Diss. (sammanfattning). Uppsala : Sveriges lantbruksuniv. / Härtill 6 uppsatser.

Submitted by DAGNOU PESSOA DE MOURA (dagnou@hotmail.com) on 2018-09-10T01:25:41Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Dagnou.pdf: 1760297 bytes, checksum: 256f3fc718423dfdcffb0e03c3a2a8d1 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-09-10T13:58:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 moura_dp_me_bauru.pdf: 1342639 bytes, checksum: 910b111b3688ea6717844a4b16565116 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-10T13:58:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 moura_dp_me_bauru.pdf: 1342639 bytes, checksum: 910b111b3688ea6717844a4b16565116 (MD5) Previous issue date: 2018-08-10 / O futebol é um esporte com ações de alta intensidade, implicando em aumento de dano tecidual, que pode ser mensurado pela análise de marcadores bioquímicos, como a creatina quinase (CK), lactato desidrogenase (LDH) e mioglobina (Mb). Os testes físicos mais utilizados para determinar a aptidão física dos jogadores são: teste aeróbio intermitente de Yo-yo, velocidade de 10 e 30 metros, corridas repetidas anaeróbias (RSA, 6 x 20-20 m) e impulsão vertical squat e contra movimento (IVSQUAT e IVCMV). Entretanto, a relação entre o nível de aptidão física do jogador, seu desgaste durante a partida com a intensidade na qual ele joga e com as ações técnicas é pouco estudada. Diante disso, o presente estudo tem como objetivo: verificar se os jogadores que apresentam melhor desempenho nos testes físicos também têm maior participação com a bola e jogam em maior intensidade; verificar quais indicadores de dano muscular no jogo se relacionam com a aptidão física, as ações técnicas e a intensidade do jogo de futebol; bem como, verificar a relação entre CK, LDH e Mb com a intensidade do jogo. O presente estudo contou com 11 jogadores de futebol de uma equipe participante do Campeonato Paulista da primeira divisão. Os jogadores passaram por avaliação antropométrica e avaliação das capacidades físicas (Yo-yo, RSA, 10 e 30 metros e IV). A FC do jogo foi monitorada durante duas partidas oficiais para determinar a carga do jogo, pelo impulso de treinamento (TRIMP). Duas horas antes do início e após o jogo foram coletadas amostras de sangue (5 mL) para dosagem de Mb (pré-jogo e 30 min) e CK e LDH (pré-jogo e 24 h). As partidas foram filmadas para determinar as ações técnicas dos jogadores. A normalidade dos dados foi verificada com o teste de Shapiro-Wilk. Para determinar se houve diferença pré e pós-jogo entre CK, LDH e Mb foi realizado o teste - t Student. A relação entre os testes de aptidão física e ações técnicas, marcadores de dano tecidual e FC do jogo foi feita por meio da correlação de Pearson. O nível de significância foi fixado em p≤0,05. LDH correlacionou-se significantemente com os 10-m, enquanto que a Mb apresentou correlação com RSAdecai , IVCMV, 10-m e 30-m. TRIMP do jogo apresentou correlação com bola perdida, finalização certa e errada, Yo-yo e RSAmelhor. O número de desarmes teve correlação com o Yo-yo, RSAmelhor, 30-m, IVSQUAT e IVCMV, já os passes certos correlacionaram-se com IVSQUAT e os contatos com a bola com RSAmelhor, IVSQUAT e IVCMV. Mb apresentou maior sensibilidade com a aptidão física dos jogadores, em comparação com CK e LDH. TRIMP do jogo não tem relação com os marcadores de dano tecidual e, por fim, os jogadores com maior aptidão física apresentam melhores desempenhos técnicos. / Soccer is a sport with high intensity actions, involving an increase in tissue damage, which can be measured by the analysis of biochemical markers such as creatine kinase (CK), lactate dehydrogenase (LDH) and myoglobin (Mb). The physical tests most used to determine the physical fitness of the players are: Yo-yo intermittent aerobic test, 10 and 30 meters speed, repeated anaerobic races (RSA, 6 x 20-20 m) and vertical squat and counter-movement (IVSQUATand IVCMV). However, therelationship between the level of physical fitness of the player, his wear during the match with the intensity in which he plays and the technical actionsis little studied. Therefore, the present study has as objective: to verify if the players that present better performance in the physical tests also have higherparticipation with the ball and play in higherintensity; to verifywhich indicators of muscle damage in matches relate to physical fitness, technical actions and intensity of the soccermatch; as well as,toverifythe relationship amongCK, LDH and Mb with the intensity of the match. The present study had 11 soccer players from a team participating in the First Division Paulista Championship. The players underwent anthropometric evaluation and assessment of physical abilities (Yo-yo, RSA, 10 and 30 meters and IV). The HFof the game was monitored during two official matches to determine the loading of the game by the training impulse (TRIMP). Two hours before and after the game blood samples (5 mL) were collected for MB (pre-game and 30 min) and CK and