Orientador : João Meidanis / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:23:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Telles_GuilhermePimentel_D.pdf: 2708887 bytes, checksum: b728e7b5eaa59e830b3ce288b3c90dd6 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Nesta tese apresentamos um algoritmo quase-linear para construir árvores PQR e o esquema para clustering de seqüências expressas que foi usado no projeto SUCEST (Sugarcane EST project).Uma árvore PQR é uma estrutura de dados capaz de resolver o problema dos uns consecutivos e outros problemas, como mapeamento físico de DNA, reconhecimento de grafos intervalo, otimização de circuitos lógicos e recuperação de dados. As árvores PQR são uma generalização das árvores PQ de Booth e Lueker e estão fundamentadas em propriedades algébricas sólidas. O algoritmo que apresentamos nesta tese se baseia nessas propriedades e é formado por um conjunto pequeno de padrões que modificam a árvore. Nosso algoritmo é mais eficiente que o algoritmo quadrático proposto originalmente por Meidanis e Munuera ao definir as árvores PQR e, embora não seja linear como o algoritmo para construir árvores PQ, acreditamos que ele contribui em direção a uma solução definitiva para o problema dos uns consecutivos. Clustering é o problema de categorização de um conjunto de objetos quando nem o número nem a composição das categorias é conhecido antecipadamente. Seqüências expressas ou ESTs (expressed sequence tags) são amostras de genes ativos extraídas das células de um organismo. Em um projeto genoma EST são obtidas milhares dessas seqüências que serão usadas como fonte para investigações por cientistas interessados nos processos celulares do organismo. O clustering de seqüências expressas é necessário para avaliar e reduzir a redundância do conjunto de ESTs. Nesta tese apresentamos o esquema de clustering usado no projeto da cana-de-açúcar, que produziu aproximadamente 300.000 ESTs. O esquema que apresentamos substituiu um esquema pré-existente e se caracteriza por uma limpeza prévia intensiva dos ESTs e pelo uso de um montador de genomas para agrupá-los. Acreditamos que este esquema possa ser utilizado em outros projetos do gênero / Abstract: In this thesis we introduce an almost-linear algorithm for building PQR trees and the method for expressed sequence tags clustering used in the SUCEST project (Sugarcane EST Project). A PQR tree is a structure that can be used to solve many problems, as the consecutive ones problem, DNA physical mapping, interval graphs recognition and data retrieval. PQR trees are a generalization of Booth and Lueker's PQ trees, and are founded on solid algebraic properties. The algorithm we present in this work is based on such properties and is composed by a small set of well-organized patterns. Our algorithm is more efficient than the quadratic one proposed by Meidanis and Munuera, who defined the PQR trees, and, although not linear as the algorithm for PQ trees construction, we believe that it contributes for a definite solution for the consecutive ones problem. Clustering is the problem of categorizing a set of objects when neither the number of categories nor the composition of the categories is known. Expressed sequence tags (ESTs) are samples from active genes extracted from cells of an organism. In an EST project, thousands of ESTs are produced and used as a source for research. Clustering ESTs is necessary to reduce the redundancy in the set of sequences. In this thesis we introduce the method used in the Sugarcane EST Project, that produced almost 300,000 sequences. The method we introduce in this work replaced another one that had problems. Our scheme include an intensive trimming of the ESTs and the use of a genome assembler for the whole set of sequences. We believe that our scheme may be used in other EST projects / Doutorado / Doutor em Ciência da Computação

Orientador: Maurício Mello de Alencar / Coorientador: Danísio Prado Munari / Banca: Roberto Carvalheiro / Banca: Luciana Correia de Almeida Regitano / Banca: Nedenia Bonvino Stafuzza / Resumo: Recentes avanços tecnológicos possibilitaram a utilização de dados genômicos na avaliação de animais de produção. Os marcadores do tipo SNP ("Single Nucleotide Polymorphism") estão entre os mais utilizados para estudos do genoma bovino, pois estão presentes em grande quantidade e podem estar associados a regiões do genoma que atuam em características de interesse econômico. Fatores como a redução dos custos de genotipagem e a alta densidade dos painéis de marcadores possibilitaram que esta tecnologia seja utilizada em larga escala. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o desequilíbrio de ligação (DL) e a conservação da fase do desequilíbrio de ligação (FDL) entre animais da raça Canchim e do grupo genético MA; e aplicar a metodologia "Generalized Quase- Likelihood Score" para estudo de associações genômica entre SNPs e características de peso corporal ao nascimento (PN), ao desmame (PD) e ao sobreano (PS); perímetro escrotal ao desmame (PED) e ao sobreano (PES); e idade ao primeiro (IPP) e segundo (ISP) parto nestes mesmos animais. Foram utilizados 285 animais da raça Canchim (proporção Charolês-Zebu igual a 62,5 % e 37,5%) e 114 animais do grupo genético MA (proporção aproximada Charolês-Zebu igual a 65,6% e 34,4%) genotipados para o painel de alta densidade BovineHD - Illumina® bead chip (777k). Para o estudo de DL e FDL as informações dos genótipos de alta densidade foram concatenadas com o mapa de genótipos de menor densidade (BovineSNP50 v2 bead chip) que possui aproximadamente 50 mil SNPs (50k), realizando assim a redução da densidade dos marcadores. Foram realizadas análises para animais Canchim, MA e Canchim + MA. O painel de 777k mostrou-se mais eficiente para estudo do DL e FDL quando comparado ao painel de 50k, pois apresentou elevada conservação de FDL (acima de 0,80)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Recent technological advances have enabled to use genomic data in livestock evaluation. Single nucleotide polymorphism (SNP) are one of the most widely used genetic markers because they are widely spread along the genome and also could be associated with traits of economic interest. High-throughput panels are becoming interesting for the producers as the cost of genotyping reduces. The objectives of this study were to evaluate the extent of linkage disequilibrium (LD) and the phase of linkage disequilibrium (PLD) between Canchim animals and MA genetic group; and to apply the "Generalized Quasi-Likelihood Score" method to perform a genome wide association study with birth weight (BW), weaning weight (WW), yearling weight (YW), scrotal circumference at weaning (SCW), scrotal circumference at yearling (SCY), age at first calving (AFC), and age at second calving (ASC). Analyses considered 285 Canchim animals (Charolais-Zebu proportion of 62.5% - 37.5%) and 114 animals of the MA genetic group (Charolais-Zebu proportion of 65.6% - 34.4%) genotyped with the BovineHD - Illumina Bead® chip (777k). Two marker densities were used for the LD and PLD analyses; one considered the 777k panel while the other considered a reduced panel which was resulted from a combined information of the high-throughput panel and the BovineSNP50 chip bead v2 map from Illumina®. These analyses were carried out for Canchim, MA, and Canchim + MA animals. PLD conservation was high in both panels, but only the 777k panel had higher mean r2 (LD measure) equal to 0.38, 0.34, and 0.31 at distances from 0.00 to 0.0025 Mb, 0.0025 to 0.0050 Mb, and 0.0050 to 0.0075 Mb in the Canchim + MA analysis. After this step, genome wide associations were carried out using the Generalized Quasi-Likelihood Score method (GQLS), which considers the logistic regression to associate phenotypic information... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Fosforribosil pirofosfato (PRPP) sintetases são enzimas de central importância em diversas vias metabólicas em todas as células. A enzima PRPP sintetase humana é constituída por um complexo composto de três subunidades catalíticas (PRSI, PRSII e PRSIII) e por proteínas homólogas de 39 e 41 kDa denominadas PRS Associated Proteins (PAPs) cuja função é desconhecida. A importância da PRPP sintetase em humanos, tem sido documentada pela identificação de uma desordem associada ao cromossomo X, resultando em uma atividade aumentada da PRPP sintetase.Em conseqüência se percebem concentrações elevadas na dosagem de ácido úrico, purino nucleotídeos levando ao desenvolvimento de patogenias como a gota e problemas neurológicos. Nesse sentido, realizaram-se estudos moleculares com o complexo enzimático que compõem as PRPP sintetases. Foram obtidos clones do gene hprsI em vetor de expressão pET29a(+) e a enzima foi expressa em bactérias Escherichia coli cepa BL21 (DE3). A proteína recombinante hPRSI foi purificada depois de fracionamento com sulfato de estreptomicina, sulfato de amônio e em coluna cromatográfica de troca iônica. O raio hidrodinâmico e o pI da enzima foram determinados usando respectivamente a técnica de espalhamento dinâmico de luz e o sistema Fast de eletroforese. A enzima foi caracterizada quanto ao seu enovelamento através da técnica de Dicroísmo Circular, apresentando um espectro característico de estrutura enovelada, composta predominantemente por a-hélices. Os genes hprsII e hpap4l-1 que