Orientador: Mario de Oliveira Neto / Resumo: A biomassa lignocelulósica pode ser usada para a produção de energia ou de novos bioprodutos potenciais substitutos de químicos convencionais. Porém a conversão dos polissacarídeos estruturais presentes na parede celular vegetal das células que compõe a biomassa não é simples. Isto se deve principalmente pela presença da lignina, que juntamente com a hemicelulose, formam uma estrutura coesa de microfibrilas que entrelaçam a celulose. Compostos que inibem as enzimas celulolíticas, incluindo fenólicos solúveis (derivados da lignina), açúcares solúveis, aldeídos de furano e ácidos fracos são gerados durante os diversos pré-tratamentos utilizados atualmente. Neste estudo, observamos como os fenólicos solúveis interagem com -glicosidases. Para isso, combinamos simulações de ensaio enzimático, docking molecular e dinâmica molecular para descrever o processo de ligação. Notavelmente, o ácido tânico, um dos fenólicos solúveis estudados, foi a molécula com maior poder inibitório em comparação com todos os demais fenólicos. Possivelmente devido ao seu comprimento e suas substituições de grupos químicos. A alta presença de anéis aromáticos e grupos hidroxilas no ácido tânico, leva a maior interação entre as moléculas e consequente inibição/desativação das β-glicosidases bacterianas, enquanto os grupos carboxílicos presentes nos demais fenólicos alteram os efeitos físico-químicos aumentando a hidrofobicidade; criando cargas eletrostáticas e aumentando a ligação de hidrogênio, afetando a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Lignocellulosic biomass can be transformed to chemicals or energy products. However converting polysaccharides present on the cell wall can be limitated due to the high recalcitrance caused by the presence of lignin. Compounds that inhibit enzymes, including lignin-derived phenolics, soluble sugars, furan aldehydes, and weak acids, are generated during the various pre-treatments currently used. In this study was observed how the soluble phenolics generated significantly impede the enzymatic hydrolysis of cellulose. For this were combine enzymatic assay, molecular docking and molecular dynamics simulations to describe the binding process between soluble phenolics and bacterial β-glycosidases. Notably, tannic acid, one of the soluble phenolics generated, was the strongest inhibitory molecule in comparison with all phenolics studied. Possibly because of its length and its substitutions of chemical groups. The high presence of aromatic rings and hydroxyl groups in tannic acid leads to greater interaction between the molecules and consequent inhibition / deactivation of bacterial β-glycosidases. Taken together, our studies of the interaction suggest that there is a high correlation between exposed hydrophobic surface areas and the number of binding sites on the inhibition of βglucosidases. These data may provide a useful basis for future biotechnological applications of microbial β-glucosidases, especially in the field of biofuel production. / Doutor

Este trabalho de Mestrado teve por objetivo avaliar a atividade antifúngica in vitro e em queijo Minas Padrão de duas formulações (A e B) de nanoemulsões encapsulando óleo essencial de orégano (Origanum vulgare) produzidas pelo método da temperatura de inversão de fases (método PIT). Cladosporium sp., Fusarium sp. e Penicillium sp. foram os fungos identificados nas amostras de queijo Minas Padrão deteriorados. Tais cepas foram utilizadas na avaliação da atividade antifúngica in vitro e em queijo Minas Padrão do óleo de orégano nanoemulsionado. Nos testes in vitro foram determinadas as concentrações mínimas inibitórias (CMI) do óleo essencial de orégano puro e nanoemulsionado sobre o Cladosporium sp., Fusarium sp. e Penicillium sp. Foram utilizadas fatias de queijo Minas Padrão para avaliar o efeito inibitório das nanoemulsões contendo óleo essencial de orégano. Por último foi avaliado o efeito inibitório das nanoemulsões durante o processo de maturação de queijos Minas Padrão. Determinaram-se valores de CMI para óleo essencial puro de 0,2; 0,3 µg/ml para Fusarium sp. e Penicillium sp., respectivamente. Enquanto para as duas formulações de nanoemulsão; os valores de CMI dependeram da quantidade de óleo essencial de orégano que estava contido nelas, obtendo-se valores de 0,26; 0,11 e 1,62 µg/ml para a formulação A de óleo de orégano nanoemulsionado sobre Cladosporium sp., Fusarium sp. e Penicillium sp., respectivamente, e CMIs de 0,32; 0,1 e 0,8 µg/ml para a formulação B de nanoemulsão sobre os mesmos gêneros de fungos. Os ensaios nas fatias de queijo evidenciaram que o efeito das CMIs, quando aplicadas na matriz alimentícia, foi nulo, permitindo o desenvolvimento normal dos fungos avaliados, da mesma forma se determinou a importância da atividade de água no crescimento fúngico. Já nos queijos em ambiente de maturação o efeito inibitório do óleo de orégano foi pouco satisfatório, o que indicou a importância do controle dos demais parâmetros ambientais no ambiente de maturação. Pode-se concluir que o óleo essencial de orégano nanoemulsionado apresentou efeito inibitório contra os gêneros de fungos avaliados. Quando controlados parâmetros ambientais como temperatura de armazenamento e atividade de água, seu efeito inibitório pode ser amplamente