O metaboloma é definido como a coleção qualitativa e quantitativa de todos os metabólitos de baixa massa molecular presentes nas células, os quais participam de reações bioquímicas necessárias para a manutenção, crescimento e fisiologia celular. A avaliação metabolômica permite o delineamento do processo bioquímico de sistemas a fim de ampliar o entendimento de como as patologias se manifestam. A Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) é usada para investigar uma variedade de processos biológicos em diversos sistemas. A magnética aplicada a células e biópsias de tecido intacto de melanoma murino B16F10 contribuiu para a caracterização bioquímica de biomarcadores das diferentes fases de progressão tumoral do melanoma murino B16F10. Os resultados obtidos neste estudo permitiram a identificação de 33 metabólitos possíveis, envolvidos na carga lipídica e no metabolismo secundário da via glicolítica, que favorecem o crescimento e a progressão tumoral. A presença da taurina, prolina, serina, fenilalanina, que aumentaram quantitativamente, são possíveis marcadores da invasão, progressão e metastatização. A análise quantitativa desses metabólitos mostrou diferença significativa em 11 compostos, dos quais 9 estão diretamente envolvidos na expressão das respostas proliferativas, de morte celular e angiogênese, nos diferentes períodos de crescimento do melanoma B16F10, avaliados neste estudo. Desta forma, os achados obtidos neste estudo, quando associados no futuro a outros fatores, poderão ser úteis no diagnóstico e auxiliar na escolha terapêutica alvo com maior especificidade e menores efeitos colaterais. RMN pode ter um importante impacto na monitorização de metabólitos em células e tecidos tumorais, possibilitando a detecção mais precoce de tumores malignos, em suma, através da combinação de métodos de ressonância magnética. / The metabolome is defined as the qualitative and quantitative collection of all low weight molecular metabolites in cells that participate in biochemical reactions necessary for the maintenance, growth and physiology of cell. The metabolomic evaluation allows the design of systems of biochemical process in order to broaden the understanding of how diseases manifest. The Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR) is used for investigating a variety of biological processes in several systems. The magnetics applied to cell and tissue biopsies intact murine melanoma B16F10 contributed to the biochemical characterization of biomarkers of different stages of tumor progression of murine melanoma B16F10. The results obtained in this study allowed the identification of 33 potential metabolites involved in lipid content in the secondary metabolism of the glycolytic pathway, which promote growth and tumor progression. The presence of taurine, proline, serine, phenylalanine, which quantitatively increased, is possibly markers of invasion and metastasis progression. Quantitative analysis of these metabolites showed a significant difference in 11 compounds, of which 9 are directly involved in the expression of proliferative responses, cell death and angiogenesis in different periods of growth of B16F10 melanoma, evaluated in this study. Thus, the findings from this study, when associated in the future with other factors, may be useful in the diagnosis and may assist in choosing therapeutic target with greater specificity and fewer side effects. NMR may have a significant impact on monitoring metabolites in tumor cells and tissues, allowing for earlier detection of malignant tumors; in short, by combining MRI methods.

O objetivo deste projeto é o desenvolvimento de transdutores de RF tipo gaiola (birdcage coil) e sela (saddle coil), com desenho especial inovador, que mantém elementos com comprimento elétrico constante, para um campo magnético de 2 Tesla. Este transdutor deve permitir o estudo e também o desenvolvimento de novas metodologias em imagens e espectroscopia por RMN de pequenos primatas como marmosets, exigidos pela interação deste grupo com o programa CInAPCe (Cooperação Interinstitucional de Apoio a Pesquisas sobre o Cérebro). Essas bobinas também se destinam ao uso em metodologias de imagens e espectroscopia ?in vivo? por Ressonância Magnética Nuclear (RMN), que utilizem pulsos de RF caracterizados como Pulsos Adiabáticos. Outra perspectiva é a continuação do desenvolvimento de bobinas de RF que operam segundo as características de bobinas de superfície, que pode resultar deste trabalho. Os resultados nos mostram que para as dimensões e freqüência utilizadas, a interação entre os condutores que compõe os transdutores é mais relevante do que a perda de fase da corrente elétrica devido às diferenças no comprimento elétrico. O cruzamento entre os condutores consiste num bom desenho alternativo, melhorando a homogeneidade de campo de RF e a relação sinal/ruído. / The purpose of the present work is the development of birdcage- and saddlelike RF transducers which were based on a special and innovative approach. The aim of this design is to keep constant the electromagnetic length of its elements, for a magnetic field intensity of 2 Tesla. These resonators will allow both the study and the development of new imaging and spectroscopy methods addressed to the NMR research on small primates such as marmosets. Such studies are part of the cooperation between this group and other participants of the CInAPCe program, Portuguese acronym for Inter-institutional Cooperation to Support Brain Research. Other perspective is the continuing development of RF coils whose characteristics are similar to surface coils, also designed for anatomic specific studies of imaging and in vivo NMR spectroscopy that take advantage from the use of RF pulses characterized as Adiabatic Pulses. From the results it could be verified that, for the frequency and dimensions used, the interaction between the conductive paths present in the transducers is more significant than the electric current phase losses due to differences in electric path. The crossing of the conductive paths constitute a good alternative design, improving the RF field homogeneity and the signal to noise ratio.