LDH (pre-game and 24 h) dosages. The matches were filmed to determine the technical actions of the players. The determine the technical actions of the players. The normality of the data was verified with the Shapiro-Wilk test. In order to determine if there was pre and post-match difference between CK, LDH and Mb, Student-t-test was performed. The relationship between physical fitness tests and technical actions, markers of tissue damage and HR of the game was made through Pearson's correlation. The level of significance was set at p≤0.05. LDH was significantly correlated with 10-m, whereas Mb presented correlation with RSAdecai, IVCMV, 10-m and 30-m. TRIMP of the game presented correlation with lost ball, right and wrong finalization, Yo-yo and RSAbetter. The number of disarrangescorrelated with the Yo-yo, RSAbetter, 30-m, IVSQUATand IVCMV, and the correct passes correlated with IVSQUAT and the contacts with the ball with RSAbetter, IVSQUATand IVCMV. Mb presented greater sensitivity with the physical fitness of the players compared to CK and LDH. TRIMP of the game has no relation with the markers of tissue damage and, finally, the players with greater physical aptitude present better technical performances.

A l'heure actuelle la recherche de nouvelles ressources énergétiques est un domaine en plein développement. Dans ce cadre, l'hydrogène moléculaire y a toute sa place et sera un vecteur énergétique majeur du XXIème siècle en permettant le stockage des énergies renouvelables. Cependant son utilisation est pour l'instant limitée à cause du coût élevé de sa production, industriellement basée sur le platine comme catalyseur. Un des enjeux majeurs de ce siècle est donc de trouver de nouveaux catalyseurs performants pour la production d'hydrogène et dont le coût soit suffisamment faible pour permettre un développement industriel. Les hydrogénases sont des enzymes catalysant la réduction de protons en hydrogène avec une grande efficacité et en conditions douces. Leurs sites actifs sont basés sur des métaux abondants comme le nickel ou le fer et ont des activités similaires au platine dans certaines conditions. Cependant quelques inconvénients, comme leur inactivation par l'oxygène ou encore le fait qu'il soit assez difficile de les produire sous forme active, limitent leur utilisation technologique. Dans ce contexte, la chimie bio-inspirée et la chimie biomimétique sont particulièrement prometteuses : prenant exemple sur la nature et plus particulièrement sur les sites actifs enzymatiques, elles permettent de développer de nouvelles familles de catalyseurs. On a pu ainsi développer des complexes dinucléaire nickel-fer ou encore des complexes de cobalt ayant une activité dans la catalyse de réduction de protons. Certains complexes de cobalt, les cobaloximes et les complexes diimine dioxime de cobalt ont ainsi montré de bonnes activités dans la réduction de protons en milieux organiques ou mixtes organiques/eau. Jusqu'alors cependant peu d'études ont été effectuées en milieux complétement aqueux. Nous pouvons aller plus loin dans cette démarche via une approche dite biosynthétique, qui vise à incorporer des catalyseurs inorganiques dans des enveloppes protéiques. Ces enveloppes protéiques peuvent, par différentes interactions, potentiellement améliorer la solubilité et la stabilité dans l'eau des catalyseurs inorganiques. La thèse qui suit se concentre sur cette approche et plus particulièrement sur la production, la caractérisation et l'étude de nouveaux hybrides entre différentes hémoprotéines (myoglobine et hème oxygénase en particulier) et différents complexes de cobalt (cobaloximes et complexe diimine dioxime de cobalt). Après avoir mis au point un protocole pour la production et la purification de la myoglobine de cachalot sans son cofacteur héminique, nous nous sommes intéressés à préparer et caractériser différents hybrides. Nous avons pu montrer par ce travail que les hémoprotéines dépourvues de leur cofacteur biologique ont une affinité particulière pour les complexes de cobalt et que la coordination de ces complexes inorganiques se fait via une seule histidine de la protéine hôte. Les hybrides ainsi obtenus ont montré une grande stabilité en solution. En plus de l'ajout d'un ligand histidine en axial du cobalt, l'enveloppe protéique permet de moduler la seconde sphère de coordination. Nous avons pu montrer au cours de ce projet que la nature de la protéine hôte module les caractéristiques spectroscopiques et électrochimiques du complexe de cobalt. Enfin ces hybrides ont montré d'une manière générale une activité catalytique pour la production et la photoproduction d'hydrogène dans l'eau, là encore avec une nette influence de la protéine hôte sur l'activité du complexe. Nous avons donc au cours de cette thèse préparé et caractérisé des systèmes hybrides pouvant être qualifiés d'hydrogénases artificielles. / Hydrogen production, through the reduction of water in electrolysers, is currently one of the most convenient ways