a CFM90 de 512μg/mL, este não apresentou atividade na parede fúngica e nem interagiu com o ergosterol da membrana celular, também não se evidenciou efeito sinérgico, antagônico ou modulador deste fitoconstituinte sobre o fluconazol e a anfotericina B. Os ensaios in silico mostraram que o geraniol tem uma boa biodisponibilidade oral teórica, além de inúmeras atividades farmacológicas e que embora apresente o risco de efeito irritante, não apresenta efeitos mutagênicos, tumorigênicos e nem danos ao aparelho reprodutor, o que permite sugerir que o geraniol é um bom candidato no combate a cepas de Candida multirresistentes.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-04-25T23:51:26Z No. of bitstreams: 1 JoaoGabrielDeMedeirosFarias_DISSERT.pdf: 8905998 bytes, checksum: 2e8f9fbe859066046fe01734d0151467 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-04-28T19:41:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JoaoGabrielDeMedeirosFarias_DISSERT.pdf: 8905998 bytes, checksum: 2e8f9fbe859066046fe01734d0151467 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-28T19:41:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoGabrielDeMedeirosFarias_DISSERT.pdf: 8905998 bytes, checksum: 2e8f9fbe859066046fe01734d0151467 (MD5) Previous issue date: 2014-03-25 / Estresses ambientais abi?ticos s?o fatores que causam respostas ao n?vel molecular, fisiol?gico e morfol?gico em plantas, dependendo tamb?m de sua intensidade e dura??o. ? visto que algumas esp?cies apresentam toler?ncia a condi??es estressantes e ao mesmo tempo s?o fontes naturais de mat?ria prima para ind?stria. Nesse contexto encontra-se a mamona (Ricinus comunnis L.), principal fonte de ?leo de r?cino valorizado por suas aplica??es farmac?uticas e principalmente industriais, vem sendo usada como cultura em regi?es onde a disponibilidade de ?gua ? reduzida, usada como fonte de renda para agricultura da regi?o nordeste brasileira. Visto que pouco se sabe sobre as respostas moleculares que levam essa planta a tolerar regi?es secas e como as sementes, principais foco de interesse, respondem a essa escassez, nesse trabalho foram constru?das duas bibliotecas de cDNAs, onde a partir de uma abordagem subtrativa, continham RNAs diferencialmente expressos em sementes de plantas mamona submetidas ao estresse h?drico durante 5 dias (biblioteca L7), e a outra RNAs diferencialmente expressos em sementes controle (biblioteca L5). A biblioteca L7 apresentou a maior variedade de transcritos com um total de 182. A maior parte das fun??es estabelecidas pelo sistema Gene Ontology - GO, foram direcionadas aos ?Processos Metab?licos? (526), em segundo ?Respostas a est?mulos? (57), o terceiro termo mais abundante foram referentes a ?Desenvolvimento?(26). J? na biblioteca L5, foram encontrados 91 transcritos, com maior parte de suas fun??es referentes a ?Processos Metab?licos?(413), em segundo ?Respostas a est?mulos? (8) e em terceiro Regula??o (6). Alguns dos transcritos da biblioteca L7 foram escolhidos para an?lise por repetirem-se mais de 3x e n?o aparecerem na biblioteca L5, o que indica uma poss?vel regula??o positiva sobre estresse. As an?lises sobre Metalotione?na (4x), mostraram que a sequ?ncia de proteica apresentava os dom?nios conservados que a caracterizava como tipo II, onde s?o encontrados dois dom?nios funcionais ricos em ciste?na com posi??es altamente conservadas, desempenhando a fun??o de ligar-se a metais pesados, correlacionadas assim como a atividade de elimina??o EROs e defesa contra o estresse oxidativo, al?m de apresentar homologia com a sequ?ncia de Bruguiera gymnorhiza, uma planta de mangue adaptada a ambientes salinos. Analisamos tamb?m os transcritos da referente a prote?na AUXIN-REPRESSED 12.5 KDA (3x), apontada como sendo reprimida pelo horm?nio auxina e associada ao processo de dorm?ncia da semente, ? descrito em uma fam?lia g?nica onde v?rios membros pertencem as vias de resposta ao estresse. Por ?ltimo, analisamos a prote?na GLUTELIN TYPE-A 3 (5x), uma importante prote?na de armazenamento com car?ter hidrof?lico, possivelmente direcionada para o vac?olo. Em nosso trabalho foi poss?vel observar um aumento de transcritos em rela??o a subtra??o controle, possivelmente reflexo do aumento do metabolismo da semente, tanto para resposta defensiva ao estresse h?drico quanto para o amadurecimento r?pido da semente onde foram observados transcritos referentes a resposta oxidativa, controle hormonal, prote?nas de reserva e produ??o de ?leo.