Na busca por agonistas, antagonistas e inibidores de natureza peptídica do fator de crescimento de fibroblastos ácido humano (hFGF-1), iniciamos o presente trabalho fazendo uma análise conformacional teórica do peptídeo Ac- WFVGLKKNGSSKRGPRT-NH2 (107-123 [hFGF-1]). Em trabalho anterior, este composto havia se mostrado um agonista da atividade mitogênica da proteína capaz de inibir a ligação de 125I-hFGF-1 aos seus receptores celulares e de se ligar à resina heparina-Sepharose (Oyama et al. 1996). Os cálculos das propriedades dinâmicas deste peptídeo (I; Tabela 1) demonstraram que ele não adotava nenhuma conformação preferencial, o que poderia justificar a baixa atividade apresentada pelo mesmo (104 vêzes menor do que a da proteína nativa). Este peptídeo foi ressintetizado, purificado, caracterizado química e biologicamente, confirmando os resultados anteriores. Seu comportamento randômico foi comprovado experimentalmente através de uma análise estrutural parcial por 1H-RMN. O resultado desta análise demonstrou que este peptídeo exibe uma configuração random coil, em solução aquosa (Kiyota et al., 1996, 1999). Diante desta constatação e com base em dados descritos na literatura (Harper & Lobb 1988; Burgess et al., 1991; Pantoliano et al., 1994, Springer et al., 1994; Thompson et al., 1994; Imamura et al., 1995; Blaber et al., 1996; Ornitz et al., 1996; Zhu et al.,1991, 1995, 1997; Schwizer, 1995; Sieber & Moe, 1996; Rizo et al., 1996); desenhamos dezessete peptídeos relacionados ao Sítio 2 (97-132) do hFGF-1 mostrados na Tabela 1 (ver arquivo PDF). Todos os peptídeos foram sintetizados manualmente por síntese em fase sólida, sempre que possível purificados à homogeneidade por RP-HPLC e caracterizados quimicamente por RP-HPLC, análise de aminoácidos e espectrometria de massas. Os peptídeos cíclicos foram obtidos por: a) oxidação das sulfidrilas das cisteínas e formação de ponte dissulfeto intramolecular; b) reação entre os grupos amina e carboxila de cadeias laterais de dois diferentes resíduos de aminoácidos com formação de uma ligação lactama. Os testes de atividade mitogênica foram realizados sempre que os peptídeos eram obtidos com pureza ≥90% determinada por RP-HPLC analítica em dois sistemas diferentes de solventes. Os resultados obtidos em culturas de fibroblastos de camundongos Balb/c 3T3 mostraram que: 1) II, III, VI-IX e XIII eram inativos; 2) o cíclico IV era mitogênico (ED50 ~50 µM) ao contrário do seu análogo linear correspondente (III); 3) V, um análogo de IV que apresenta deleção de um resíduo (Asn), exibia uma atividade mitogênica menor do que a de IV; 4) X exibia uma atividade mitogênica menor do que a do I; 5) os cíclicos XII e XV exibiam atividades comparáveis a do I, enquanto que os seus análogos lineares correspondentes (XI e XIV) eram inativos; 6) XVI e XVII exibiam atividades mitogênicas também comparáveis à de I. Paralelamente a estes estudos, foi desenvolvido um modelo teórico dos domínios extracelulares DII e DIII do FGFR-1β. A partir do posicionamento gráfico das moléculas de hFGF-1 e de um hexassacarídeo de heparina junto a este modelo do receptor, foram desenhados os peptídeos Ac-170NTTDKENEVLH180-NH2 (XVIII) e Ac-194SLAGNSIGLSH204-NH2 (XIX) (Oyama et al., 1997). Estes dois peptídeos cujas seqüências primárias são, respectivamente, relacionadas àquelas dos loops DE e FG do domínio DIII, foram também sintetizados e testados neste trabalho como possíveis ligantes do sítio 2 do hFGF-1.Os testes biológicos demonstraram que o peptídeo XIX, na faixa de concentração testada, não exibia nenhuma atividade inibitória sobre as atividades mitogênicas dos FGFs -1 e -2. Por outro lado, notou-se um claro efeito inibitório de XVIII sobre a atividade mitogênica de ambas as proteínas, sendo este efeito mais significativo para o FGF-2 (Kiyota et al., 1998). Alguns dos peptídeos estudados foram submetidos a análises espectroscópicas com o objetivo de determinar suas conformações em solução. Este conhecimento forneceria subsídios para o desenho de novos peptídeos mitogênicos e, mais ainda, para determinação dos requisitos estruturais destes peptídeos e, como reflexo, do hFGF1 para expressão de suas atividades mitogênicas. Assim, foi feita uma análise parcial do peptídeo mitogênico IV e de seu análogo linear III inativo em solução aquosa empregando fluorescência e 1HRMN ( (Kiyota et al., 1998). Estes peptídeos foram analisados também por técnicas de CD e 1H-NMR (Kiyota et al., 1999). Os resultados obtidos mostraram que III e IV parece se organizarem de forma semelhante em suas porções N-terminais, em estruturas correspondentes a β-turns. Por outro lado, as conformações das porções C-terminais destes peptídeos diferiram; somente em IV, observouse a presença de uma família de confôrmeros com estruturas helicoidais nessa porção do esqueleto e que eram superponíveis. O mesmo não foi observado na porção C-terminal de III. A análise conformacional do peptídeo XVIII em solução foi também realizada empregando-se CD e 1H-RMN. Os resultados obtidos indicaram que este peptídeo tem forte tendência em assumir uma estrutura helicoidal em solução aquosa contendo 50% CD3OH. O conjunto dos resultados obtidos neste trabalho nos permitem concluir que: 1) a presença de W107 e F108 é, de fato, essencial para a expressão da atividade mitogênica de peptídeos derivados do sítio 2 do hFGF-1; 2) a presença de N106 adjacente ao core hidrofóbico constituído pelos resíduos W107F108 é importante; 3) a ciclização do peptídeo IV foi decisiva para a expressão de sua atividade, indicando que, não apenas a presença, mas o posicionamento adequado das cadeias laterais de N106, W107 e F108 são determinantes; 4) apenas uma das lisinas (K112 ou K113) é essencial para a atividade mitogênica (X, XVI e XVII); 5) o importante parece ser a manutenção do posicionamento das cadeias laterais em relação aos dos outros resíduos contidos na seqüência, uma vez que, a substituição do segmento 112KKNGS116 por uma prolina e/ou deleção de 120GPRT123 (XI e XIV) abolem a atividade mitogênica do peptídeo; 6) a ciclização que mantem a distância e as orientações relativas entre WF e KR (considerados essenciais para a atividade) em seqüência (XII e XV), leva à recuperação da atividade; 7) a atividade inibitória específica para o FGF-2 exibida pelo peptídeo XVIII parece ser um indicativo de que a alça DE do domínio