codificam respectivamente para as proteínas hPRSI1 e HPAP41-1 foram clonados no vetor de clonagem pCR4-TOPO. A proteína recombinante hPAP39 foi clonada em vetor pMAL-c2X em fusão com a proteína Maltose Binding Protein (MBP) e expressa em E. coli. A proteína hPAP39 está em fase de purificação e foi submetida ao experimento de Imunoblotting. Investigações estruturais destas enzimas poderão trazer informações fundamentais para o conhecimento da via biossintética, assim como para o desenvolvimento de inibidores específicos visando o tratamento das desordens a elas associadas. / Phosphoribosyl pyrophosphate (PRPP) synthetases are enzymes of central importance in several metabolic pathways in all cells. The enzyme PRPP synthetase complex is composed of three catalytic subunitis (PRSI, PRSII and PRSIII) and homologous 39 and 41 kDa proteins termed PRPP synthetase-Associated Proteins (PAPs) which function is unknown. The importance of PRPP synthetase function in humans has been documented by the identification of an X chromosome-linked disorder associated with super activity of PRPP synthetase. As a consequence uric acid overproduction, purine nucleotide are observed resulting in the development of diseases such as gout and neurodevelopment impairment. In this line, molecular studies were done with the enzyme complex that constitutes the PRPP synthetases. Clones were obtained from the hprsI gene in the pET29a(+) expression vector and the enzyme was expressed in Escherichia coli BL21(DE3) bacterial. The recombinant human PRSI enzyme was purified, after streptomicine and ammonium sulfate fractionation and by anion exchange chromatography. The hPRSI hydrodynamic radius and pI were determined using, respectively, measures of Dynamic Light Scattering (DLS) and isoeletrophocusing electrophoresis. In addition, according to circular dichroism spectroscopy, hPRSI prevalent secondary structure is a-helix. The hprsí and hpap41-1 genes that codify, respectively, to hPRSII and hPAP41-1 proteins were cloned in pCR4-TOPO cloning vector. The recombinant protein hPAP39 was cloned in the pMAl-c2X expression vector in fusion with the Maltose Binding Protein (MBP) and expressed in E.coli. A purification protocol is been establish for the hPAP39 protein and is submitted by imunoblotting technique. Structural investigation of these enzymes will provide information about the biosynthetic pathway de novo of purine nucleotides, as well as to development of specific inhibitors aiming at the treatment of the associated disorders.

Baculovírus são vírus específicos de inseto que infectam principalmente membros da ordem Lepidoptera. Diatraea saccharalis granulovírus (DsGV) foi isolado de larvas de Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae), a broca-da-cana-de-açúcar, um dos insetos-praga de maior importância na cultura de cana-de-açúcar no Brasil. O genoma completo de DsGV foi obtido através do sequenciamento 454 (Roche). O genoma de DsGV apresentou 98.463 pb e potencialmente codifica 116 genes. Foram identificados os 37 genes conservados em todos os baculovírus, 19 genes específicos de betabaculovírus e 17 genes únicos. DsGV é o primeiro betabaculovírus que possui o gene gp64, que codifica uma proteína de fusão, originalmente encontrado apenas em alfabaculovírus do grupo I. A análise filogenética utilizando a concatenação das sequências deduzidas de aminoácidos de 30 genes conservados em 61 baculovírus totalmente sequenciados sugere que DsGV está inserido no clado b do grupo dos betabaculovírus e parece estar mais estritamente relacionado a 5 GVs (ChocGV, PiraGV, ClanGV, CpGV e CrleGV). / Baculoviruses are insect specific viruses that infect mainly members of the Order Lepidoptera. Diatraea saccharalis granulovirus (DsGV) was isolated from Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae), one of the most important insect pest of the sugar cane culture in Brazil. The genome of DsGV was obtained by the 454 sequencing system (Roche). Our results showed that the nucleotide sequence of the DsGV genome is 98.463 bp in length and potentially encodes 116 putative genes. It contains the 37 baculovirus core genes, a set of 19 betabaculovirus-specific genes and 17 putative DsGV genes were not found in any genome of the baculoviruses sequenced up to the present. DsGV is the first betabaculovirus sequenced so far that has the gp64 envelope fusion protein gene, originally found only in alphabaculovirus group I. Phylogenetic analysis performed with concatamers of 30 conserved proteins from 61 fully sequenced baculovirus genomes suggests that DsGV is a member of clade b of the betabaculovirus and seems to be closer to 5 GVs (ChocGV, PiraGV, ClanGV, CpGV e CrleGV).