melhorado, apresentando-o como potencial alternativa na conservação dos alimentos. / This Master Thesis aimed to evaluate the in vitro antifungal activity and in Minas Padrão cheese of two formulations (A and B) of nanoemulsions encapsulating essential oil of oregano (Origanum vulgare) produced by the method of phase inversion temperature (PIT method). Cladosporium sp., Fusarium sp. and Penicillium sp. fungi were identified in deteriorated cheese samples. These strains were used in the evaluation of antifungal activity of oregano essential oil nanoemulsions, both in vitro and in cheese. Minimum inhibitory concentrations (MIC) of essential oil of pure oregano oil and nanoemulsions were determined. Cheese slices were used to evaluate the inhibitory effect of nanoemulsions containing essential oil of oregano. Finally the inhibitory effect of encapsulated oregano oil was tested during cheese ripening. MIC values determined for pure essential oil were 0.20 and 0.3 µg/ml for Fusarium sp. and Penicillium sp., respectively. As for the two nanoemulsion formulations, MIC values depended on the amount of essential oil of oregano which was contained therein, and the values for formulation A were 0.26, 0.11 and 1.62 µg/ml for Cladosporium sp., Fusarium sp. and Penicillium sp, respectively. For formulation B, the values of MIC were 0.32, 0.10 and 0.80 µg/ml. The tests on the cheese slices showed that the effect of MIC when applied in the food matrix was null, as the fungi growth was not avoided. As for the tests during cheese ripening, the inhibitory effect of oregano oil in nanoemulsions was unsatisfactory, which indicated the importance of controlling other environmental parameters in the maturation chamber. It can be concluded that the nanoemulsions of essential oil presented inhibitory effect against the genera of fungi evaluated. Controlled environmental parameters such as storage temperature and water activity, its inhibitory effect can be highly improved, and the nanoemulsions of oregano oil can be seen as a potential system for food preservation.

Os vírus da Influenza Equina (EIV) (H3N8 e H7N7) pertencem à família Orthomyxoviridae, gênero Influenza A. Apesar de existirem poucos relatos de infecção humana pelo EIV, é conhecido o risco zoonótico e infecção interespécies. Serviços de vigilância epidemiológica da OIE e WHO informam que o subtipo H3N8 é isolado de surtos que ocorrem mundialmente, enquanto o subtipo H7N7, menos patogênico, não é isolado desde 1980, sendo então considerado um vírus extinto. Embora o EIV seja endêmico em nosso meio, há poucos trabalhos nacionais que tenham versado sobre a avaliação atual de anticorpos (Ac) anti-EIV presentes nos equídeos do Estado de São Paulo, o que motivou a realização do presente estudo. Os objetivos do presente trabalho foram: 1) avaliar a ação de diferentes tratamentos de soro descritos pela OIE e WHO para a remoção de inibidores inespecíficos da hemaglutinação em soros de 10 equinos vacinados (H3N8 A/Equi/Kentucky/1/1997), sendo eles: a) TPH: tripsina, metaperiodato de potássio seguido de adsorção de hemácias; b) KH: kaolin 20% seguido de adsorção de hemácias; e c) RDEH: RDE seguido de adsorção de hemácias; 2) avaliar a presença de Ac contra os vírus H3N8 e H7N7, em 84 equídeos não vacinados do Estado de São Paulo; 3) comparar a frequência de Ac contra H3N8 entre equídeos amostrados do estado de SP e de um painel de soros de equídeos do município de Mossoró - RN, região onde não há estudos sobre a circulação do EIV. Constatou-se que não houve diferença estatística entre os tratamentos de soro para a remoção de inibidores inespecíficos da hemaglutinação (p>0,05; confiança de 95%), todavia o tratamento RDEH apresentou resultados mais consistentes, corroborando a recomendação da OIE e da WHO de utilizar preferencialmente este tratamento. O perfil sorológico dos animais amostrados de SP sugere que circule o subtipo H3N8 e que o subtipo H7N7 circule de forma subclínica nos equídeos, o que é sustentado por outros trabalhos realizados no Brasil. Há evidências no Brasil sobre a detecção de anticorpos em equinos contra o subtipo H7N7, mesmo não havendo o isolamento deste no mundo desde 1980. No painel de soros do RN, onde a espécie Equus asinus era maioria, verificou-se a igualdade estatística entre as frequências de Equus caballus e Equus asinus positivos no teste de HI para o subtipo H3N8 (p>0,05; confiança de 95%), dado inédito em nosso meio. A frequência dos equídeos positivos no teste de HI para o subtipo H3N8 foi estatisticamente maior (p<0,05; confiança de 95%) em SP do que em RN. / The Equine influenza Virus (EIV) (H3N8 and H7N7) belong to Orthomyxoviridae family and Influenza A genus. Although there are few reports of human infection with EIV zoonotic and interspecies infection risk is known. OIE and WHO services on epidemiological surveillance report that H3N8 subtypes are isolated and characterized from worldwide outbreaks while H7N7 subtype less pathogenic has not being isolated since 1980 considered an extinct virus. Although the EIV is endemic in our country there are few national studies that had versed on the current evaluation of horses antibodies (Ab) from São Paulo State which motivated the present study. The study objectives were: 1) to evaluate the effects of different serum treatments described by OIE and WHO for