DIII do receptor pode estar envolvido na ligação a esta proteína. Estas conclusões são relevantes e essenciais para: 1) o entendimento dos requisitos estruturais para a atividade mitogênica dos peptídeos estudados e, como reflexo, do hFGF-1, 2) o desenho de novos agonistas, antagonistas ou inibidores do sistema FGF. / In our search for small potent agonists or inhibitors related to hFGF-1(97-132), we first investigated the preferred conformation in solution of Ac -WFVGLKKNGSSKRGPRT-NH2 (I), by 1H-NMR. This compound has been described as a weak agonist of the mitogenic activity of this growth factor able to inhibit the binding of 125I-hFGF-1 to their cellular receptors, and to heparin-Sepharose columns (Oyama et al., 1996). We found that this peptide is in a random coil configuration, which could explain its low activity (104 times less potent than the native protein). On the basis on these results and on several data available in the literature (Harper & Lobb 1988; Burgess et al., 1991; Pantoliano et al., 1994, Springer et al., 1994; Thompson et al., 1994; Imamura et al., 1995; Ornitz et al., 1996; Blaber et al., 1996; Zhu et al., 1991, 1995; 1997; Schwizer, 1995; Sieber & Moe, 1996; Rizo et al., 1996), we designed seventeen peptides related to the Site 2 (97-132)[hFGF-1] listed on the Table 1: some were linear and some were cyclic. They were synthesized manually using the solid phase method, purified by RP-HPLC, and chemically characterized by RP-HPLC, amino acid analysis and mass spectrometry. Conformational constraints of certain peptides were achieved by cyclization. Intramolecular dissulfide bonds were formed by the oxidation of the thiol groups of two cysteins residues with air oxigen and/or K2Fe(CN)6. Lactama bonds were formed between the functional side chain group of acidic and basic residue. The synthetic peptides were tested in of their ability to inducing mitogenic response on Balb/c 3T3, A-31 clone fibroblasts cultures. The results obtained were the following: 1) peptides II, III, VI-IX were essentially inactive on Balb/c 3T3 fibroblasts in the range of concentrations used (up to 200 µM), 2) in the same range of concentration, peptide IV showed an ED50 60µM (similar to that found for peptide I) while its correspondent linear analog (III) was inactive; 3) V, analog of IV, that has Asn deleted, exibihited mitogenic activity lower than IV; 4) X showed a mitogenic activity on Balb/c fibroblasts lower than I, 5) cyclic peptides XII and XV showed mitogenic activities similar to that of I, while their correspondent linear (XI and XIV) and cyclic (XIII) analogs were inactive; 6) XVI and XVII showed mitogenic activities similar to that found for I. In parallel, two peptides [Ac-170NTTDKENEVLH180-NH2 (XVIII) and Ac-194SLAGNSIGLSH204-NH2 (XIX)], derived from DIII FGFR-1β and designed as putative ligands of Site2 hFGF-1, were synthesized and tested. In the range of concentration used (up to 200 µM), XIX was inactive and exhibited no inhibitory effect on FGF-1 and FGF-2 mitogenic activities. Nevertheless, XVIII inhibited the mitogenic activity of both proteins, being this effect clearly more significant for the FGF-2 (Kiyota et al., 1998). Some of synthetic peptides have been spectroscopically analyzed in order to disclose the structural features that characterize the active (Kiyota et al., 1999). A detailed analysis was undertaken with peptides III and IV using circular dichroism (CD) and 1H-NMR. Although the similarities in their primary sequences, III has shown inactive when tested on Balb/c 3T3 fibroblasts culture while IV was mitogenic with ED50 values around 50 µM. I was also not capable of inhibiting the binding of hFGF-1 to its cellular receptors, I was inactive while II inhibits it with ID50 values of about 30 µM. Circular dichroism study showed that while at increasing SDS concentrations the spectra of III suggested the presence of an equilibrium among partially structured states, those of IV indicated that this peptide exists in unordered extended conformation, folds into a β-conformation and, finally, assumes a helix rich structure. 1H-NMR analysis revealed the existence of a well defined γ-turn encompassing residues 4-6 that nicely fits with that present in the same portion of the crystallized hFGF-1. Superposition of the final structures of III and IV over the entire sequence revealed that only the C-terminal portion of III has the tendency to fold into a regular structure. Together these data indicate that the turn existence in IV allowed it to acquire the structural determinants for the expression of mitogenicity probably through a more appropriate arrangement of residues 8-10. More importantly, they demonstrate that we have found a short agonist of hFGF-1 able to structurally mimic its corresponding stretch. Conformational analysis of XVIII in solution was undertaken also by using CD e 1HRMN. The results obtained indicated that it has a strong tendency to assume helicoidal configuration in aqueous solution containing 50% CD3OH. Altogether these data led us to conclude that: 1) the presence of Asn106 adjacent to hydrophobic core constituted by W107F108 is essential for the mitogenic activity of IV; 2) conformation constraint by cyclization was efficient for the correct N106, W107 and F108 side chains orientation in peptide IV for an effective cellular receptors binding; 3) peptides related to hFGF-1 (114-123) seem to be promising mitogenic agonists; 4) the only one lysine between L126 and N129 is enough for the mitogenic activity expression (X, XVI and XVII); 5) deletions of residues, replacement of deleted fragment by Pro followed by restriction of peptide conformation might keep the frame of the residues considered essential for the mitogenic activity along the peptides backbones; 6)The inhibitory effect on the FGF-2 mitogenic activity observed in peptide XVIII was indicative that the loop DE of DIII FGFRs seems to be involved in the binding of this protein.These conclusions are very relevant in terms of the knowledge of the structural requirements for the mitogenic activity of studied peptides and, as a reflex, of the hFGF-1. Furthermore, they constitute additional guidelines for designing new constrained peptides derived from this segment of FGF-1, which may result in more potent agonists, antagonists or inhibitors of such important target.