A glândula pineal é um órgão neuroendócrino regulado pelo fotoperíodo ambiental. Sua principal inervação é constituída por fibras simpáticas provenientes do gânglio cervical superior que, liberando noradrenalina, ativa receptores b1 adrenérgicos resultando na produção noturna de melatonina, cuja biossíntese envolve a conversão da serotonina à NAS. O ATP, co-liberado com a noradrenalina, liga-se a receptores purinérgicos presentes na pineal e leva a uma potenciação da produção de NAS. Após a liberação, o ATP sofre rápida degradação enzimática, degradação esta, funcionalmente importante, uma vez que metabólitos do ATP atuam como ligantes em diferentes receptores. Os receptores purinérgicos são classificados em duas grandes famílias: receptores P1, que reconhecem adenosina e, receptores P2, que reconhecem principalmente ATP, ADP e AMP. Várias famílias de enzimas estão envolvidas na hidrólise de ATP liberado para o meio extracelular, sendo elas: as E-NTPDases, as E-NPPs e a ecto-5\'-nucleotidase. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar a expressão gênica, a distribuição celular e a atividade das ecto-nucleotidases na glândula pineal de ratos a fim de aprimorar a caracterização do sistema purinérgico neste órgão. / The pineal gland is a neuroendocrine organ regulated by environmental photoperiod. Its main innervation is constitute by fibers from the sympathetic superior cervical ganglion that by releasing noradrenaline active b1 adrenergic receptors resulting in the nocturnal production of melatonin whose biosynthesis involves the conversion of serotonin to NAS. ATP, co-released with norepinephrine binds purinergic receptors present in the pineal gland and leads to an enhancement of the production of NAS. After release, ATP and other nucleotides are rapid enzymatic degradation, this degradation is functionally important since ATP metabolites act as ligands in different receivers. Purinergic receptors are classified into two large families: P1 receptors that recognize adenosine and P2 receptors that recognize mainly ATP, ADP and AMP. Several families of enzymes are involved in the hydrolysis of ATP released into the extracellular environment: the E-NTPDase, E-NPP and the ecto-5\'-nucleotidase. This study aimed to characterize the gene expression, the cellular distribution and activity of ecto-nucleotidases in the rat pineal gland in order to improve the characterization of the purinergic system in this organ.

Neste trabalho caracterizou-se a família das nucleotídeo pirofosfatases/ fosfodiesterases do parasita S. mansoni visando avaliá-los como antígenos vacinais. O parasita possui quatro proteínas desta família (SmNPP-5a, SmNPP-5b, SmNPP-5c e SmNPP-6), sendo que duas delas possuem maior expressão gênica nos estágios que infectam o homem. Dos anticorpos produzidos, apenas o anti-SmNPP-5a apresentou especificidade para a proteína nativa e utilizando-os demonstrou-se que a SmNPP-5a é uma glicoproteína associada às membranas do tegumento dos vermes adultos. Também se verificou que esses anticorpos inibiram parcialmente a atividade da enzima em parasitas vivos. Assim avaliamos a SmNPP-5a recombinante como antígeno vacinal juntamente com uma apirase (SmATPDase) e com a fosfatase alcalina (SmAP), outras duas nucleotidases presentes no tegumento de parasitas adultos. A SmNPP-5 e a SmNTDPase apresentaram menor imunogenicidade que a SmAP. Porém só verificamos a redução da carga parasitária em animais imunizados com a SmAP e tratados com doses subcurativas de praziquantel. / In this work the family of nucleotide pyrophosphatases/phosphodiesterases (NPP) from S. mansoni was characterized in order to evaluate them as vaccine antigens. The parasite has four proteins of this family (SmNPP-5a, SmNPP-5b, SmNPP-5c and SmNPP-6), whereas two of them present higher gene expression in stages that infect humans. Only anti-SmNPP-5a anitbodies showed specificity for the native protein. We use them to characterize SmNPP-5a as a glycoprotein associated with tegument membranes from adult worms. It was also found that these antibodies were able to partially inhibit the activity of the enzyme in live parasites. Thus we evaluated SmNPP-5a as recombinant vaccine antigen together with an apyrase (SmATPDase) and alkaline phosphatase (SmAP), two other nucleotidases involved in nucleotide metabolism and present in the tegument of adult parasites. SmNTDPase and SmNPP-5 were less immunogenic than SmAP. However, we only verified the reduction of parasite burden in mice immunized with SmAP, when the animals also received a subcurative treatment with praziquantel.