O câncer é caracterizado pelo crescimento anormal de células em consequência ao acúmulo de alterações no DNA. Diferentes tecidos apresentam variadas incidências de tumores. Em 2015, Tomasetti & Vogelstein demonstraram uma forte correlação positiva (r = 0.804) entre o número de divisões de células tronco e o risco de câncer em diferentes tecidos, em que tecidos com maior número de divisões de células tronco estão mais susceptíveis aos efeitos estocásticos da replicação do DNA, e, assim, mais propícios a desenvolverem tumores. Assim, esta correlação é justificada pelo número de mutações. Neste trabalho, propomos e testamos in silico um novo conceito para justificar parte desta correlação positiva entre o número de divisões de células tronco e o risco de câncer entre diferentes tecidos, o qual denominamos concentração de ancestrais (AC). Em nossa hipótese, tecidos com alta taxa de proliferação concentram mais seus ancestrais, amplificando as chances de perpetuar células ancestrais mutadas, e, por isso, estão relacionados a maiores riscos de câncer. Assim, tecidos com altos valores de divisão de células tronco apresentam um perfil de alto AC e tecidos com baixo número de divisão de células tronco apresentam um perfil de baixo AC Para comprovar nossa hipótese, simulamos a evolução tumoral através do software esi- Cancer e aplicamos diferentes valores de proliferação e morte (CTOR). Os resultados demonstraram uma correlação positiva de 0.995 entre o valor de CTOR e o perfil de AC (P = 0:002). Como esperado, demonstramos que maiores CTORs estão relacionados a maiores médias de gerações com esiTumors para valores totais de mutações por divisão iguais. Entretanto, esta relação se mantém quando aplicadas valores corrigidos conforme o número de divisões para os diferentes CTORs, a fim de o número de mutações totais ser igual. Logo, apenas variações não são suficientes para explicar a incidência observada em diferentes tecidos. Nossos resultados demonstram que tecidos com maior número de divisões de células tronco apresentam um perfil de alto AC, o qual amplifica as chances de concentrar ancestrais mutados, aumentando as chances de desenvolver tumores. Assim, justificando parte da correlação encontrada por Tomasetti & Vogelstein (2015). / Cancer is characterized by an abnormal replication of somatic cells as a result of DNA alterations. Different types of tissues present differences in cancer incidence. Tomasetti & Vogelstein (2015) have shown that lifetime cancer risk of different tissues presents a strong correlation of 0.804 with the number of stem cells divisions, in which tissues with higher number of stem cells divisions are more susceptible to stochastic effects of DNA replication and thus more likely to develop cancer. Thus, the number of mutations was used to explain this correlation. In our work, we propose and test in silico a new concept to explain this positive correlation, which we denominated ancestral concentration (AC). In our hypothesis, a tissue with high proliferation rates concentrates more their ancestral cells and increases the chance of a mutated ancestral to persist; which result in a higher risk of cancer. Tissues with a high number of stem cells divisions presents a high AC profile whereas tissues with a low number of stem cells divisions presents a low AC profile To prove our hypothesis, we simulated tumor evolution using esiCancer software and applied different initial rates of proliferation and death (CTOR). We observed a positive correlation of 0.995 between CTOR values and the AC profile (P = 0:002). Besides, higher CTOR values are associated to higher mean generations with esiTumors when equal mutation rates are applied. Nevertheless, this association still exist in simulations with mutation rates corrected by total number of divisions, whereas the total mutation rate is similar for different CTORs. This way, modifications of mutations solely are not sufficient to explain the observed cancer risks in different tissues. Our results showed that tissues with higher number of stem cells divisions present a high AC profile, which rises the probabilities of concentrate mutated ancestral cells, increasing the tumor risk. In this way, justifying partly the correlation that was founded by Tomasetti & Vogelstein (2015).