the removal of nonspecific inhibitors of hemagglutination in 10 vaccinated (H3N8 - A/Equi/Kentucky/1/1997) horses sera being: a) TPH: trypsin, potassium metaperiodate followed by adsorption of erythrocytes b) KH: kaolin 20% followed by adsorption of erythrocytes and c) RDEH: RDE followed by adsorption of erythrocytes; 2) investigate the presence of antibodies against H3N8 and H7N7 viruses in 84 unvaccinated equines in São Paulo State; 3) compare the frequency of antibodies against H3N8 sampled between São Paulo State and a panel of equines sera from Mossoró - RN where there are no studies on EIV circulation. There was no statistical difference between the treatments for serum nonspecific inhibitors of hemagglutination removal (p>0.05; 95% confidence) however RDEH treatment showed results more consistent confirming OIE and WHO recommendation to use this treatment with priority. The serological profile of SP samples suggests H3N8 subtype circulates in those animals and H7N7 subtype might circulate in a subclinical form in equines, which is supported by other studies conducted in Brazil. There is evidence of antibodies detection against equine H7N7 subtype in Brazil, even without since 1980 isolation in the world. In animals from RN State which had Equus asinus representing a major fraction there was statistical equal frequencies of Equus caballus and Equus asinus positivity in HI test against H3N8 subtype (p>0.05; 95% of confidence), as unprecedented in the world. The frequency of positive equine against H3N8 subtype on HI test in SP was statistically higher (p<0.05; 95% of confidence) than in RN.

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Além disso, a maioria dos neuroblastos migratórios morre na primeira semana após MCAO e eventos inflamatórios, principalmente a ativação microglial, pode desencadear na morte desses neuroblastos. Neste estudo, investigaram-se os efeitos do anti-inflamatório não esteróide, indometacina, nas ativação microglial, preservação neuronal e neurogênese adulta MCAO experimental de ratos adultos. Os animais sofreram MCAO por microinjeções de endotelina-1 e foram tratados (i.p) com indometacina ( N=8) ou solução salina estéril (N=8). Analisou-se através da imunoistoquímica, neurônios maduros (NeuN), ativação microglial/macrofágica (Iba1 e ED1) e migração de neuroblastos (DCX) 8 e 14 dias. O número de células NeuN, ED1 e DCX positivas por campo foram contadas no estriado isquêmico ou zona subventricular. O tratamento com indometacina reduziu a ativação microglial em geral e o número de células ED1+ em 8 e 14 dias após a lesão (médias de ±6,9 e ±3,0 células respectivamente), comparado ao controle (±7,9 ou ±6,5 células, p<0.001, ANOVA-Tukey). Aumentou o número de células DCX+ em ambas SVZ e estriado, em todos os tempos avaliados. Não houve diferença entre o número de células NeuN+ entre grupos. Os resultados mostram que o tratamento com indometacina inibe a ativação microglial concomitante com o aumento da proliferação e migração de neuroblastos após MCAO. Isto é resultado promissor, considerando que a indometacina é também usada em tratamentos de doenças humanas não neurais e que a neurogênese adulta pode levar à recuperação funcional após o AVE. / Stroke results from the transitory or permanent reduction of cerebral blood flow. It can be classified as hemorrhagic or ischemic. Ischemic stroke is responsible for around 87% of all cases. This acute neural disorder is the second cause of mortality and disability around the world and the main cause of death in Brazil. It has been shown that neuroblasts migrate to the ischemic striatum following middle cerebral artery occlusion (MCAO) and partially replace neurons lost during ischemia. Nevertheless, most of the migrating neuroblasts die in the first weeks following MCAO and inflammatory events, mainly microglia activation, may underlie neuroblast death. In this study, we investigated the effects of the nonsteroidal anti-inflammatory indomethacin on microglial activation, neuronal preservation and adult neurogenesis following experimental MCAO in adult rats. Animals were submitted to endothelin-1 induced- MCAO and treated (i.p) with indomethacin (N=8) or sterile saline (N=8) for 7 days and perfused at 8 or 14 days. Immunohistochemistry was performed to assess neuronal loss (anti-NeuN), microglial activation (anti-Iba1 and ED1) and migrating neuroblasts (anti-DCX). The numbers of NeuN, ED1 and DCX positive cells per field were counted in the ischemic striatum or subventricular zone. Indomethacin treatment reduced microglial activation in general and the number of ED1+ cells at both 8 and 14 days (±6,9 and ±3,0 cells respectively) postinjury, compared to control (±7,9 or ±6,5 cells, p<0.001, ANOVA-Tukey). There was an increase in the number of DCX+ cells in both subventricular zone (SVZ) and striatum at the same survival times. There was no difference in the number of NeuN positive cells between groups in all investigated survival times. The results show that indomethacin treatment induces inhibition of microglial activation concomitant with increased neuroblast proliferation and migration following MCAO. This is a promising outcome, considering that indomethacin is already used in non-neural human diseases and that adult neurogenesis may underlie functional recovery following stroke.