A radiação ultravioleta (UV) pode ser absorvida por diferentes moléculas celulares, incluindo o DNA no qual provoca distorções estruturais. As lesões mais comuns induzidas pela radiação UV são o ciclobutano de pirimidina (CPD) e o fotoproduto (6-4)-pirimidina-pirimidona [(6-4)PPs]. Estas lesões podem ser reparadas pela fotorreativação, caracterizada por ter uma única proteína (fotoliase) que remove lesões empregando luz visível (320-500 nm) como fonte de energia. Foram identificados dois tipos de fotoliases que diferem por sua especificidade ao substrato: CPD-fotoliase e (6-4)-fotoliase. Um outro mecanismo de reparo é o reparo por excisão de nucleotídeos (NER), um mecanismo que envolve múltiplos passos e proteínas. Enquanto os efeitos genotóxicos da UVC e UVB já estão relativamente esclarecidos e bem aceitos, ainda existem controvérsias sobre a genotoxicidade da radiação UVA, devido ao fato de ser fracamente absorvida pelo DNA. Alguns autores acreditam que os seus principais efeitos são gerados de forma indireta pela produção de espécies reativas de oxigênio enquanto outros acreditam que a UVA pode gerar danos ao DNA de forma direta, provocando a formação de dímeros de pirimidina. O objetivo deste trabalho foi verificar os efeitos genotóxicos da radiação UVA em fibroblastos humanos deficientes e proficientes em NER utilizando adenovírus recombinantes contendo uma ou outra fotoliase para verificar se as lesões CPD e (6-4)PP são geradas pela UVA e se elas teriam alguma importância nas respostas verificadas após irradiação. Foi verificado que as células deficientes no gene XPA são mais sensíveis à radiação UVA quando comparadas às células selvagens. Por meio da detecção imunológica, confirmamos a geração das lesões CPD, (6-4)PP e Dewar, fotoisômero da lesão (6-4)PP, após irradiação com UVA no genoma de células humanas. Empregando vetores adenovirais para transdução de fotoliase específica para lesões tipo CPD ou (6-4)PP, confirmamos que de fato essas lesões são formadas em células humanas deficientes em reparo de DNA após irradiação com UVA. Além disso, esses vírus permitiram verificar a relevância biológica dessas lesões na indução de morte celular em células XP-A irradiadas. De fato, os dados indicam que para doses baixas de radiação UVA essas lesões desempenham um importante papel na indução de morte. Não podemos descartar, porém, que lesões indiretas (provavelmente geradas por estresse oxidativo) também tenham papel na indução de morte pela radiação UVA, o que parece ser mais importante a doses médias e altas dessa radiação. / Ultraviolet radiation (UV) is absorbed by different cellular molecules, including DNA in which induces structural distortions. The most common lesions induced by UV radiation are the cyclobutane pyrimidine (CPD) and the photoproduct (6-4)-pyrimidine-pyrimidone [(6-4)PP]. These lesions can be repaired by the photoreactivation, characterized by a single protein (photolyase) that removes lesions using visible light (320-500 nm) as energy source. Two types of photolyases had been identified that differ by their substrate specificity: CPD-photolyase and (6-4)-photolyase. Another repair mechanism is the nucleotide excision repair (NER), a mechanism that involves multiple steps and proteins. While the genotoxic effects of UVB and UVC are already relatively well-understood and accepted, there is still controversy about the genotoxicity of UVA radiation, due to its low absorption by DNA. Some authors believe that the major effects are generated indirectly by the production of reactive oxygen species, while others believe that UVA can cause damage to DNA directly, inducing the formation of pyrimidine dimers. The aim of this study was to assess the genotoxic effects of UVA radiation in human fibroblasts deficient and proficient in NER, using recombinant adenovirus expressing the photolyases to verify if CPDs and (6-4)PPs are generated by UVA and whether they had any importance in the responses observed after irradiation. It was found that cells deficient in the XPA gene are more sensitive to UV radiation compared to wild type cells. By immunological detection, we confirm the generation of CPD, (6-4)PP and Dewar, photoisomer of the (6-4)PP lesion, in the genome of human cells after irradiation with UVA. Using adenoviral vectors for the transduction of photolyases specific for CPD or (6-4)PP lesions, we confirm that in fact these lesions are generated in human cells deficient in DNA repair after irradiation with UVA. Moreover, these viruses allowed us to verify the biological relevance of these lesions in the induction of cell death in irradiated XP-A cells. In fact, our data indicates that for low doses of UVA radiation, these lesions play important roles in the induction of death. We cannot rule out, however, that indirect lesions (probably caused by oxidative stress) could also have a role in the induction of death by UVA radiation, which seems to be more important in intermediate and high doses of this radiation.