O câncer é caracterizado pelo crescimento anormal de células em consequência ao acúmulo de alterações no DNA. Diferentes tecidos apresentam variadas incidências de tumores. Em 2015, Tomasetti & Vogelstein demonstraram uma forte correlação positiva (r = 0.804) entre o número de divisões de células tronco e o risco de câncer em diferentes tecidos, em que tecidos com maior número de divisões de células tronco estão mais susceptíveis aos efeitos estocásticos da replicação do DNA, e, assim, mais propícios a desenvolverem tumores. Assim, esta correlação é justificada pelo número de mutações. Neste trabalho, propomos e testamos in silico um novo conceito para justificar parte desta correlação positiva entre o número de divisões de células tronco e o risco de câncer entre diferentes tecidos, o qual denominamos concentração de ancestrais (AC). Em nossa hipótese, tecidos com alta taxa de proliferação concentram mais seus ancestrais, amplificando as chances de perpetuar células ancestrais mutadas, e, por isso, estão relacionados a maiores riscos de câncer. Assim, tecidos com altos valores de divisão de células tronco apresentam um perfil de alto AC e tecidos com baixo número de divisão de células tronco apresentam um perfil de baixo AC Para comprovar nossa hipótese, simulamos a evolução tumoral através do software esi- Cancer e aplicamos diferentes valores de proliferação e morte (CTOR). Os resultados demonstraram uma correlação positiva de 0.995 entre o valor de CTOR e o perfil de AC (P = 0:002). Como esperado, demonstramos que maiores CTORs estão relacionados a maiores médias de gerações com esiTumors para valores totais de mutações por divisão iguais. Entretanto, esta relação se mantém quando aplicadas valores corrigidos conforme o número de divisões para os diferentes CTORs, a fim de o número de mutações totais ser igual. Logo, apenas variações não são suficientes para explicar a incidência observada em diferentes tecidos. Nossos resultados demonstram que tecidos com maior número de divisões de células tronco apresentam um perfil de alto AC, o qual amplifica as chances de concentrar ancestrais mutados, aumentando as chances de desenvolver tumores. Assim, justificando parte da correlação encontrada por Tomasetti & Vogelstein (2015). / Cancer is characterized by an abnormal replication of somatic cells as a result of DNA alterations. Different types of tissues present differences in cancer incidence. Tomasetti & Vogelstein (2015) have shown that lifetime cancer risk of different tissues presents a strong correlation of 0.804 with the number of stem cells divisions, in which tissues with higher number of stem cells divisions are more susceptible to stochastic effects of DNA replication and thus more likely to develop cancer. Thus, the number of mutations was used to explain this correlation. In our work, we propose and test in silico a new concept to explain this positive correlation, which we denominated ancestral concentration (AC). In our hypothesis, a tissue with high proliferation rates concentrates more their ancestral cells and increases the chance of a mutated ancestral to persist; which result in a higher risk of cancer. Tissues with a high number of stem cells divisions presents a high AC profile whereas tissues with a low number of stem cells divisions presents a low AC profile To prove our hypothesis, we simulated tumor evolution using esiCancer software and applied different initial rates of proliferation and death (CTOR). We observed a positive correlation of 0.995 between CTOR values and the AC profile (P = 0:002). Besides, higher CTOR values are associated to higher mean generations with esiTumors when equal mutation rates are applied. Nevertheless, this association still exist in simulations with mutation rates corrected by total number of divisions, whereas the total mutation rate is similar for different CTORs. This way, modifications of mutations solely are not sufficient to explain the observed cancer risks in different tissues. Our results showed that tissues with higher number of stem cells divisions present a high AC profile, which rises the probabilities of concentrate mutated ancestral cells, increasing the tumor risk. In this way, justifying partly the correlation that was founded by Tomasetti & Vogelstein (2015).