to store energy durably, if the electrical energy is initially obtained from renewable resources. However, while electrolysis is a mature and robust technology, the most promising devices, based on proton exchange membranes, relay on the use of platinum as electrocatalyst to accelerate both hydrogen evolution and water oxidation reactions. This rare and expensive metal is not itself a renewable resource, so the viability of a hydrogen economy depends on the design of new efficient and robust electrocatalytic materials based on earth-abundant elements. A competitive alternative to platinum could be found in living micro-organisms metabolizing hydrogen thanks to hydrogenases. Catalysis in hydrogenases only requires base-metal centers (nickel and iron) thus holding promises for the development of earth-abundant H2-evolving catalysts but these enzymes are highly oxygen sensitive and difficult to rproduce in large quantities under an active form. Biomimetic and bioinspired chemistry can use the structure of their active sites as an inspiration to design new synthetic catalysts and could produce dinuclear nickel –ion or diiron and cobalt complexes as active H2 evolving catalysts, respectively. In particular cobaloximes and cobalt diimine–dioxime complexes are efficient and stable electro-catalysts for hydrogen evolution form acidic nonaqueous solutions or in mixtures of water and a non-aqueous solvent. Until now, only few studies on H2 evolution catalyzed by these Co complexes have been reported. In this work we use the biosynthetic approach, consisting in producing biohydrid systems combining a synthetic catalyst with a host protein. The protein framework is expected to provide the catalyst with enhanced solubility in water, to proect it against side reactions leading to decomposition and, ultimately to improve its catalytic performances. We selected hemoproteins (myoglobin and heme oxygenase) as host proteins and studied the formation of adducts with cobaloximes and cobalt diimine–dioxime complexes. We first describe the method used to produce the apo-form of myoglobin ( ie the protein without its naturel cofactor, heme) and then describe the preparation and characterization of various hybrids in which the cobalt complexes are bound to the protein thanks to the coordination of the imidazole group of a histidine residue. The hybrids proved stable in solution and display catalytic activity for hydrogen production in fully aqueous solution. We also showed that the protein framework tunes the catalytic activity for of the cobalt complex. These novel biohybrids can thus be named as artificial hydrogenases.

As propriedades dos derivados nitrosilados de diferentes hemoproteínas em função da temperatura, da concentração de óxido nítrico (NO) e pH, foram investigadas utilizando a técnica de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE). Nas hemoproteínas, o grupo heme está acomodado em um bolso: de um lado encontra-se a histidina proximal, de outro uma cavidade aberta onde pode ocorrer a ligação de O2 (ou outras moléculas, tais como H2O, NO, CO, etc.). Perto daí, encontra-se o sítio distal, que pode ou não estar ocupado por uma cadeia lateral de aminoácido, o qual pode influenciar a ligação do ligante. As proteínas estudadas, marcadas com NO, foram: mioglobinas de Cavalo de Cacgalote, que possuem o sítio distal ocupado por um resíduo de histidina, a mioglobina do molusco Aplysia brasiliana (Mb Apb) que não possue um resíduo de aminoácido no sítio distal e a eritrocruorina da minhoca Annelidae Glossoscolex paulistus (Ec AGp), cuja vizinhança do heme não está determinada. Os resultados obtidos com as soluções de mioglobinas de Cavalho e de Cachalote, preparadas a partir da proteína liofilizada (Sigma) mostram cerca de 13% de mioglobina está na forma oxi (MbA) e o restante na forma meta (MbB). A ligação de NO à Mba se faz por simples substituição da molécula de O2 por NO, mantendo o ferro em seu estado ferroso. Já para a MbB, a ligação ocorre em duas etapas: na primeira reduzindo o Fe3+ a Fe2+ e, numa segunda, cuja extensão depende da concentração de NO, o óxido nítrico liga-se ao Fe2+ produto da redução do ferro da MbB. Se a razão NO/Mb é igual ou maior que 2/1, o espectro da RPE é uma linha carga (tipo B), como tem sido identificado na literatura. Se a razão NO/b é da ordem de 0,2/1, o espectro de RPE (tipo A) apresenta um desdobramento hiperfino, similar ao da deoxiHb humana na conformação T. Se a razão NO/Mb varia entre 0,2 e 2, o espectro de RPE é uma mistura de dois tipos (AB). Os espectros tipo A e AB apresentam uma clara dependência com a temperatura, ao passo que o espectro tipo B não. Observa-se que também que a afinidade pelo NO da MbB depende do pH; quanto menor o pH, mais difícil fica se completar a reação do Fe3+ com o NO, mesmo se a razão NO/Mb é maior que 2. Os espectros de RPE da MbANO e da MbBNO são diferentes, porque o campo cristalino em torno do ferro apresenta pequenas variações, alterando a distância de