O entendimento dos mecanismos de representação e processamento de odores pelo sistema olfatório é uma das questões centrais da neurociência moderna. Os odores são codificados pela circuitaria interna do bulbo olfatório em padrões espaço-temporais refletidos pela atividade de suas células de saída, as células mitrais e tufosas, que transmitem os resultados das computações dessa estrutura inicial de processamento a regiões corticais superiores. A arquitetura das conexões existentes no bulbo olfatório apresenta inibição lateral em duas camadas diferentes de sua estrutura laminar, intermediadas por dois tipos distintos de interneurônios. Na camada glomerular, mais externa, a inibição lateral é mediada pelas células periglomerulares e na camada plexiforme externa, mais interna, a inibição lateral é mediada pelas células granulares. O papel desses dois níveis distintos de inibição lateral e os mecanismos segundo os quais eles atuam moldando os padrões espaço-temporais de resposta do bulbo olfatório a odores diferentes são ainda pouco conhecidos. O objetivo deste trabalho foi construir um modelo de rede neural biologicamente plausível do bulbo olfatório para investigar como dois tipos diferentes de interneurônios, atuando em estágios distintos de processamento, podem contribuir para a discriminação de odores e a coordenação dos padrões de disparo das células mitrais. O modelo de rede construído, com representação de odores pela atividade das células mitrais e baseado nas interações recíprocas entre essas células e os interneurônios inibitórios, mostrou que a inibição gerada pelas células periglomerulares pode melhorar o contraste entre odores similares, facilitando a discriminação de odores, enquanto que a inibição das células granulares atua no refinamento da resposta de saída da informação olfatória. / The understanding of odor representation and processing mechanisms by the olfactory system is one of the central questions of modern neuroscience. Odors are encoded by the olfactory bulb circuitry in terms of spatiotemporal spiking patterns. These are reflected in the activity of the mitral cells, which are the output cells of the olfactory bulb that transmit the information processed in this early structure to higher cortical regions. The architecture of the olfactory bulb connections presents lateral inhibition at two different layers of its laminar structure, mediated by two distinct types of interneurons. In the glomerular layer, lateral inhibition is mediated by periglomerular cells. In the external plexiform layer, lateral inhibition is mediated by granule cells. The role of these two different lateral inhibition levels and the mechanisms whereby they shape the spatial and temporal patterns of the olfactory bulb response to different odors is not well known. The aim of this work was to build a biologically plausible neural network model of the olfactory bulb to investigate how two different types of interneurons, acting at different processing stages, could contribute to odor discrimination and the coordination of the mitral cells spiking patterns. The results of simulations of the network model shown that the inhibition generated by periglomerular cells can provide contrast enhancement and odors discrimination, while the granule cell inhibition can refine the output response of the olfactory information.

Foi investigada a existência da correlação entre o teste padrão de potência de bacterinas antileptospiras e o teste de inibição de crescimento de leptospiras in vitro. Os ensaios foram realizados, em hamsters machos, isoladamente segundo a bacterina comercial (A ou B) antileptospirose empregada. Foram comparados a proteção conferida pelas bacterinas e os níveis de anticorpos neutralizantes, respectivamente obtidos nos teste de desafio e inibição de crescimento de leptospiras in vitro (ICL). O protocolo de imunização adotou duas aplicações de 0,25 mL das bacterinas, puras e suas diluições, pela via subcutânea com o intervalo de 15 dias. Os desafios foram realizados após 15 dias da segunda dose com 0,2 mL de culturas vivas dos sorovares Canicola (bacterina A e B) ou Pomona (somente bacterina A), os óbitos por leptospirose foram registrados e, os animais sobreviventes foram submetidos a eutanásia no 21° dia de observação e a condição de portador renal foi investigada por cultivos de tecido renal em meio de Fletcher. Os animais destinados ao teste de inibição de crescimento de leptospiras in vitro foram sacrificados no mesmo dia em que se realizou o desafio dos animais submetidos ao teste de potência. As colheitas de sangue foram efetuadas assepticamente por punção intracardíaca. Constatada individualmente a esterilidade dos soros foram constituídos os pools com quantidades iguais de soro por animal e subgrupo (n=5). No teste de potência de bacterinas para ambas as estirpes a DL50 foi superior a diluição 10-9 do controle do inóculo de desafio, os animais foram desafiados com a diluição 10-6. O número de animais sobreviventes ao desafio e a proteção contra a infecção renal variou de acordo com a bacterina empregada e sua concentração. Os resultados do teste de desafio com as bacterinas antileptospirose A e B situaram-se dentro dos parâmetros exigidos, sendo as bacterinas aprovadas segundo o critério de avaliação internacional. A diluição 1:800 das duas bacterinas testadas recomendada pelas normas internacionais não foi capaz de proteger contra o estado de portador renal de leptospiras. Os hamsters imunizados com as bacterinas apresentaram anticorpos neutralizantes em níveis superiores ao de aglutininas. A comparação do desempenho das bacterinas testadas para os sorovares Canicola e/ou Pomona, segundo sua concentração, por meio das proporções de animais sobreviventes ao teste de desafio e a média dos títulos de anticorpos neutralizantes, estabeleceu que o título de anticorpos neutralizantes igual ou superior a 1,0log10 como correspondente ao nível de aprovação de bacterinas no teste de potência. / It was investigated the existence in hamsters of correlation between the standard potency test of bacterins antileptospires and the in vitro leptospires growth inhibition test. The assays were performed, in male hamsters, separately according to the commercial (A and B) animal