A análise de qualidade de vinhos é altamente requisitada no setor da enologia. No entanto, o simples ato de abrir a garrafa desvaloriza o produto, sendo necessário o desenvolvimento de métodos alternativos não-invasivos. Atualmente, dois métodos não-invasivos têm sido propostos para análise da qualidade de vinhos em garrafas lacradas: análise do perfil diamagnético e espectroscopia de ressonância magnética (RMN) em alta resolução, usando um ímã de tomógrafo de RMN. No entanto, esses métodos têm baixa seletividade e/ou usam aparelhos que custam milhares de dólares, o que limita seu uso rotineiro. Neste trabalho de mestrado avaliou-se o uso de métodos rápidos de medidas relaxométricas (T1 e T2) para estudar vinhos diretamente nas embalagens lacradas. Neste tipo de medida utilizou-se um equipamento de RMN 1H no domínio do tempo, de baixo custo, baseado em um ímã permanente tipo Halbach de 0,23 T e 10 cm de bore livre utilizando as sequências de pulso CPMG e CP-CWFPx-x. Os dados obtidos foram comparados com medidas realizadas em um equipamento de RMN-DT padrão, mais homogêneo, porém que requer a abertura da garrafa. Todos os decaimentos obtidos foram tratados com ferramentas quimiométricas, correlacionando os dados multivariados com medidas dos metais paramagnéticos ferro, manganês e cobre de cada vinho. Os resultados mostraram que a variação de relaxação dos vinhos ocorreu devido à concentração de Mn2+, que tem uma relaxatividade maior do que o Fe3+ e o Cu2+. Portanto, os resultados mostram que os vinhos de diferentes origens geográficas têm diferentes perfis de relaxação conforme a concentração de metais absorvidos durante o crescimento das uvas, inerente às propriedades edafoambientais de seu local de origem (terroir). / The quality control of wines is highly requested in the enology sector. However, opening the bottle devalues the product, therefore it\'s necessary to develop alternative and non-invasive ways of analysis. Nowadays two non-invasive methods have been proposed to analyze wine in sealed bottles: diamagnetic profile of the bottle and high resolution nuclear magnetic spectroscopy (NMR) using an NMR imaging magnet (MRI). These methods, though, have low selectivity and/or use expensive hardware, making it\'s usage limited. In this study, rapid methods to measure the relaxometric constants (T1 and T2) were evaluated to study wines directly in sealed bottles. To do that it was used a 1H TD-NMR equipment of low cost, based on a permanent Halbach magnet with 0,23T and a 10cm bore. CPMG and CP-CWFPx-x pulse sequences were used and the results were compared to the ones obtained by standard TD-NMR equipment, which is more homogeneous but requires the bottle to be opened. The NMR decays obtained with these two sequences were treated using chemometric tools and correlated to paramagnetic ions content in the samples (Fe3+, Mn2+ and Cu2+). The results show that variation of wine relaxation time is related to the the Mn2+ content, that has higher relaxivity than Fe3+ and Cu2+. As consequence, wine from different geographic origins have different relaxation profiles due to the presence of metals absorbed by the grapes whilst their growth. The metal concentrations in grapes are inherent to soil and environmental properties of the wines origin site (terroir).

A presente tese tem por objetivo investigar a existência no estado fundamental da interação entre o grupo carbonila e o átomo de enxofre em α, em alguns compostos de fórmula geral (I): (ver arquivo). O método empregado para esta finalidade foi o de medidas relativas de basicidade por ressonância magnética nuclear. Dois apanhados bibliográficos bem distintos são apresentados. O primeiro descreve os principais estudos sobre a transferência de carga intramolecular no espaço, no estado fundamental, em compostos carbonílicos e carboxílicos contendo heteroátomos, dando-se maior ênfase aos átomos de nitrogênio e enxofre. Este apanhado demonstra que as posições relativas do grupo carbonila e do heteroátomo tem grande importância na interação eletrônica. Além disso, indica a existência de dois tipos de interação: a transanular e uma outra que ocorre nos compostos carbonílicos α-alquiltio-substituídos. O segundo apanhado bibliográfico relata os trabalhos que versam sôbre a determinação de basicidade de compostos carbonílicos e carboxílicos por ressonância magnética nuclear. Para maior clareza de exposição são descritos inicialmente alguns princípios gerais relacionados com este método. São apresentadas as medidas de deslocamento de ponte de hidrogênio para dois doadores de proton, fenilacetileno e fenol, em associação com os compostos carbonílicos e carboxílicos α-etiltio-substituídos (I), em comparação com os compostos correspondentes não substituídos e com os seus homólogos. Os resultados obtidos com ambos os doadores de proton, representados graficamente, indicam que: (1) Há uma correlação linear entre estes resultados e os de medidas de basicidade pelo método de i.v. (2) Nas duas séries de compostos, substituídos ou não por um grupo etiltio, existe a seguinte sequência de basicidade. Amidas > Cetonas > Ésteres > Tioésteres (3) A diminuição de basicidade dentro de cada série de compostos é acompanhada por um aumento da frequência de estiramento do grupo carbonila. (4) Os compostos α-etiltio-substituídos são menos básicos do que os correspondentes não substituídos. (5) A diminuição de basicidade em compostos α-etiltiosubstituídos é acompanhada por uma diminuição da frequência de estiramento do grupo carbonila. É apresentada a discussão e são sugeridas as hipóteses para explicar estes resultados. / Abstract not available.