[pt] Os processos neoplásicos têm sido no mundo atual uma das patologias mais preocupantes. A neoplasia maligna, também denominada de câncer, é o mais agravante processo patológico, que pode levar a morte do portador. Diante desse quadro, diversos medicamentos têm sido planejados com o objetivo de eliminar seletivamente as células cancerígenas, dentre eles, alguns complexos de coordenação, como a cisplatina, a carboplatina e as casiopeínas. No entanto, efeitos colaterais severos e toxicidades são fatores limitantes, sendo necessário, portanto, o desenvolvimento de moléculas mais seletivas, eficazes, menos tóxicas e com efeitos colaterais reduzidos. Este trabalho tem como objetivo a síntese de três ligantes imínicos binucleantes, derivados de aminas aromáticas orto-substituídas, um deles com substituinte doador de elétrons (L-NFT), já descrito na literatura, e os outros dois inéditos com substituintes retiradores de elétrons iodo (L-IDA) e nitro (L-NTA). Os ligantes foram caracterizados por ponto de fusão/decomposição, espectroscopia vibracional, espectroscopia eletrônica, análise elementar, análise termogravimétrica e modelagem molecular. Foi resolvida a estrutura cristalina de uma forma parcialmente hidrolisada do ligante L-IDA. Todos os ligantes foram submetidos a uma análise farmacológica in silico para a obtenção de seus parâmetros farmacocinéticos e farmacodinâmicos teóricos. A partir desses ligantes, foram sintetizados os respectivos complexos de cobre(II), todos eles inéditos, os quais foram caracterizados pelas seguintes técnicas: espectroscopia vibracional, espectroscopia eletrônica, análise elementar, análise termogravimétrica, espectroscopia de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado, espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica e modelagem molecular. O complexo do ligante L-NFT é binuclear. Entretanto, os ligantes L-IDA e L-NTA sofreram hidrólise parcial no processo de complexação, gerando espécies mononucleares do tipo ML2 e geometria quadrática plana. Uma dessas espécies foi caracterizada por difração de raios X. Todas as moléculas obtidas serão submetidas futuramente a testes biológicos com o intuito de comprovar experimentalmente suas possíveis ações antineoplásicas. / [en] Nowadays, the neoplastic processes have been one of the most concern diseases. The malignance tumor, also called cancer, is the most aggravating pathological process, responsible for the death of the patient in most cases. In this context, several drugs have been designed with the objective to eliminate the cancer cells selectively; among them, some coordination complexes, like cisplatin, carboplatin and the casiopeins. However, severe side effects and the development of resistant tumors are limiting factors. For this reason, the search for new molecules (more selective and/or effective, less toxic and with reduced side effects) is a field of extensive research. The present work has as principal purpose the synthesis of three binucleating iminic ligands derived from ortho-substituted aromatic amines: one of them containing an electron-donor substituent (L-NFT), a compound already described in literature, and the others, both novel substances, containing electron-withdrawing substituents iodine (L-IDA) or nitro (L-NTA). The ligands were characterized by their fusion/decomposition point, vibrational and electronic spectroscopies, elemental and thermogravimetric analysis and also molecular modeling. The crystalline structure of a partially hydrolyzed form of the L-IDA ligand was resolved too. All of the ligands were submitted to an in silico pharmacological analysis to obtain pharmacokinetic and pharmacodynamic theoretical properties. From these ligands, three new copper(II) complexes were synthetized, which were characterized by the following techniques: vibrational and electronic spectroscopies, elemental and thermogravimetric analysis, ICP-OES, electron paramagnetic resonance spectroscopy, and molecular modeling. The complex of L-NFT ligand is dinuclear. However, the L-IDA and L-NTA ligands suffered partial hydrolysis during the complexation reaction producing mononuclear species of the ML2 type and with square planar geometry. One of these species was characterized by X-ray diffraction. All synthetized compounds will be submitted to biological tests in order to prove their possible anticancer activity.