antileptospirosis bacterin used. The quality of the bacterins and the level of neutralizing antibodies were compared, respectively obtained in the challenge test and the in vitro leptospires growth inhibition test (ICL). The potency test with challenge, performed with serovars Pomona and Canicola, was modified from the protocol of The United States Agriculture Department. The immunization schedule employed two 0,25 mL of bacterins, pure and with dilutions, by subcutaneous route with 15-day interval. The challenge was performed after 15 days from the second dose with 0,2 mL of alive cultures from serovars Canicola (bacterins A and B) or Pomona (only bacterin A), the deaths by leptospirosis were registered and on the 21st observation day the survivors were sacrificed and the condition of renal carrier was investigated by culture of renal tissue for leptospires isolation in Fletcher medium. The animals destined to the in vitro leptospire growth inhibition test were sacrificed on the same day the potency assay with challenge was performed on the other group of hamsters. The blood samples were collected aseptically by intracardiac puncture. Once the sterility of each serum was verified the pools were formed with equal amounts of serum per animal and subgroup (n=5). The bacterins potency tests, for both strains, resulted in a higher DL50 for the dilution 10-9 of the challenge inoculum control, the animals were challenged with the dilution 10-6. The number of surviving animals to the challenge and the protection against renal infection varied according to the bacterin used and its concentration. The results of the potency tests with challenge using the bacterins antileptospirosis A and B were within the required standards, being therefore approved according to the international evaluation criteria. The dilution 1:800, for both bacterins tested, which is recommended by international criteria was not capable of protecting against the condition of leptospires renal carrier. Hamsters immunized with the bacterins showed neutralizing antibodies in higher titers in comparison to agglutinating antibodies. The comparison of the performance of the tested bacterins with the sorovars Canicola and/or Pomona, according to its concentration, by the proportions of surviving animals to the challenge assay and the average of the neutralizing antibodies titers, established a neutralizing antibodies titer equal or higher than 1,0log10 corresponding with the bacterins level of approval in the potency assay.

O antraz é uma doença infecciosa aguda grave, com uma taxa de mortalidade superior a 90% em sua forma respiratória, causada pelo Bacillus anthracis, uma bactéria altamente virulenta, que está desenvolvendo resistência e que tem potencial aplicação como arma biológica e agente de bioterrorismo. Nesse trabalho, a inibição de deidroshikimato desidratase do B. anthracis foi estuda por meio docking, dinâmica molecular e ensemble docking. Essa enzima é responsável por uma etapa chave na biossíntese de petrobactina, molécula através da qual o B. anthracis adquire ferro – micronutriente essencial para seu desenvolvimento e proliferação no hospedeiro. O docking de 25 compostos com ação inibitória conhecida na estrutura cristalográfica da enzima indicou interações importantes com os resíduos His144, His175, Phe211, Tyr217 (ligações de hidrogênio), Arg102 (ponte salina), His144 e Phe255 (interações π-π). Ligantes estruturalmente semelhantes ao cristalográfico (3,4-DHBA) foram docados adequadamente no sítio ativo, enquanto ligantes mais volumosos foram docados na entrada do sítio, resultando em baixa correlação entre as energias livres de ligação experimentais e os escores de docking (R² = 0,1295; R-Pearson = 0,360) e desvios de 23%, em média, frente ao experimental. Simulações de dinâmica molecular mostraram que essa proteína apresenta uma grande rigidez estrutural intrínseca, porém porções do seu sítio ativo, sobretudo da estrutura em forma de laço que o recobre, apresentaram flexibilidade significativa. A presença de ligantes induz a alterações conformacionais que proporcionam o alargamento do sítio e permitem a entrada de ligantes mais volumosos, indicando que o sítio cristalográfico era, de fato, muito restrito. A atividade inibitória aparenta estar relacionada com a formação de uma rede de ligações de hidrogênio entre os ligantes e resíduos do sítio ativo, sendo as principais entre grupos 3-OH do anel aromático dos ligantes e a His175; entre o grupo carboxílico e a Arg102 (ponte salina); entre o grupo 4-OH e a Phe211 e principalmente entre o grupo 5-OH e a His144, um resíduo importante no mecanismo enzimático. O ensemble docking em três estruturas extraídas das simulações de dinâmica molecular permitiu a aprimorar a correlação entre os escores de docking e atividade inibitória experimental, com R² = 0,363 e R-Pearson = 0,602 considerando a totalidade dos ligantes ou com R² = 0,8157 e R-Pearson = 0,903 considerando-se os dez ligantes mais potentes (contra R² = 0,5683 e R-Pearson = 0,754 na estrutura cristalográfica), evidenciando a necessidade de se considerar a flexibilidade do receptor para o docking adequado. Esse modelo linear juntamente com essa compreensão mais profunda dos mecanismos relacionados com a inibição dessa enzima permitirão o desenho e a triagem in silico de novas moléculas com potência e seletividade aprimoradas e com potencial aplicação como uma nova terapia contra o Bacillus anthracis. / Anthrax is a serious acute infectious disease with a mortality rate higher than 90% in its inhalational form. This disease is caused by Bacillus anthracis, a highly virulent bacterium that is developing resistance and which has potential application as a biological weapon and bioterrorism agent. In this work, the inhibition of dehydroshikimate dehydratase from B. anthracis was studied through docking, molecular dynamics and ensemble docking. This enzyme is responsible for a key step in the biosynthetic pathway of petrobactin, a molecule released by B. anthracis to acquire iron, an essential micronutrient for its development and proliferation within the host. Molecular dockings of 25 compounds with known inhibitory activity against dehydroshikimate dehydratase in the crystallographic structure