N&#949-FE-NO. No caso da MbA isto dá origem a um espectro similar ao encontrado para o ferro pentacoordenado (tipo A); no caso da MbB, o espectro é do tipo encontrado para ferro hexacoordenado (tipo B). O estudo da dependência do espectro de RPE com a temperatura, no caso da EcNO AGp, mostra que existe um equilíbrio térmico entre duas espécies hexacoordenadas: a espécie I, que predomina à baixa temperatura e cujo espectro de RPE exibe desdobramento superhiperfino com 9 linhas; a espécie II, que predomina altas temperaturas e cujo espectro de RPE é uma linha larga. No intervalo de temperaturas estudado, pode ser observado que em temperaturas intermediárias, os espectros são uma mistura das duas espécies. Pode-se através de diferença espectral estudar o comportamento de cada espécie separadamente e o equilíbrio da mistura. Verificou-se que as duas espécies estão separadas por cerca de 2 kcal/mol. Com os resultados obtidos e comparando-os com os obtidos na literatura, é possível sugerir a existência de uma glutamina distal para a Ec AGP. Para a MbNO ApB, encontra-se um espectro de RE que apresenta desdobramento superhiperfino com 9 linhas. Os espectros a baixa e alta temperatura são similares apenas à alta temperatura e a resolução é menor. Observa-se ainda, a influenciado sítio distal (his E7 nas mioglobinas de Cavalo e de Cachalote) sobre a ligação Fe-N-O. Nas Mb de Cavalo e de Cachalote, em que o sítio distal é ocupado por uma histidina, o espectro da RPE da MbNO é uma linha larga que não varia significativamente com a temperatura. Na Ec AGp, em que o sítio distal está provavelmente ocupado por uma glutamina, o espectro de RPE apresenta uma dependência com a temperatura: a 309.3K, o espectro é uma linha larga, a 103.0K, o espectro apresenta desdobramento superhiperfino. Na Mb Apb, em que não há resíduo básico ocupando a posição distal, o espectro apresenta desdobramento superhiperfino em todo o intervalo de temperatura estudado (113,7K a 283,3K). / Using the Electron Paramagnetic Resonance (EPR) technique, the properties of several nitrosyl hemoproteins were investigated as a function of temperature, pH and nitric oxide (NO) concentration. In hemoproteins, the heme moiety is esconced in a pocket: in one side there is na open cavity where the bonding of different molecules, such as H2O, NO, CO, etc., may occur occupied or not by an aminoacid residue thus influencying in different ways the ligand bonding. The following nitrosyl hemoproteins were studied: horse and spermwhale myoglobins which have an histidine residue occupying the distal site, the myoglobin of the mollusk Aplysia brasiliana (Mb Apb) which has no aminoacid residue in the distal site and the erythrocruorin from the earthworn Annelidae Glossoscolex paulistus (Ec AGp) whose structure is no yet known. The results that were obtained with horse and spermwhale myoglobins solutions prepared using liofilized protein from Sigma, show that almost 13% of the myoglobins is in the oxi form (MbA) and the remaining 87% is in the meta form (MbB). The NO binding to MbA is done by simple substitution of the O2 molecule, remaining the iron atom in its ferrous state. With MbB we have a quite different situation and in this case, two steps are needed to obtain the nitric oxide derivative: first the Fe3+ is reduced to Fe Fe2+ and then the NO molecule bind to it, the extention to which this last step occurs, depends on the nitric oxide concentration. If the NO/Mb ratio is equal to or greater than 2/1, the EPR signal is a broad line (B type), as it has been already identified. If the NO/Mb ratio is around 0,2/1, the EPR spectrum (A type) is characterized by a hyperfine splitting similar to that of human deoxihemoglobin in the T conformation. Finally, in the NO/Mb ratio has a value between 0,2/1 and 2/1, the EPR signal observed is due to contributions from both species (AB). Variations in the EPR spectra with temperature is only observed for the A and AB types. Futhermore, it has also been observed that MbB affinity for NO is pH dependent, the lower the pH, more difficult is the completation of the Fe3+ reaction with NO, even IF the NO/Mb ratio is greater than 2/1. The difference between the EPR spectra of MbA and MbB is due to the small but significative differences in the crystal field around the iron atom, thus modifying the N&#949-FE-NO distance. In the MbA case, this gives rise to a spectrum similar to that find for pentacoordinated iron (A type), for MbB the spectrum shows a pattern similar to that find for a hexacoordinated iron atom (B type). The analysis of the EPR spectra of EcNO AGp at various temperatures showed that there is a thermal equilibrium between two hexacoordinated species: species I, which is predominant at a low temperatures and is characterized by a nine-line superhyperfine splitting, and species II, which is predominant at high temperatures, characterized by a broad line EPR spectrum . It was found that in the range of temperatures studied , the EPR signals are due