Latossolos com horizonte A húmico (LH) são solos com importantes reservas de carbono orgânico (CO) em profundidade. Esses solos são comuns nas regiões Sudeste e Sul do Brasil, com menor ocorrência no Nordeste. Aspectos da gênese e preservação da matéria orgânica (MO) desses solos não foram completamente entendidos ainda. Particularmente interessantes são os processos responsáveis pelo espessamento (hiperdesenvolvimento) e estabilidade do CO do horizonte húmico. A hipótese de que a MO do horizonte húmico tenha importante contribuição de carbono (C) de origem pirogênica é testada. O objetivo deste trabalho foi, portanto, caracterizar quimicamente a MO do horizonte húmico e relacionar os resultados com a gênese e preservação do CO. Oito pedons de diferentes localidades do país (São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Paraná, Santa Catarina e Pernambuco) sob vegetação nativa foram empregados no estudo. Descrições morfológicas e análises de caracterização de rotina dos solos foram realizadas. Além disso, ácidos húmicos (AH) foram extraídos do horizonte húmico e analisados por ressonância magnética nuclear de 13C, enquanto que as frações leves (livre e oclusa), huminas e extratos alcalinos da MO dos mesmos pedons foram analisados através da pirólise. Os pedons possuem feições morfológicas conspícuas, como horizonte A hiperdesenvolvido, variando de 120 cm a 220 cm de espessura, e cores escuras em profundidade. Os horizontes húmicos são argilosos a muitos argilosos, fortemente ácidos e álicos. As formas de CO oxidável com dicromato respondem por 2/3 da reserva de carbono total (CT) do solo. Caulinita foi o principal mineral identificado por difratometria de raios X na fração argila desses indivíduos, seguido por gibbsita e, em alguns pedons, vermiculita com hidroxientrecamadas. Correlações entre atributos do solo e diferentes formas de C oxidável revelaram-se significativas apenas para alumínio pobremente cristalino extraído com oxalato de amônio ácido (r2 = 0,69), que se apresenta como um dos mecanismos de estabilização do C. Os AH apresentam estrutura química distinta entre os pedons e também variam com a profundidade, indicando, sobretudo o efeito do tipo de vegetação. Nos pedons estudados há maior concentração relativa de C alquila em superfície e C O-alquilas e C aromático em subsuperfície. A abundância de C O-alquilas sugere que boa parte da MO do horizonte húmico tem um grau de humificação pouco avançado. Os principais produtos da pirólise das frações leves, extratos alcalinos e huminas são carboidratos, compostos alifáticos e aromáticos, mas em proporções diferentes. As amostras da fração leve livre são mais ricas em resíduos frescos derivados de plantas, com presença de ligninas, enquanto que na fração leve oclusa (FLO) preponderam compostos aromáticos e alifáticos. Os extratos são enriquecidos em compostos de nitrogênio e carboidratos. A hipótese de uma MO altamente recalcitrante, formada predominantemente por produtos da decomposição de carvão foi rejeitada, já que produtos similares a esses foram encontrados apenas na FLO, que tem pouca importância no conteúdo de CT do solo. A estabilização da MO desses LH depende de 14 uma combinação de abundante entrada de biomassa e da atuação de mecanismos que retardam a mineralização da MO, como associações organominerais. / Ferralsols with umbric epipedons are soils with important organic carbon (OC) reserves in depth. These soils are common in the Southeast and South regions of Brazil, with fewer occurrences in the Northeast region. Both genesis and organic matter (OM) accumulation aspects of these soils were not completely understood yet. Particularly interesting are the soil processes responsible for thickening (over development) and for OC stability of the umbric horizon. The hypothesis that the OM from umbric epipedon has important pyrogenic carbon (C) contribution is tested. The aim of this work, therefore, was to characterize the chemistry of OM from umbric epipedon and to relate the results with soil genesis and OC preservation. Eigth pedons from different states of Brazil (São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Paraná, Santa Catarina and Pernambuco) under native vegetation were used in the study. Morphological descriptions and routine soil characterization analysis were carried out. Furthermore, humic acids (HA) were extracted from umbric horizon and analyzed by solid state 13C nuclear magnetic resonance, whereas light fractions (free and occluded), humin and alkaline extracts of the OM of the same pedons were analyzed by pyrolysis. The pedons have conspicuous morphological features, such as a developed umbric epipedon, ranging from 120 cm to 220 cm of thickness, and dark colors in depth. The umbric horizons are clayey to heavy clayey, strongly acidic and alic. Dichromate oxidable OC contents account for 2/3 of the total carbon (TC) soil reserve. Kaolinite is the main mineral identified by X ray diffractometry in the clay fraction, followed by gibbsite and vermiculite. Correlations between soil attributes and different forms of oxidable C were significant only for poorly crystalline aluminum forms extracted with oxalate ammonium acid (r2 = 0,69), which could be one of the C stabilization mechanisms. HA shown distinct chemical structures between pedons and also in depth, indicating the effect of the vegetation type. In the studied pedons there are higher relative concentration of alkyl C in surface and O-alkyl C and aromatic C in subsurface. Light fractions, alkaline extracts and humins main pyrolysis products are carbohydrates, aliphatic, and aromatic compounds, but in different proportions. In free light fraction (FLF) fresh residues derived from plants are common, with presence of lignin, whereas in the occluded light fraction (OLF), aromatic and aliphatic compounds predominate. Extracts are enriched in carbohydrates and N compounds. The hypothesis of a highly recalcitrant MO, produced by the fragments of charcoal in partial decomposition has been rejected, since they were found only into OLF, which has little importance in the TC content of soil. The stabilization of organic matter in these Ferralsols depends on a combination of abundant biomass input and the action of mechanisms to retard the mineralization of OM, such as a strong association with clay minerals.