Muitas espécies de Leishmania são responsáveis por sérias doenças cutâneas e viscerais, que exibem alta incidência em regiões tropicais e subtropicais. Os medicamentos disponíveis são potencialmente carcinogênicos, requerem múltiplas administrações e a hospitalização do paciente. Um programa efetivo de desenvolvimento de novos fármacos requer a validação genética e bioquímica dos alvos. Neste contexto, uma das diferenças metabólicas mais marcantes entre os protozoários parasitas e o hospedeiro mamífero encontra-se na cadeia de síntese de purino-nucleotídeos. A enzima adenilosuccinato liase (ADSL), no hospedeiro mamífero, atua em duas etapas no metabolismo de purino-nucleotídeos: uma na via de síntese de novo e outra na via de recuperação. Esta característica particular da ADSL nos motivou a investigar como esta enzima poderia nos fornecer evidências sobre a evolução desta via metabólica em Kinetoplastida. Assim, os objetivos do presente trabalho foram validar a ADSL como potencial alvo terapêutico, através da técnica de RNA de interferência (RNAi), usando Trypanosoma brucei como modelo, bem como, caracterizar molecularmente o gene adsl-Lm e caracterizar bioquímica e estruturalmente a enzima recombinante de Leishmania major Friedlin (ADSL-Lm). Os resultados de RNAi demonstraram que a ADSL pode ser considerada um potencial alvo, uma vez que ela se apresentou essencial a viabilidade do parasita. Em relação à caracterização molecular do gene adsl-Lm suas regiões não traduzidas 5\'UTR e 3\'UTR foram definidas por RT-PCR, indicando que o RNA mensageiro maduro possui 2060 nucleotídeos. Análises com enzimas de restrição e eletroforese em campo pulsado (PFGE), seguidas de \"Southern blot\" revelaram que adsl-Lm trata-se de um gene de cópia simples e está localizado no cromossomo 4 deste parasita. O gene adsl-Lm foi clonado em um vetor de expressão e um protocolo de purificação da enzima recombinante foi estabelecido. A forma tetramérica da ADSL-Lm foi confirmada por eletroforese em gel nativo e por espalhamento dinâmico de luz (DLS). ADSL-Lm apresentou um pI experimental de 6,07 e exibiu atividade máxima no pH 8,5. Os parâmetros cinéticos de Km, Vmax , Kcat e eficiência catalítica (Kcat/Vm) foram determinados para o substrato adenilosuccinato. Experimentos de complementação funcional evidenciaram que ADSL-Lm foi capaz de complementar de maneira eficiente o genoma deficiente em ADSL da linhagem de E. coli JK268 (mutação purB58). Entretanto, esta complementação deve ocorrer na via de recuperação, uma vez que ensaios enzimáticos com o SAICAR (substrato da via de novo) mostraram que a enzima não retém atividade sobre este composto. Estes resultados indicam que provavelmente os tripanosomatídeos não representam um caso de perda da via de síntese de novo. Adicionalmente, ADSL-Lm foi cristalizada no grupo espacial tetragonal I4122, com parâmetros de cela unitária a= b= 130,023 \'angstron\', c= 316,826 \'angstron\', = = =90°. A estrutura cristalográfica da ADSL-Lm foi resolvida por SIRAS (substituição isomórfica simples com dispersão anômala) usando um cristal nativo (2.2 \'angstron\') e um derivado de Gadolínio. O monômero é composto por três domínios em um enovelamento típico das enzimas da superfamília de -eliminação e é constituído quase exclusivamente por hélices- . Para o sitio ativo, três subunidades são requeridas e os resíduos envolvidos são His 153 (ácido geral), His 231 (base geral), Gln 308, Asn 364 and Glu 369. Entretanto, sem um ligante (substrato ou inibidor) no sítio ativo torna-se difícil estudar detalhadamente as interações entre a enzima e seus dois substratos. Desta forma, experimentos de co-cristalização e modelagem molecular podem auxiliar nesta questão. / Many species of Leishmania are responsible for serious visceral or skin diseases that exhibit high incidence in tropical and subtropical regions. The drugs currently employed in the treatment of parasitic diseases are potentially carcinogenic, often require prolonged treatment and patient hospitalization. An effective program of drug design requires the validation of the potential target. In this context, one of the most striking metabolic discrepancies between Trypanosomatidae and their human hosts is the purine nucleotide biosynthesis pathway. Adenylosuccinate lyase (ADSL) is a bifunctional enzyme that catalyses two non-sequential steps in this cycle (one in the de novo purine pathway and another in the salvage pathway). This particular ADSL feature motivated us to investigate if ADSL could give us information about purine biosynthesis evolution in Kinetoplastida. Hence, the present work is