to contributions from two species. The spectral difference made possible to learn about each species independently and the equilibrium. The two species differ in enthalpy by no more than about 2 kcal/mol. At the light of these findings, and compearing with the data found in the literature, it may be postulated the existence of a glutamine at the distal site in Ec AGp. For MbNO Apb, it was found an EPR spectrum exhibiting a nine-line superhyperfine splitting. The EPR spectra at low and high temperatures are similar, but the former are well resolved while in the latter, the superhyperfine splitting is something blurred. Futhermore, it has been possible to learn about the influence of the distal site on the Fe-N-O bond. For horse and spern whale myoglobins, where na histidine occupies the distal site, the EPR spectrum is a broad line which does not change significatively with temperature. For Ec AGp, where a glutamine probably occupies the distal site, the EPR spectra are temperature dependent: at 309.3K it is a broad line and at 103.0K it presents superhyperfine splitting. Finally, for Mb Apb where there is no basic residue occupying the distal site, the EPR spectra are characterized by a nine-line superhyperfine splitting all over the temperature range studied (113.7K to 283,3K).

Orientador: Carlos Henrique Inacio Ramos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-05T11:57:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Regis_WiliamCesarBento_D.pdf: 2288615 bytes, checksum: 63ccd34d93524d993a42e51b4e2f9855 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Os estudos em biologia estrutural avançaram muito nos últimos anos e inúmeras informações, obtidas principalmente por dados cristalográficos, ajudaram no entendimento dos mecanismos de ação e efeito biológico de várias proteínas contudo o caminho que vai da síntese até a estruturação dde uma porteína aidna é pouco conhecido. Uma descrição termodinâmica detalhada de proteínas é fundamental para se entender seu papel biológico e conhecer as interações e forças que determinam o enovelamento. Este é o foco pincipal deste trabalho que utilizou para isso as mioglobinas de baleia e de cavalo. O estudo da apomioglobina se divide quase igualmente entre as proteínas oriundas de espermacete, a qual está clonada, e de cavalo, a qual é obtida comercialmente. Ambas possuem alta homologia e comportamento similar quanto ao enovelamento, assumindo-se em geral que estas proteínas apresentam o mesmo fenômeno no que diz respeito ao enovelamento. Contudo, esta hipótese pode não ser verdadeira, o que torna necessário medir e comparar a estabilidade destas proteínas. Apenas recentemente um método confiável para medir a estabilidade de mioglobina em uma reação reversível foi implantado: análise do desenovelamento por uréia de um derivado ciano de mioglobina em uma faixa de pH limitado. Nossos resultados mostraram que a mioglobina de cavalo é 2,1 kcal/mol menos estável que a mioglobina de espermacete em pH 5,0 e 25 ºC. Além disso, a mioglobina de cavalo agregou em altas concentrações, como medido por experimentos de gel filtração e ultracentrifugação analítica. A alta estabilidade da mioglobina de espermacete foi identificada tanto para a forma apoquanto para a forma holo e se mostrou independente de pH, na faixa de 5 até 8, e da presença de até 200 mM de cloreto de sódio. A substituição dos resíduos de alanina nas posições 15 e 74 por glicina, encontrados na mioglobina de cavalo, diminuiu a estabilidade da proteína em 1,0 kcal/mol. As apoproteínas de mamíferos que mergulham são significativamente mais estáveis do que as apoproteínas de mamíferos terrestres. Este fenômeno pode ser explicado pela suposição de que sob pressão seletiva um acúmulo de mutações que levam a pequenas estabilizações nas características globais de estabilidade das proteínas. Mamíferos que mergulham em grandes profundidades, como a baleia, são expostos a anaerobiose prolongada e conseqüente condições de acidose. Isto pode levar a uma série de acúmulos de mutações que promoverão resistência ao desenovelamento e a perda do grupo heme, fenômenos que podem ocorrer durante a acidose (Tang et al., 1998). Os resultados deste trabalho indicaram que a propensão a formação de hélices é um componente importante para explicar as diferenças de estabilidade entre as mioglobinas de cavalo e de espermacete / Abstract: The work in the literature on the stability and folding pathway of myoglobin is almost equally divided between horse myoglobin, which is available commercially, and sperm whale myoglobin, which must be cloned and expressed. The two proteins share high homology, show similar folding behavior and it is often assumed that all folding phenomena found with one protein will also be found with the other. This assumption may not be true, which makes essential to compare their basic properties, such as stability and dependence on temperature and salt concentration. However, no reliable method have been used to access