Materiais de Referência (MR) de substâncias químicas têm ampla aplicação, sobretudo na área analítica, servindo de referência para validação de métodos, calibração de instrumentos e controle de qualidade, estabelecendo a comparabilidade de resultados analíticos em escala global e permitindo a transferência da exatidão entre métodos, laboratórios e padrões. Norteado por essas necessidades, o trabalho apresenta uma proposta para certificação de MR baseada nas orientações preconizadas por diretrizes e normas internacionais, principalmente as que seguem o ISO Guia 34, para estabelecer as propriedades certificadas através de técnicas analíticas de Espectrometria de Massas de Alta Resolução, Ressonância Magnética Nuclear, de ¹H e de ¹³C, e de Análise Elementar CHN. A certificação contemplou as caracterizações qualitativa e quantitativa, ensaio de estabilidade e o cálculo da estimativa da incerteza da medição. Como resultado, foi produzido e certificado um lote piloto de MR de β-N-metilamino-alanina (BMAA), uma toxina obtida in-house através de síntese química e purificação, cujos valores de propriedades certificadas foram rastreáveis ao SI e acompanhadas da estimativa da incerteza da medição. / Reference Materials (RM) of chemicals have wide application, particularly in the analyses, providing a reference for validation of methods, instrument calibration and quality control, establishing the comparability of analytical results on a global scale and enabling the transfer of accuracy between methods, laboratories and standards. Guided by these requirements, the paper presents a proposal for certification of MR based on the guidelines recommended by international guidelines and standards, especially those which follow the ISO Guide 34, to establish the certified properties through analytical techniques of mass spectrometry High resolution Nuclear Magnetic Resonance, ¹H and ¹³C, and CHN elemental analysis. The certification included qualitative and quantitative characterization, stability test and the calculation of the estimate of measurement uncertainty. As a result, was produced and certified a pilot batch of RM β-N-methylamino-alanine (BMAA), a toxin obtained in-house via chemical synthesis and purification, whose property values are certified and traceable to the SI accompanied by an estimative of the uncertainty of measurement.

Bacteria use specialized systems, called secretion systems, in order to translocate substrates to the environment or to other cells, or even to uptake molecules from the exterior environment. Six different secretion systems have been described in Gram-negative bacteria. The Type IV Secretion System (T4SS) is involved in translocation of virulence factors, bacterial conjugation, uptake and release of DNA, and in the secretion of antibacterial toxins. The T4SS channel corresponds to a toroidal upramolecular complex consisting of 14 repetitions of the VirB7-VirB9-VirB10 heterotrimer. This channel, also called \"core complex\", is divided in two layers, an outer layer consisting of the VirB7 lipoprotein in complex with the C-terminal domains of VirB9 (VirB9CT) and VirB10 (VirB10CT), and an inner layer composed by the N-terminal domains of VirB9 (VirB9NT) and VirB10 (VirB10NT). Xanthomonas citri pv. citri (Xac) is a gram-negative bacterium that infects citrus plants causing a disease called \"citrus canker\". Although not directly involved in causing the disease, the chromosomally encoded T4SS is responsible for the secretion of toxins, working as a bacterial killing machine (Souza et al., 2015). The three-dimensional structure of Xac\'s VirB7 obtained by Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy (PDB 2L4W) revealed that, unlike the canonical VirB7, Xac\'s VirB7 consists of a flexible N-terminal domain followed by a C-terminal globular domain. The flexible N-terminal tail is involved in interaction with VirB9CT. In this thesis, the NMR structure of the complex formed between VirB9CT and a peptide derived from the N-terminal tail of Xac-VirB7 (VirB7NT) was solved. This complex is stabilized by hydrophobic interactions involving the side chains of particular amino acid residues such as Phe30, Trp34 and Val37 in VirB7, and Arg250, Tyr167 and Tyr169 in VirB9. Mutations of such amino acids affect not only the stability of the VirB9:VirB7 complex in vitro, but also reduce the T4SS activity and impairs its assembly in vivo. Furthermore, the ability of forming VirB7:VirB7 oligomers is essential for a functional T4SS, although it is not required for assembling the complex. The structural propensity and flexibility of a fragment derived from the proline-rich region (PRR) of the N-terminal tail of VirB10 (VirB10NT - residues 85 to 182) were studied. Measurements of the {1H}-15N heteronuclear NOE showed that VirB10NT is highly flexible on a sub-nanosecond time scale. Analysis of chemical shifts and NOEs showed that the ensemble and time average conformation of VirB10NT consists of a short alpha helix between residues 151-163, and that this helix is involved in interactions with VirB9NT. These findings provide the first compelling evidence for the interaction between the N-terminal domains of VirB9 and VirB10, and for the existence of significant flexibility within Xacs T4SS. / Bactérias usam sistemas especializados, denominados sistemas de secreção, a fim de translocar substratos para o ambiente ou para outras células, ou até mesmo para capturar moléculas do meio externo. Seis diferentes sistemas de secreção foram descritos em bactérias gram-negativas. O Sistema de Secreção do Tipo IV (T4SS) está envolvido na translocação de fatores de virulência, conjugação bacteriana, absorção e liberação de DNA, e secreção de toxinas antibacterianas. O canal do T4SS (core complex) corresponde a um complexo formado por 14 repetições do heterotrimero VirB7-VirB9-VirB10. A camada externa deste canal é constituída por VirB7 em complexo com os domínios C-terminal de VirB9 (VirB9CT) e VirB10 (VirB10CT). Os domínios N-terminal de VirB9 (VirB9NT) e VirB10 (VirB10NT) formam a camada interna do core complex. Xanthomonas citri pv. citri (Xac) é uma bactéria gram-negativa que infecta plantas cítricas causando uma doença chamada \"cancro cítrico\". Embora não esteja diretamente envolvido na infecção, o T4SS cromossomal secreta toxinas capazes de matar outras bactérias gram-negativas. VirB7 de Xac possui uma cauda N-terminal flexível e um domínio globular C-terminal ausente em outras proteínas VirB7. VirB7 interage com VirB9CT através de sua cauda N-terminal. Nesta tese, a estrutura de RMN do complexo formado por VirB9CT e um peptídeo derivado do segmento N-terminal de VirB7 foi resolvida. O complexo é estabilizado, principalmente, por interações hidrofóbicas envolvendo as cadeias laterais de determinados resíduos de aminoácidos, particularmente a Phe30, o Trp34 e a Val37 em VirB7 e a Arg250, a Tyr167 e a Tyr169 em VirB9. A substituição de alguns destes aminoácidos por alanina afeta não só a constante de dissociação do complexo in vitro, como também a atividade e a montagem do T4SS in vivo. Além disso, resíduos específicos envolvidos em oligomerização de VirB7 são essenciais para a manutenção de um T4SS funcional, embora não sejam essenciais para a montagem do sistema. Estudos estruturais, de dinâmica e de interações de um fragmento derivado da região rica em prolinas (proline-rich region - PRR) contida no N-terminal de VirB10 (VirB10NT - resíduos 85-182) também foram realizados. Medidas de {1H}-15N NOE heteronuclear mostraram que VirB10NT é altamente flexível. Análises de deslocamentos químicos e NOEs mostrou que VirB10NT forma uma hélice curta entre os resíduos 151-163. Ensaios de interação por RMN indicaram que esta hélice está envolvida em interações com VirB9NT. Estes resultados são a primeira evidência convincente para a especificidade de interação entre os domínios N-terminal de VirB9 e VirB10. Estes dados apontam também para a existência de flexibilidade dentro do T4SS de Xac.