of this enzyme indicated important interactions with the residues His144, His175, Phe211, Tyr217 (hydrogen bonds), Arg102 (salt bridge), His144 and Phe255 (π-π interactions). Ligands structurally similar to the crystallographic (3,4-DHBA) were appropriately docked within the active site, while bulkier ligands were docked at the site's entrance, resulting in a low correlation between the experimental binding free energies and the docking scores (R² = 0,1295; R-Pearson = 0,360), as well as a deviation of 23%, on average, compared to the experimental data. Molecular dynamics simulations showed that this protein has a high structural rigidity, however portions of its active site, especially the loop-like structure that covers it, showed a significant mobility. The presence of ligands induced conformational changes that lead to the widening of the site and allowed bulkier ligands to enter it, what indicates the crystallographic site was, in fact, very restricted. The inhibitory activity appears to be related with the formation of a network of hydrogen bonds between ligands and active site residues, mainly between the 3-OH moiety in the aromatic ring of ligands and His175; between the carboxylic group and Arg102 (salt bridge); between the 4-OH moiety and Phe211 and specially between the 5-OH group and His144, a residue with an important role in the enzymatic mechanism. Ensemble docking with three structures extracted from molecular dynamics simulations allowed to improve the correlation between docking scores and experimental inhibitory activity, with R² = 0,363 and R-Pearson = 0,602, when considering all ligands, and R² = 0,8157 and R-Pearson = 0,903 when considering the ten ligands of higher activity (against the values of R² = 0,5683 and R-Pearson = 0,754 for their docking in the crystallographic structure). This point out the need to account for receptor's flexibility for an appropriate docking. This linear model coupled with this deeper understanding about the mechanisms related with enzymatic inhibition will allow the in silico drug design and screening of new molecules with improved potency and selectivity and with potential application as a new therapy against Bacillus anthracis.

Made available in DSpace on 2016-08-15T20:31:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KlivioLRT_DISSRT.pdf: 1008168 bytes, checksum: 1b380b5029e11c870629d12d32db9e99 (MD5) Previous issue date: 2010-08-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Routine treatment for bovine mastitis is the use of antimicrobials that often promote bacterial resistance to these compounds. The use of phytoterapic medicaments have been growing in the last decade. However, many of these therapeutic options have no scientific evidence of its action efficiency against disease causing agents. The present work aimed to evaluate the antimicrobial activity of the alcoholic extract Caesalpinia ferrea Mart. fruit against bovine mastitis bacteria. The study was divided into two sequential experiments. Experiment I evaluate the potential of antimicrobial activity of the liquid aqueous solution (extract 1) and lyophilized (extract 2) of the ethanolic residue fractioned with chloroform and the aqueous solution of the ethanolic lyophilized residue (extract 3) against twelve selected bacteria (four standard and eight field strains), as a screening method for the following experiment. Experiment II used the same strains in the previous trial and evaluates the antimicrobial activity of the best extract in experiment I in eight dilutions. This study was performed using the well technique and in triplicate. Results from Experiment I report that 91.66% of the analyzed bacteria showed no statistical difference among the three extracts and confirms that the lyophilization process did not alter the antimicrobial activity of the extract 2 and 3. Extract 1 was used in Experiment I, results indicated that the antimicrobial inhibitory halo diminishes when extract dilution increases and bacteria isolated from bovine mastitis showed a minor response compared to the standard bacteria. Caesalpinia ferrea fruit extract reveals potential antimicrobial activity and a possible therapeutic option to biological assays in vivo in the bovine mastitis control. / O tratamento usual da mastite bovina é realizado com administração de antimicrobianos, que muitas vezes, promovem a resistência bacteriana a esses compostos. Medicamentos fitoterápicos têm sido utilizados, porém nem todas essas opções apresentam comprovação científica acerca da eficácia de ação contra os agentes causadores da enfermidade. O objetivo desse estudo foi avaliar a atividade antimicrobiana do extrato alcoólico do fruto da Caesalpinia ferrea Mart. frente a bactérias causadoras de mastite bovina. O estudo foi dividido em dois experimentos sequenciais. No experimento I, avaliou-se o potencial da atividade antimicrobiana da solução aquosa líquida (extrato 1) e liofilizada (extrato 2) do resíduo etanólico fracionado com clorofórmio e solução aquosa do resíduo etanólico liofilizado (extrato 3) frente doze bactérias selecionadas (quatro cepas padrão e oito cepas de campo), como triagem para o experimento seguinte. No experimento II, utilizando a mesmas bactérias do experimento anterior, avaliou-se o potencial da atividade antimicrobiana do extrato que obteve melhor resultado no experimento I, em oito diluições. Esse estudo foi desenvolvido através da técnica do poço e em triplicatas. No experimento I, os resultados indicaram que 91,66% das bactérias analisadas não apresentaram diferença estatística para a atividade antimicrobiana entre os três extratos, constatando que o processo de liofilização não alterou o potencial da atividade antimicrobiana dos extratos 2 e 3. No experimento II foi utilizado o extrato 1 e os resultados indicaram que o halo de inibição antimicrobiana diminui com o aumento da diluição do extrato, e que as bactérias isoladas de vacas com mastite apresentaram uma resposta menor em relação as bactérias padrão. A Caesalpinia ferrea apresentou atividade antimicrobiana potencial que sugere novas avaliações experimentais a fim de avaliar a toxicidade, sendo uma possível opção terapêutica para ensaios biológicos in vivo no controle da mastite bovina.