the precisely difference in stability between these two proteins because it was not possible until recently to measure the stability of holoMb in a reversible unfoldingr efolding reaction. The reversible folding of myoglobin can be measured by using the cyanmet derivative and urea unfolding but only in a limited pH range. We report data at equilibrium showing that horse myoglobin was 2.1 kcal/mol less stable than sperm whale myoglobin at pH 5.0, 25 ºC, and aggregated at high concentrations as measured by gel filtration and analytical ultracentrifugation experiments. The higher stability of sperm whale myoglobin was identified for both apo and holo forms, and was independent of pH from 5 to 8 and of the presence of sodium chloride. We also show that the substitution of sperm whale myoglobin residues Ala15 and Ala74 to Gly, the residues found at positions 15 and 74 in horse myoglobin, decreased the stability by 1.0 kcal/mol, indicating that helix propensity is an important component of the explanation for the difference in stability between the two proteins / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

A cor vermelha brilhante característica do presunto Parma é resultante, principalmente, do pigmento Zinco-protoporfirina IX (ZnPP). A ZnPP é formada a partir da mioglobina por uma reação de transmetalação, catalisada pela enzima ferroquelatase (FECH), em que o íon de Fe(II) coordenado ao grupo heme é substituído pelo íon Zn(II). O presunto Parma apresenta uma maior estabilidade oxidativa em relação aos demais produtos cárneos curados além de não conter nitrito e nitrato, portanto, são considerados mais saudáveis. A utilização da FECH no processamento de carnes curadas pode permitir a produção de produtos cárneos curados mais saudáveis e em menor tempo. No presente trabalho a proteína ferroquelatase de Bacillus subtilis (BsFECH) foi expressa em células de E. coli BL21(DE3), purificada por cromatografia de afinidade ao níquel e exclusão por tamanho e caracterizada por dicroísmo circular, emissão de fluorescência do triptofano e cromatografia de exclusão por tamanho analítico. Em termos de estabilidade foi encontrado que altas concentrações de sal aumentam a estabilidade da proteína frente aos agentes denaturantes ureia e temperatura. A BsFECH produzida é capaz de ligar-se ao substrato modelo de porfirina (TPPS), conforme verificado por espectroscopia de UV-Vis, com uma Ka = 3,8x105 M-1 e é capaz de se associar à metamioglobina, conforme verificado por reação de cross-linking com dissuccinimidil suberato e avaliado por SDS-PAGE. A BsFECH aumenta significativamente a taxa de inserção de íons de zinco na TPPS e mostra uma cinética de saturação com uma constante de ligação aparente de Zn(II) ao complexo [BsFECH-TPPS] de 1,3x104 M e uma constante de primeira ordem de 6,6x10-1 h-1 para a dissociação do complexo ternário. A reação de troca ferro/zinco na mioglobina catalisada pela BsFECH é facilitada pela proteólise limitada da mioglobina com pepsina que abre um caminho para a reação de troca metálica com base na interação proteína-proteína entre o fragmento globina da mioglobina e a BsFECH. / The bright red color, characteristic of the Parma ham, results mainly of the pigment Zinc-Protoporphyrin IX (ZnPP). The ZnPP is formed from myoglobin by the reaction, catalyzed by ferrochelatase enzyme (FECH), in which Fe(II) ions coordinated to the heme group is replaced by Zn(II) ions. Parma ham shows greater oxidative stability when compared to others cured meat products besides do not contain nitrite and nitrate and, therefore, is considered healthier. The use of FECH in the processing of cured meats may allow the production of healthier cured meat products in a shorter period of time. In this work, the ferrochelatase protein from Bacillus subtilis was expressed in E. coli BL21(DE3) cells, purified by nickel affinity chromatography and size exclusion, and characterized by circular dichroism, fluorescence emission of tryptophan and analytical size exclusion chromatography. In terms of stability, it was found that the high salt content enhances the protein stability against the denaturation agents urea and temperature. The BsFECH produced is able to bind to the porphyrin model substrate (TPPS), as verified by UV-Vis spectroscopy, with Ka = 3.8x105 M-1 and is capable to associate to metamyoglobin as verified by cross-linking reaction with dissuccinimidil suberato, as observed by SDS-PAGE. The BsFECH increases, significantly, the zinc ions insertion rate in TPPS and shows a saturation kinetics behavior with an apparent biding constant of Zn(II) to the [BsFECH-TPPS] complex of 1.3x104 M and a first order rate constant for the dissociation of ternary complex of 6.6x10-1 h-1. The Fe/Zn exchange reaction in the myoglobin as catalyzed by BsFECH is facilitated by myoglobin-limited proteolysis with pepsin that opens a reaction channel for the metallic exchange based on protein-protein interaction between the globin moiety of myoglobin and BsFECH.

Orientador: Neura Bragagnolo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-25T00:18:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Madalozzo_ElisangelaSerenato_D.pdf: 1974055 bytes, checksum: 6fd74ba9c2af5e4b7776a2009fb74e3c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O colesterol é um dos mais importantes esteróis existentes nos tecidos animais, podendo apresentar-se na forma livre ou como ésteres de colesterol. Comporta-se de maneira particular em relação à oxidação por apresentar uma ligação dupla entre o carbono 5 e 6 da estrutura cíclica, originando produtos de oxidação, denominados óxidos de colesterol (COP¿s), principalmente quando exposto a temperaturas elevadas, iniciadores de radicais, luz, metais ou à combinação destes fatores. Por isso, o objetivo deste trabalho foi constatar o impacto do uso de diferentes antioxidantes (eritorbato de sódio, bixina e ácido cítrico) na degradação térmica do colesterol em sistemas modelo na presença de metais (mioglobina) e de ácidos graxos com diferentes graus de insaturação (ácido oleico, ácido eicosapentaenoico - EPA e ácido palmítico) sob fluxo constante de O2 (10 mL/min). A ação dos antioxidantes, pró-oxidante e ácidos graxos foi monitorada pela degradação do colesterol e consequente formação de COP¿s e alteração na composição de ácidos graxos, bem como pela degradação dos antioxidantes adicionados aos sistemas modelo submetidos a temperaturas de 130, 160 e 230°C. Para avaliar a interação entre o colesterol e os diferentes compostos nos sistemas modelo foi realizado um planejamento experimental do tipo Plackett & Burman para cada temperatura estudada. Os resultados demosntraram que o sistema modelo constituído de colesterol, bixina, ácido oleico e mioglobina (ensaio 11) foi o que apresentou a maior degradação do colesterol e maior concentração de óxidos. Já o sistema modelo que apresentou a menor degradação do colesterol foi o 1 que apresenta em sua composição colesterol, eritorbato de sódio, ácido cítrico e mioglobina. Para a temperatura de 230°C os ensaios que apresentaram a menor degradação continham colesterol, eritorbato de sódio, ácido cítrico e mioglobina (ensaio 1) e eritorbato de sódio, bixina e ácido palmítico (ensaio 2). Cinco COP¿s foram identificados e quantificados nos sistemas (7-ceto, 7?-OH, 7?-OH, 5,6?-epóxido e 5,6?-epóxido). O óxido encontrado em maior quantidade nas temperaturas de 130 e 160°C foi o 5,6?-epóxido, já na temperatura de 230°C foi o 7-ceto. Esses resultados demonstram que a maior formação de COP¿s está diretamente relacionada com a maior degradação do colesterol nas temperaturas estudadas / Abstract: Cholesterol is one of the most important sterols in animal tissue in its free form or as esters. This compound presents an unique behavior in relation to oxidation since it has a double bond between carbons 5 and 6 of the cyclic structure, generating oxidation products, the so called cholesterol oxides (COP's), especially when exposed to high temperature, radical initiators, light, metal or a combination of these factors. Therefore, the aim of this study was to study the impact of different antioxidants (sodium erythorbate, citric acid and bixin) on thermal degradation of cholesterol in model systems in the presence of metals (myoglobin) and fatty acids with different degrees of unsaturation (oleic acid, eicosapentaenoic acid - EPA and palmitic acid) at constant O2 flow (10 ml/min). The effect of antioxidants, pro-oxidant and fatty acids was monitored by the degradation of cholesterol and the consequent formation of COP¿s, by the changes in the fatty acid composition, as well as by the degradation of the antioxidants added to model systems subjected to 130, 160 and 230°C. To evaluate the interaction between cholesterol and the different compounds present in the model systems a Plackett & Burman experimental design was carried out in each temperature. The model system containing cholesterol, bixin, oleic acid and myoglobin (sample 11) showed the highest degradation of cholesterol and concentration of COP¿s. The lowest degradation of cholesterol was observed in sample 1, containing cholesterol, sodium erythorbate, citric acid and myoglobin. At 230°C, the samples that showed the lowest degradation contained cholesterol, sodium erythorbate, citric acid and myoglobin (sample 1) and sodium erythorbate, bixin and palmitic acid (sample 2). Five COP's were identified and quantified in the model systems (7-keto, 7?-OH, 7?-OH, 5,6?-epoxide and 5,6?-epoxide). The COP present in the highest content at 130°C and 160°C was 5,6?-epoxide, and at 230°C, 7-keto. These results demonstrated that a high formation of COP¿s is directly related to a high degradation of cholesterol at the studied temperatures / Doutorado / Ciência de Alimentos / Doutora em Ciência de Alimentos