Neste trabalho, apresentamos uma investigação sistemática da microestrutura e da dinâmica de dois polímeros emissores de luz derivados do polifluoreno, a saber, Poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) (BE 329) and Poly[(9,9-dioctyl-2,7-divinylene-fluorenylene)-altco-{ 2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene}] (GE 108), utilizando técnicas de Difração de Raios X em Alto Ângulo (WAXD), Espalhamento de Raios X em Baixo Ângulo (SAXS), Ressonância Magnética Nuclear (RMN) no estado sólido, Análise Térmica Dinâmico-Mecânica (DMTA) e Espectroscopia de Fotoluminescência (PL). Em relação as propriedades estruturais, diferenças notáveis entre a microestrutura de ambos os polímeros foram observadas. As medidas de WAXD revelaram a presença de cristalinidade nos filmes da amostra BE 329 (cristalinidade de aproximadamente 47 %) e, também, que o polímero sofre uma modificação estrutural em 433 K. Em contrapartida, as mesmas medidas na amostra GE 108 não revelaram a presença de cristalinidade, mas sim a de estruturas agregadas similares a fases mesomórficas típicas de cristais líquidos. A interpretação dos dados foi feita assumindo um modelo estrutural, onde a distância entre anéis aromáticos coplanares (empilhados) é de d1 = ~ 4.5 Å, e o espaçamento lateral entre eles é de d2 = ~ 18 Å. Estas distâncias possibilitaram a associação com os picos de WAXD, que foram obtidos em diversas temperaturas e revelaram que até aproximadamente 380 K, o parâmetro d1 não muda consideravelmente, entretanto, a partir desta temperatura começa a mudar com intensidade, até atingir 5.5 Å em 413 K. Em contrapartida, o parâmetro d2 varia intensamente até 330 K, permanecendo praticamente estável até 413 K. Por DMTA, ambos os polímeros apresentaram uma relaxação em aproximadamente 210 K e outra em aproximadamente 370 K. A natureza microscópica das relaxações foi elucidada via métodos de RMN capazes de detectar dinâmica molecular de grupos químicos individuais. Mostramos que a relaxação em baixa temperatura é associada a movimentos da cadeia lateral, que apresentaram energia de ativação de aproximadamente 20 kJ/mol para ambos os polímeros. Mesmo apresentando energias de ativação similares, pudemos observar que a fração móvel das cadeias laterais do GE 108 é maior, indicando a presença de cadeias laterais rígidas no BE 329, provavelmente relacionado a fase cristalina. Medidas de RMN também revelaram a presença de movimentos lentos (com tempo de correlação de ms) na cadeia principal, principalmente acima de 370 K, indicando que a relaxação em mais alta temperatura observada por DMTA esta associado a este tipo de dinâmica. Analisados em conjunto, esses resultados indicam que o início dos movimentos das cadeias laterais produz um aumento do espaçamento lateral dos anéis aromáticos nas estruturas agregadas, facilitando o início de movimentos de torção na cadeia principal. Além disso, em 370 K, o aumento da amplitude dos movimentos na cadeia principal induz o aumento da distância entre anéis agregados. Por fim, o entendimento da evolução estrutural e da dinâmica dos diferentes grupos químicos foi aplicado para explicar mudanças observadas nos espectros de PL em função da temperatura. Particularmente as variações de amplitude e deslocamentos para o azul dos espectros de PL foram diretamente associadas com processos de dissociação (aumento da distância) dos anéis agregados e com o aumento dos movimentos de torção dos anéis favorecidos pelo ganho de dinâmica na cadeia lateral. / In this work we present an investigation of the microstructure and dynamics of two Polyfluorene based polymers, said Poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) (BE 329) and Poly[(9,9-dioctyl-2,7-divinylene-fluorenylene)-alt-co-{2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4- phenylene}] (GE 108), using Wide-Angle X-ray Scattering (WAXS), Solid-State Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Dynamic Mechanical Thermal Analysis (DMTA) and Fluorescence Spectroscopy (PL). Concerning the structural properties, remarkable differences between the microstructure of both polymers were found. The WAXS measurements revealed that cast films prepared with BE 329 are semi-crystalline (with crystalinity ration of ~ 47 %) and undergo a structural modification at ~ 433 K. In contrast, WAXS measurements revealed that Ge108 as cast films do not present crystallinity, but forms aggregated structures similar to a mesomorphic liquid crystal phase, such as observed in MEH-PPV like polymers. Assuming a model for the aggregated structure, where the phenyl rings planes are stacked parallel to each other with an average distance of d1 = ~ 4.5 Å and laterally spaced by d2 = ~ 18 Å, it was possible to associate these distances with specific peaks in the WAXS pattern. By doing so, the evolution of d1 and d2 as a function of temperature was probed, revealing that d1 remains mostly constant as a function of temperature until ~ 380 K and then start increasing, reaching 5.5 Å at 413 K. d2 also present a trend change at ~ 380 K, but in this case it first increases swiftly and than become more constant. The DMTA data show that both polymers have a low temperature relaxation at ~ 210 K and a high temperature relaxation at ~ 373 K. The microscopic nature of these relaxations was elucidated by solid-state NMR methods capable of detecting molecular