>Magister Scientiae - MSc / Background and Aims Human Immunodeficiency Virus (HIV) type 1 group M subtype C (HIV-1C) accounts for nearly half of global HIV-1 infections, with South Africa (SA) being one of the countries with the highest infection burden. In recent years, SA has made great strides in tackling its HIV epidemic, resulting in the country being recognized globally as the one sub-Saharan country with the largest combination antiretroviral therapy (cART) programme. Regardless of the potency of cART, the efficacy of the treatment is limited and hampered by the emergence of drug resistance. The majority of research on HIV-1 infections, effect of antiretroviral (ARV) drugs and understanding resistance to ARV drugs has been extensively conducted, but mainly on HIV-1 subtype B (HIV-1B), with less information known about HIV-1C. HIV-1’s viral Integrase (IN) enzyme has become a viable target for highly specific cART, due to its importance in the infection and replication cycle of the virus. The lack of a complete HIV-1C IN protein structure has negatively impacted the progress on structural studies of nucleoprotein reaction intermediates. The mechanism of HIV-1 viral DNA’s integration has been studied extensively at biochemical and cellular levels, but not at a molecular level. This study aims to use in silico methods that involve molecular modeling and molecular dynamic (MD) simulations to prioritize mutations that could affect HIV-1C IN binding to DNA and the IN strand-transfer inhibitor (INSTI) dolutegravir (DTG). The purpose is to help tailor more effective personalized treatment options for patients living with HIV in SA. This study will in part use patient derived sequence data to identify mutations and model them into the protein structure to understand their impact on the HIV-1C IN protein structure folding and dynamics. Methods Our sample cohort consisted of 11 sample sequences derived from SA HIV-1 treatmentexperienced patients who were being treated with the INSTI raltegravir (RAL). The sequences were submitted to the Stanford HIV resistance database (HIVdb) to screen for any new/novel variants resulting from possible RAL failure. Some of these new variants were analyzed to analyse their effect, if any, on the binding of DTG to the HIV-1C IN protein. Additionally, an HIV-1C IN consensus sequence constructed from SA’s HIV-1 infected population was used to model a complete three-dimensional wild type (WT) HIV-1C IN homology model. All samples were sequenced by our collaborators at the Division of Medical Virology, Stellenbosch University together with the National Health Laboratory Services (NHLS), SA. The HIV-1CZA WT-IN protein enzyme was predicted using SWISS-MODEL, and the quality of the resulting model validated. Various analyses were conducted in order to study and assess the effect of the selected new variants on the protein structure and binding of DTG to the IN protein. The mutation Cutoff Scanning Matrix (mCSM) program was used to predict protein stability after mutation, while PyMol helped to study any changes in polar contact activity before and after mutation. PyMol was also used to generate four mutant HIV-1C IN complex structures and these structures together with the WT IN were subjected to production MD simulations for 150 nanoseconds (ns). Trajectory analyses of the MD simulations were also conducted and reported. Results A total of 21 new variants were detected in our sample cohort, from which only six were chosen for further analyses within the study. A homology model of HIV-1C IN was successfully constructed and validated. The structural quality assessment indicated high reliability of the HIV-1C IN tetrameric structure, with more than 90.0% confidence in modelled regions. Of the six selected variants, only one (S119P) was calculated to be slightly stabilizing to the protein structure, with the other five found to be destabilizing to the IN protein structure. Variant S119P showed a loss in polar contacts that could destabilize the protein structure, while variant Y143R, resulted in the gain of polar contacts which could reduce flexibility of the 140’s region affecting drug binding. Similarly, mutant systems P3 (S119P, Y143R) and P4 (V150A, M154I) showed reduced hydrogen bond formation and the weakest non-bonded pairwise interaction energy. These two systems, P3 and P4, also showed significantly reduced to none polar contacts between DTG, magnesium (MG) ions and the IN protein, compared to the WT IN and P2 mutant IN systems. Interestingly, the WT structure and systems P1 (I113V) and P2 (L63I, V75M, Y143R) showed the highest non-bonded interaction energy, compared to systems P3 and P4. This was further supported by the polar interaction analyses of simulation clusters from the WT IN and mutant IN system P2 (L63I, V75M, Y143R), which were the only protein structures that formed polar contacts with DTG, MG ions and DDE motif residues, while P1 only made contacts with DNA and IN residues. Conclusion Findings from this study leads to a conclusion that double mutants (S119P, Y143R) and (V150A, M154I) may result in a reduction in the efficacy of DTG, especially when in combination. Furthermore, variants identified in systems P1 and P2 may still allow for effective DTG binding to IN and outcompete viral DNA for host DNA to prevent strand transfer. To the best of our knowledge, this is the first study that uses the consensus WT HIV1C IN sequence to build an accurate 3D homology model to understand the effect of less frequently detected/reported variants on DTG binding in a South African context. https://etd.