The work described in this thesis is an experimental study into the application of Electron Paramagnetic Resonance (EPR) Spectroscopy for the study of biological systems. Using a variety of methods of site-directed spin-labelling (SDSL), this thesis aims to explore long range structure in an assortment of recombinant and native proteins, and complexes thereof. The work described in this thesis covers all aspects of the work, from experimental design, molecular biology and cloning, protein expression and purification, as well as functional characterisation, and finally EPR distance measurements, data analysis and interpretation. Challenges and pitfalls will also be addressed. Chapters 1 and 2 introduce EPR spectroscopy, and its application in the study of long range structure in biological systems. The experimental techniques employed throughout this thesis are also introduced. Chapter 3 details an investigation into the complement C3b:factor H complex. This chapter addresses the challenges associated with the SDSL of cysteine rich proteins. Utilising hidden cysteine residues in native proteins for spin-labelling purposes will also be addressed. Chapter 4 looks at the interactions of the human myosin regulatory light chain (RLC) with cardiac myosin binding protein C (cMyBP-C). Optimisation of expression and purification protocols will be the focus, as well as addressing issues with protein solubility and spin labelling efficiencies. Chapter 5 explores the development of new methods of SDSL, for the specific labelling of cysteine rich proteins. The ability of Escherichia coli to read through the amber stop codon will be exploited for the incorporation of unnatural amino acids for labelling purposes, and novel spin labels, specific for labelling cysteine pairs tested in several model systems. Furthermore, native paramagnetic centres in recombinant proteins will be explored as potential labelling sites.

Small ligand diffusion in heme proteins is not fully understood. To help better understand CO diffusion, three systems were investigated: L29H/F43H site-directed sperm whale myoglobin, horse heart myoglobin in a heavy water buffer, and calix[4]resorcinarene. Binding of copper to calix[4]resorcinarene was photophysically characterized to unravel transient binding of small molecules in heme-copper proteins. Copper binding was found to have a low dissociation constant of approximately 8.6 micrometers.. Reaction profiles using photoacoustic calorimetry were constructed for the myoglobin systems. In deuterium oxide, ligand escape is not rate limited by water entry. Large enthalpy differences arise from the thermodynamic properties of deuterium oxide and the extensive hydrogen bonding network in myoglobin. In the mutant, CO rebinds primarily to the heme and is exothermic with a large volume contraction because of altered electrostatics within the binding pocket and higher water occupancy.

Heme-substituted horseradish peroxidases and myoglobins were reconstituted from the apoenzyme using mesoheme and diacetyldeuteroheme. X-ray absorption spectroscopy was used to determine the dimensions of the active sites of these heme-substituted proteins, and were compared with those of the proto-hemeproteins. The change in the active-site structure corresponded with the electron withdrawing and donating effects of the different side chains. The oxidation-reduction potentials of Fe4+/Fe3+ couples of the heme-substituted proteins were measured at pH 7 with K2IrC16. The oxidation-reduction potential sequence for compound I/compound II was diacetyldeutero-> proto-> meso-in horseradish peroxidase. The oxidation-reduction potential sequence for compound II /ferric was meso-> proto-> diacetyldeutero-in both HRP and myoglobin. These results indicate that the oxidation of ferric to ferryl form may be related to a radical mechanism. A net charge theory was also proposed to explain these results.