dynamics of individual chemical groups[6]. It was show that the low temperature relaxation is associated with motion in the side-chain, occurring with activation energies of ~ 20 kJ/mol in both polymers. Despite the similar activation energies, it was also observed that the fraction of mobile side chains is higher in the GE 108 sample, pointing to the presence of rigid side-chains in BE 329, probably in the crystalline phase. Besides, NMR measurements also revealed the presence of slow motions (ms correlation time range) in the polymers backbones, mainly above 370 K, showing that the high temperature relaxation observed by DMTA is associated to this kind of motion. Again, the fraction of mobile segments was higher for the GE 108 sample, indicating that these dynamic processes mostly occurs in the amorphous part of the polymers. Put together, these results shows that the onset of the side chain motion produces the increase the lateral spacing of the phenyl ring in the aggregated structures, facilitating the onset of torsional motion in the backbone. Besides, at 370 K the increase in the amplitude of the backbone motions induces the increase in the distance between the stacked phenyl rings. This behavior explains many aspects of the temperature dependence of the Fluorescence spectra of the polymers. Particularly, the changes in the intensity and the blue shift of the PL spectra were associated with the dissociation of the phenyl rings and the increase of torsional motion in the main chain, which are facilitated by the onset of the side-chain motions.

Nesta tese de doutorado, são descritos os resultados obtidos no estudo sobre a síntese de diversos tipos de ?-butirolactonas, tais como derivados de maculalactonas, compostos análogos ao ácido paracônico e butenolidas. Os derivados de maculalactonas foram obtidos por uma reação multicomponente entre o 2-benzil-3-metileno-succinato de dimetila, um haleto aromático e um aldeído, sendo catalisada por brometo de cobalto(II) e utilizando radiação de micro-ondas como fonte de aquecimento. Esse processo multicomponente apresentou bom rendimento e moderada diastereosseletividade, tendo sido possível obter doze derivados de maculalactonas com três centros estereogênicos na forma de misturas diastereoisoméricas. Os diastereoisômeros majoritários puderam ser isolados por recristalização e tiveram as suas configurações relativas determinas como sendo anti:anti. Um desses derivados de maculalactonas teve todos os seus quatro diastereoisômeros isolados por cromatografia líquida de alta eficiência e suas configurações relativas foram determinadas por meio de análises de ressonância magnética nuclear combinada com química computacional, comparando os deslocamentos químicos experimentais e teóricos de ressonância magnética nuclear de 1H e de 13C. Além disso, também foi desenvolvida uma nova metodologia sintética que permite a obtenção de ?-butirolactonas derivadas do éster paracônico, do ácido paracônico e de butenolidas. Para isso, inicialmente foram estudadas diversas condições reacionais do processo multicomponente utilizado e uma nova condição reacional foi obtida. Na sequência, a reação multicomponente entre o 2-metileno-succinato de 1-terc-butila e 4-metila, um haleto aromático e um composto carbonílico, catalisada por brometo de cobalto(II), possibilitou a obtenção de derivados do éster paracônico que tiveram os seus grupos terc-butil removidos ao serem tratados com ácido trifluoroacético fornecendo os derivados do ácido paracônico desejados, os quais foram convertidos em butenolidas por meio de uma reação de iodação descarboxilativa seguida da reação de eliminação de ácido iodídrico / We have synthesized some types of ?-butyrolactones, like maculalactone derivatives, paraconic acid analogs, and butenolides. Maculalactone derivatives were obtained by a cobalt bromide (II)-catalyzed multicomponent reaction between dimethyl 2-benzyl-3-methylenesuccinate, an aromatic halide, and an aldehyde; microwave radiation was used as heat source. This multicomponent process provided good yield and moderate diastereoselectivity, and it produced twelve compounds with three stereogenic centers as diastereoisomeric mixtures. The major diastereoisomers were isolated by crystallization and presented the relative configuration anti:anti. A maculalactone derivative had all the four possible diastereoisomers isolated by high performance liquid chromatograph. The relative configurations of the diastereoisomers were determined by nuclear magnetic resonance (NMR) experiments combined with computational chemistry; experimental and calculated 1H and 13C NMR chemical shifts were compared. We also developed a new synthetic methodology to obtain ?-butyrolactones analogous to paraconic ester, paraconic acid, and butenolides. To this end, we initially studied several reactional conditions of the multicomponent process and obtained a new reaction condition. Subsequently, the multicomponent reaction between 1-tert-butyl 4-methyl 2-methylenesuccinate, an aromatic halide, and a carbonyl compound, catalyzed by cobalt bromide (II), furnished paraconic ester derivatives which had their tert-butyl groups removed by treatment with trifluoroacetic acid, to afford the desired paraconic acid analogs. The latter analogs were converted to butenolides by decarboxylative halogenation followed by dehydrohalogenation