aimed to validate ADSL as a potential target using the RNAi (RNAi) technique, as well as to characterize the adsl gene and the recombinant enzyme from Leishmania major Friedlin (ADSL-Lm). The RNAi results proved that ADSL can be considered a potential target, because it is shown to be essential for parasite viability. Regarding the molecular characterization of the adsl-Lm gene, the mature mRNA transcript containing 2060 nucleotides was defined by 5\' and 3\'RT-PCR. Restriction analysis and Pulse Field Gel Electrophoresis (PFGE) followed by Southern Blot hybridizations showed that adsl-Lm is a single copy gene and is located in chromosome 4 of this parasite. The adsl-Lm gene was cloned into an expression vector and a purification protocol of the recombinant enzyme was established. The tetrameric form of the recombinant ADSL-Lm enzyme was confirmed by native gel electrophoresis and Dynamic Light Scattering. ADSL-Lm has an experimental pI of 6.07 and exhibited maximum enzymatic activity at pH 8.5. The kinetic parameters of Km, Vmax , Kcat and kinetic efficiency (Kcat/Vm) were obtained for adenylosuccinate substrate. Functional complementation experiments showed that the adsl-Lm gene can effectively complement the E. coli JK268 purB58 mutation. However, this complementation must be in the salvage pathway, because enzymatic assays were performed using SAICAR (de novo pathway substrate) and ADSL-Lm did not convert this compound into product. This result indicates that probably Trypanosomatidae is not an example of de novo purine nucleotide cycle lost. In addition, ADSL-Lm was crystallized in the tetragonal I4122 space group, with unit cell parameters a= b= 130,023 \'angstron\', c= 316,826 \'angstron\', = = =90° and diffracted beyond 2.2\'angstron\'. ADSL-Lm crystal structure has been determined by SIRAS (Single Isomorphous Replacement with Anomalous Dispersion), using both native and Gadolinium derivative crystals. The ADSL-Lm monomer is composed of three domains arranged in the elongated manner typical of enzymes in the p-elimination superfamily, and is constituted almost exclusively by helices. Three subunits are necessary to form the active site cleft and the residues His 153, His 231 (general bases), Gln 308, Asn 364 and Glu 369 are involved. Without a bound inhibitor or substrate, the specific contacts made by the enzyme to its two substrates cannot be analyzed in detail. Hence, co-crystallization and docking can help in this question.

Estudos teóricos e experimentais acerca de danos em biomoléculas induzidos pela captura eletrônica em meio biológico têm sido largamente discutidos ao longo da última década. No presente trabalho, abordou-se o problema da captura eletrônica pelo nucleotídeo monofosfato 3\'-dGMP com técnicas de estrutura eletrônica, explorando estados ligados do ânion. Buscou-se investigar o ânion em fase gasosa e em solução aquosa, além de estimar barreiras de energia pontecial e energia livre associadas à sua dissociação (quebra da ligação ribose-fosfato). Utilizando os modelos de solvatação implícita (PCM) e explícita (simulação computacional com o método de Monte Carlo), concluiu-se que, em meio aquoso, o estado fundamental do ânion 3 -dGMP apresenta caráter de valência sobre a base nitrogenada (orbital com ocupação simples), em oposição ao resultado em fase gasosa, que prevê um estado ligado por dipolo. A barreira de dissociação, relativa ao estiramento da ligação entre os grupos ribose e fosfato, foi estimada em 16-30 kcal/mol, dependendo da técnica de solvatação utilizada. / Theoretical and experimental studies on the damage to biomolecules induced by electron attachment in the biological environment have been widely discussed over the past decade. In the present work, we addressed electron capture by the monophosphate nucleotide 3 -dGMP with electronic structure techniques, exploring bound anion states. We have investigated these anion states in gas phase and in aqueous solution, and estimated the potential and free energy barriers related to the dissociation reaction (breakage of the ribose-phosphate bond). Employing implicit (PCM) and explicit (computer simulation with the Monte Carlo method) solvation models, we have concluded that, in aqueous environment, the ground state of the 3-dGMP specie has valence character with the singly occupied molecular orbital localized on the base. In contrast, the gas phase results point out a dipole-bound ground state. The free energy barrier for the dissociation mechanism, according to the present results, would be around 16-30 kcal/mol in aqueous solution, depending on the salvation model.