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-11-24. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:26:31Z : No. of bitstreams: 1 Publico-474.pdf: 1648088 bytes, checksum: ac90101ea1d6072c64d4dd6e9a18d152 (MD5) / Justificativa: O presente trabalho aborda os efeitos de novos inibidores de acetilcolinesterase (AChE) na reatividade farmacológica e neurotransmissão em ratos e camundongos. Os novos anticolinesterásicos, ITH12118 e ITH12117, têm estrutura híbrida, derivada da molécula do anticolinesterásico Tacrina e da 1,4 diidropiridina nimodipina, inibidor de canal de Ca2+ do tipo L. O objetivo da síntese foi obter fármacos candidatos para o tratamento da Doença de Alzheimer. Materiais e métodos. Os experimentos de contração foram feitos inicialmente para comparar a ação de ITH12118 e ITH12117 com Fisostigmina, Tacrina, e Nimodipina em ductos deferentes de ratos (DDR) e camundongos (DDC) em curva concentração-efeito (CCE) para acetilcolina (ACh), avaliando-se os parâmetros efeito máximo (Emax), dose eficaz 50 (DE50), afinidade aparente (pD2), relação de doses (Dose Ratio, DR) para avaliar a potencialização da resposta da ACh pelos inibidores de AChE e responsividade relativa (&#61554;) para avaliar o efeito máximo do receptor de ACh. Para estudar o papel do Ca2+ foram feitas curvas cumulativas e tempo-efeito para o íon na presença dos inibidores de AChE ou nimodipina, além da medida de Ca2+ citosólico com sonda fluorescente FURA-2AM. Realizou-se também curvas por estimulação elétrica transmural para estudar o efeito sobre a contração neurogênica. CCE para NA também foram feitas. Além disso, foi medida a atividade da enzima AChE em microplaca, na presença dos inibidores. Foram feitos testes após o tratamento in vivo com Fisostigmina, e testes de aprendizado e memória em camundongos após tratamento com Tacrina e ITH12118. Resultados. Por alteração de DR, observou-se maior potenciação das curvas de ACh pela Fisostigmina, seguido da Tacrina e ITH12118 em DDR e discreta potenciação na presença de Fisostigmina e Tacrina em DDC. Entretanto, o Emax das curvas de ACh caiu drasticamente na presença dos anticolinesterásicos em DDR e em DDC, na presença de ITH12118 e ITH12117. Os experimentos para Ca2+ evidenciaram uma inibição significativa com a Nimodipina e ITH12118 em DDR, sendo que em DDC o ITH12117 também bloqueou a contração. Em relação à contração por estímulos elétricos, observamos somente bloqueio da fase tônica por ITH12118. Os experimentos em microplaca mostraram inibição da AChE pela Fisostigmina e Tacrina em DDR, DDC e SNC (córtex) de rato e camundongo, com inibição da enzima pelos compostos ITH12118 e ITH12117 somente em maiores concentrações. Em córtex de rato e camundongo, ITH12118 e ITH12117 mostraram maior potência de inibição. Observou-se maior proporção de BuChE em DDR, e experimentos preliminares de contração induzida com ACh realizados na presença de Iso-OMPA, inibidor seletivo de BuChE, e Fisostigmina, mostraram que a diminuição do Emax é menor que na presença de Fisostigmina isoladamente. A CCE para NA foi bloqueada em DDR pela Nimodipina e ITH12118, e em DDC pela Nimodipina, ITH12118 e ITH12117. Após tratamento in vivo, CCE para ACh não foram deslocadas. A avaliação de memória e aprendizado não apresentou diferenças em relação aos controles, porém houve tendência de maior retenção de memória após Tacrina e ITH12118. Conclusões. A potenciação da ACh no eixo das doses é coerente com o mecanismo de inibição da colinesterase pelos antagonistas. Entretanto ainda merece explicação a redução observada no Emax. Conforme os experimentos de contração, os compostos ITH12118 e ITH12117 apresentaram maior potência como bloqueadores de canal de Ca2+ do que como anticolinesterásicos. Os achados em relação às diferenças entre DDR e DDC parecem ser relacionadas à maior concentração de BuChE em DDR, mas esta observação deve ser melhor investigada. / Justification: The present work considers the effects of new inhibitors of acetylcholinesterase (AChE) on the reactivity and neurotransmission in rats and mice. The new anticholinesterase compounds, ITH12118 and ITH12117, have an hybrid stucture, derived from the molecule of of the anticholinesterase Tacrine and the 1,4 dihydropyridine nimodipine, a blocker of l-type calcium channel blocker. The objective of the syntesis was to obtain drugs as candidates for the theatment of Alzheimer’s disease. Material and Methods: Contraction experiments were initialy made to compare de actions of ITH12118 and ITH12117 with that of Physostigmine, Tacrine and Nimodipine in vas deferens of rats (RVD) and mice (MVD) on concentration-response curves (CRC) for ACh, for the measurement of the folowwing parameters: maximum effect (Emax), 50% effective dose (ED50), aparent affinity (pD2), dose ratio for agonist (DR) to evaluate the potentiation by cholinesterase blockers, intrinsic activity (a) of agonists and relative responsiveness (&#61554;) to evaluate the maximum effect of ACh receptor. For the study of the role of calcium, cumulative and time-response curves for this ion were made, in the presence of cholinesterase blockers and Nimodipine, besides the measurement of cytosolic calcium by means of fluorescent FURA-2AM. In addition, curves for transmural electrical stimulation were also made for the study of neurogenic contractions. CRC for NA were also made. Furthermore, the activity of the enzyme AchE was also analysed in microplates, in the presence of blockers. Finaly, tests after treatment in vivo were made for Physostigmine and tests for learning and memory of mice, after treatment with Tacrine and ITH12118. Results: After measuments of DR, we have observer a higher potentiation of the curves of ACh by Physostigmine, followed by Tacrine and ITH12118 in RVD, and a slght potentiation by Physostigmine and Tacrine in MVD. However, the Emax of the CRC for ACh was greatly decreased in the presence of anticholinesterase blockers in RVD and and in MVD after ITH12118 and ITH12117. The experiments with Ca2+ showed a significant block by Nimodipine and ITH12118 in RVD, and by ITH12117 in MVD. In relation to the contraction by electrical transmural stimulation, just a block of tonic contraction was induced by ITH12118. The experiments in microplates showed a block of AChH by Fisotigmine and Tacrine in RVD and MVD, and in rat and mouse in Central Nervous Sistem, with a blockade by higher concentrations of ITH12118 and ITH12117. In rat and mouse cortex ITH12118 and ITH12117 showed a higher potency of blockade. A higher proportion of BuChE was shown in RVD, and in preliminary contraction experiments with Iso-OMPA, a selective blocker of BuChE, and Physostigmine, showed that a reduction of Emax is lower in the presence of Physostigmine isolatedly. The curves for NA were blocked in RVD by Nimodipine and ITH12118 and by Nimodipine, ITH12118 and ITH12117 in MVD. After treatment in vivo, the curves for ACh were not displaced. The evaluation of learning and memory did not show significant differences from controls, but a tendency for a higher retention of memory was presented after Tacrine and ITH12117. Conclusions: The potentiation of ACh in the dosis axis is within the expectations for the block of cholinesterase by the antagonists. However, the decrease of Emax needs further investigation. According to the contraction experiments, compounds ITH12118 and ITH12117 showed a higher potency as blockers of calcium channels than of cholinesterase. The changes between RVD and MVD seem to be related to the higher concentration of BuChE in RVD, but this point needs additional investigation. / TEDE

Made available in DSpace on 2014-08-26T17:15:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) 91.pdf: 7442873 bytes, checksum: 27b69519fc283b4bdd1b15559627fb79 (MD5) Previous issue date: 2009 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde / O presente estudo é uma aplicação prática do conceito dos Três Rs (3Rs) de Russell e Burch (1959) nos ensaios de controle da qualidade de imunobiológicos para Raiva preconizados pela Farmacopéia Brasileira através de: uma análise retrospectiva de dados para a Redução do nº de animais no Ensaio de Potencia NIH para vacina contra raiva de uso humano (vaccinum rabiei ad usum humanum); mudanças no método de avaliação da inativação viral destas vacinas utilizando animais e células e validação de um ensaio in vitro para substituir o ensaio in vivo no teste de potência de imunoglobulinas anti-rábicas (Immunosera rabicum ex animali ad usum humanum e immunoglobulinum humanum rabicum). Todos os três protocolos de ensaio testados no estudo demonstraram viabilidade de utilização. / The present study is a practical application of the Russell and Burch 3Rs concept (1959) in the in vivo tests described in the Farmacopéia Brasileira for quality control of rabies biologicals by testing: A reduction in the number of mice in the NIH potency test for rabies vaccine for human use (vaccinum rabiei ad usum humanum); changes in the evaluation of virus inactivation method using suckling mice and cells as an alternative to the current Brazilian Pharmacopoeia official test (Reduction, Refinement and Replacement) and the validation of an in vitro assay to replace the in vivo assay for the potency test of Rabies Immunoglobulins (Immunosera rabicum ex animali ad usum humanum e immunoglobulinum humanum rabicum) (Replacement). All the three assay protocols have shown viability of use.