Orientador: Dirlei Antonio Berto / Banca: Juliana Célia Denadai / Banca: Maria Márcia Pereira Sartori / Banca: Maria Cristina Thomaz / Banca: Valdomiro Shigueru Miyada / Resumo: As consequências do desmame precoce são, alterações nas características das vilosidades e das criptas do intestino delgado dos leitões, comprometendo a eficiência dos processos de digestão e de absorção de nutrientes. Foram realizados dois experimentos com o objetivo de verificar a influência das dietas no turnover do carbono e na morfologia da mucosa do duodeno e jejuno de leitões desmamados aos 21 dias de idade. As dietas foram sem glutamina, glutamato e nucleotídeos (DC); contendo 1% de glutamina (DG); contendo 1% de glutamato (DAG) e contendo 1% de nucleotídeos (DN). No primeiro experimento foram utilizados 123 animais, sendo abatidos três leitões no dia 0 e três animais de cada tratamento nos dias 1, 2, 4, 5, 7, 9, 13, 20, 27 e 49 após o desmame, para coleta de amostras da mucosa do duodeno e jejuno, que foram analisadas quanto à composição isotópica de 13C e mensurada a velocidade de substituição do carbono no tempo. No segundo experimento foram utilizados 65 animais, em delineamento experimental em blocos ao acaso, com arranjo fatorial dos tratamentos 4 x 3 +1 (quatro dietas: DC, DG, DAG e DN, três épocas de abate: 7, 14 e 28 dias pós desmame e abate no desmame: dia 0), para análises morfológicas. Os valores da meia-vida do carbono para o duodeno foram 7,3; 7,6; 6,2 e 5,2 dias e para o jejuno de 7,1; 6,7; 6,2 e 4,9 dias para as DC, DG, DAG e DN, respectivamente. As dietas não alteram a altura das vilosidades (AV), profundidade das criptas (PC) e relação altura das vilosidades: profundidade das criptas (AV:PC), com exceção da DN que determinou maior PC no duodeno, quando comparado com a DAG. A inclusão de 1% de nucleotídeos ou de 1% de glutamato nas dietas de leitões acelera o turnover do carbono da mucosa intestinal, sugerindo sua recuperação mais rápida no período... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract : The consequences of early weaning are the changes in the characteristics of the small intestine villus and crypts of piglets, reduce the efficiency of digestion and absorption of nutrients. Two experiments were conducted in order to study the influence of diets on carbon turnover and morphology of the mucosa of the duodenum and jejunum of piglets weaned at 21 days of age. The diets were: Diets without glutamine, glutamate and nucleotides (DC); containing 1% of glutamine (DG); containing 1% of glutamate (DAG) and containing 1% of nucleotides (DN). In the first experiment a hundred twenty three animals were used and three of them were slaughtered at day 0 and three animals from each diets on days 1, 2, 4, 5, 7, 9, 13, 20, 27 and 49 after weaning, for collecting samples of mucosa duodenum and jejunum was taken, which were analysis for the isotopic composition ‰13C and measured the time of carbon substitution. In the second experiment, sixty five animals were used in a randomized complete blocks design experiment with a 4x3x1 factorial arrangement of diets (four diets: DC, DG, DAG and DN; three slaughter ages: 7,14 and 28 days post weaning and slaughter at weaning day: day 0) for morphology analysis. The values of carbon half-life into the duodenum were 7.3, 7.6, 6.2 and 5.2 and into the jejunum were 7.1, 6.7, 6.2 and 4.9 for DC, DG, DAG and DN, respectively. Diets do not change the villus height (VH), crypt depth (PC) and villus:crypt ration (AV:PC), except that DN determined that most PC duodenum compared with the DAG. The inclusion of 1% of nucleotides or 1% of glutamate in the diet of piglets accelerates the carbon turnover of intestinal mucosa, suggesting a faster recovery post-weaning, however, was not evaluated any effect on the action of products by results of morphology analysis, indicating that the technique... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor