Typescript. / Thesis (Ph. D.)--University of Hawaii, 1970. / Bibliography: leaves [69]-72 / 72 l illus., tables, graphs

Magíster en Bioquímica área de especialización en Bioquímica de Proteínas Recombinantes / Memoria de título de bioquímico / Licanantasa es la proteína predominante en el secretoma de Acidithiobacillus thiooxidans cuando es cultivada con azufre elemental. Se ha descrito que Licanantasa es capaz de incrementar la recuperación de cobre desde calcopirita cuando se utiliza como aditivo para la biolixiviación. Sin embargo, el mecanismo por el cual se favorece la biolixiviación todavía no es entendido. Por este motivo es de nuestro interés lograr predecir la estructura de Licanantasa, lo que permitirá mejorar la comprensión sobre su función. Mediante un análisis bioinformático se estudió la secuencia de aminoácidos de Licanantasa. Se encontró una gran similitud con la Lipoproteína de Escherichia coli (Lpp) que forma trímeros estables en solución, compartiendo motivos de secreción, procesamiento, estructura hélice alfa y distribución de residuos hidrofóbicos en heptadas que forman un núcleo hidrofóbico, organización clásica de hélices sobre-enrolladas. De esta manera se propuso que la estructura de Licanantasa más probable corresponde a una hélice sobre-enrollada trimérica que estaría estabilizada por interacciones no enlazantes inter-monómero, indiferentes a las condiciones de pH en la que ésta proteína ejerce su función. En este trabajo se abordó el problema utilizando herramientas in silico para la predicción de novo de estructuras oligoméricas, simulaciones de Dinámica Molecular (MD) y exploración del espacio conformacional de proteínas mediante simulaciones de Dinámica Molecular con intercambio de réplicas (REMD). La estructura propuesta se predijo utilizando el algoritmo “Fold and Dock” de Rosetta para la predicción de estructuras oligoméricas. El trímero presentó las características estructurales esperadas: una hélice sobre-enrollada, un dominio “alanine-zipper” y residuos en posición para formar interacciones electrostáticas inter-monómero. Para estudiar la estabilidad estructural se realizaron simulaciones de MD y de REMD utilizando la estructura de Licanantasa, de Lpp y de la mutante con 14 alaninas de Lpp (Ala-14) que posee un dominio "alanine-zipper". Estas estructuras se simularon en sus estados de protonación a pH ácido y neutro. El proceso de desplegamiento fue similar para las tres proteínas y depende principalmente de las interacciones inter-monómeros, y de la conservación de la estructura secundaria. En las simulaciones, Licanantasa presentó el mayor número de contactos hidrofóbicos así como de puentes de hidrógeno que estabilizan la estructura secundaria. Esta mayor interfaz hidrofóbica se debe a su mayor extensión y a la presencia de residuos hidrofóbicos voluminosos en su extremo C-terminal. El mayor número de puentes de hidrógeno que estabilizan la estructura secundaria se debe a que posee una hélice alfa más extensa. De esta manera, Licanantasa presenta la mejor combinación de ambas características dentro de las proteínas estudiadas, requiriéndose una mayor cantidad de energía para producir el desplegamiento. / Licanantase was found as the major component of the secretome of Acidithiobacillus thiooxidans when grown in elemental sulfur. It has been described that Licanantase is able to improve copper recovery from bio-leaching when it is used as additive. However the mechanism by which the bio-leaching rate is enhanced is not yet understood. Because of this our interest is to predict the structure of Licanantase in order to improve the understanding of its role in the bio-leaching process. A bioinformatics analysis was done using the amino acid sequence of Licanantase. Our findings show a great similarity with the Lipoprotein of Escherichia coli (Lpp) which can form stable trimers in solution, sharing secretion motif, processing and alpha helix structure, as well as the distribution of hydrophobic residues in heptads, forming a hydrophobic core, typical of coiled-coil structures. Thus it is proposed that the most probable structure for Licanantase is a trimeric coiled-coil, which would be stabilized by inter-monomer nonbonding interactions, insensitive to pH conditions in which this protein exerts its function. In this work in silico tools were used for de novo prediction of oligomeric structures, Molecular Dynamics (MD) and for the exploration of conformational space by Replica Exchange Molecular Dynamics (REMD) simulations. The proposed structure was predicted using the Rosetta Fold and Dock algorithm for oligomeric structures prediction. The trimer showed the expected structural features: a coiled-coil structure, an alanine-zipper domain and residues in position to form inter-monomer electrostatic interactions. In order to study structural stability, MD and REMD simulations were performed for Licanantase, Lpp and 14-alanine Lpp mutant (Ala-14) which has an alanine-zipper domain. These structures were simulated in its protonation states at acid and neutral pH. The unfolding process was similar for all proteins in study and it depends mainly of inter-monomer interactions and preservation of secondary structure. In simulations, Licanantase showed the greatest number of both hydrophobic contacts and hydrogen bonds that stabilize secondary structure. This greater hydrophobic interface is due to its greater extension and the presence of voluminous hydrophobic residues in its C-terminal end. The greater number of hydrogen bonds that stabilize secondary structure is due to a longer alpha helix structure. Thus, Licanantase shows the best combination of both features among studied proteins, requiring a greater amount of energy to produce unfolding. / Fondap

Made available in DSpace on 2015-04-11T13:47:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 denis de freitas.pdf: 1275633 bytes, checksum: 32965674ec224ae9adc1687ed644f52b (MD5) Previous issue date: 2013-12-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The study of soil as a corrosive medium is considered of great importance, due to the large number of pipes and tanks fitted inside. The deterioration of these structures over the years, can pose a real problem for the economy and for the environment. Several methods have been proposed to study and monitor corrosion processes, such as mass loss tests, solution analysis, electrochemical and microbiological analyzes. In this research we used the AISI 1020 steel due to its chemical composition is similar to that of most steel pipelines - Case Urucu- Coari - Manaus. In this context, it was determined the corrosivity of a characteristic soil in the Amazon region for analytical and biological techniques. The geotechnical characterization of Amazonian soil held by determining the density, liquidity limits and plasticity , and grain size , according to the rules of the Brazilian Association of Technical Standards (ABNT). For the analysis of mass loss worked with fresh samples and autoclaving. For fresh samples were made three kinds of tests: one placed in a jar containing steel 1020 and buried in soil in nature , and the other two samples with steel buried in soil aqueous extract (with and without cleaning steel isopropanol ). Another analysis with two sterile samples. For the calculation of the rate of corrosion (NACE standards -RP -07 -75 and ASTMG1 -90) were performed daily measurements over a period of 30 days. We analyzed the presence of micro-and macronutrients by atomic absorption spectrophotometry in the soil, the concentration of the chemical elements in the soil aqueous extract fluorescence x-rays by total reflection and microbiological analysis to identify the genus and species of corrosive bacteria. The geotechnical results were : a) the density equal to 2.571 g / cm ³ b ) grading curve indicating clay matrix of the order of 76.08 % , and c ) liquid limit of 83 % and equal to 41 % LP, so an IP = 42%. This set of values framed the natural material, according to the classification of the Transportation Research Board (TRB) in group A- 7 on the clay soils. Referring to the analysis of weight loss, it is indicated that severe resolution of the samples according to comparative standard NACE -RP -07 -75, both for fresh samples and for sterilized samples , with one must underline that the samples sterilized obviously had lower rates than in nature . Analyses of soil micro and macronutrients identified elements which give average values for cation exchange capacity presenting colloidal particles that give the clay soil more aggressivel. Since the technique of fluorescence x- rays identified in this study key elements such as S and Cl, elements corrosive agents. Microbiological analysis identified the genus of bacteria Thiobacillus Thiooxidans, which oxidize S (sulfur) or S compounds to sulfate, with simultaneous production of sulfuric acid, which acts as a corrosive agent. In this perspective it appears the good performance of the study of corrosion of AISI 1020 steel in natural clayey soil in the Amazon region. / O estudo do solo como meio corrosivo é considerado de grande importância, em função do elevado número de tubulações e reservatórios instalados dentro do mesmo. A deterioração dessas estruturas, com o passar dos anos, pode representar um problema real para a economia e para o meio ambiente. Diversos métodos têm sido propostos para estudar e monitorar processos de corrosão, tais como: ensaios de perda de massa, análise de solução, análises eletroquímicas e microbiológicas. Nesta pesquisa utilizou-se o aço AISI 1020, devido a sua composição química ser similar aos aços da maioria dos oleodutos e gasodutos caso do gasoduto Urucu-Coari-Manaus. Neste contexto, determinou-se a corrosividade de um solo característico da região amazônica por técnicas analíticas e biológicas. A caracterização geotécnica do solo amazônico realizou-se por meio da determinação da massa específica, limites de liquidez e plasticidade, e granulometria, de acordo com as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Para as análises de perda de massas trabalhou-se com amostras in natura e com esterilização em autoclave. Para as amostras in natura fizeram-se três tipos de análises: uma colocada em um frasco contendo o aço 1020 e enterrada no solo in natura; e as outras duas amostras com o aço enterrado em extrato aquoso do solo (sem e com limpeza do aço com isopropanol). Outra análise com duas amostras esterilizadas. Para os cálculos da taxa de corrosão (normas NACE-RP-07-75 e ASTMG1- 90) realizaram-se medidas diárias em um período de 30 dias. Analisou-se a presença de micro e macronutrientes por espectrofotometria de absorção atômica no solo, a concentração dos elementos químicos no extrato aquoso do solo por fluorescência de raios-x por reflexão total e análise microbiológica para identificação do gênero e espécie de bactérias corrosivas. Os resultados geotécnicos foram: a) a massa específica igual a 2,571 g/cm³; b) curva granulométrica indicando matriz argilosa da ordem de 76,08%; e c) limite de liquidez de 83% e LP igual a 41%, portanto um IP = 42%. O conjunto desses valores enquadrou o material natural, conforme a classificação do Transportation Research Board (TRB), no grupo A-7, relativo aos solos argilosos. Referente à análise de perda de massa, esta indicou que se trata de amostras severas segundo a resolução da norma comparativa da NACE-RP-07-75, tanto para as amostras in natura como para as amostras esterilizadas, havendo um ressalvo de que as amostras esterilizadas apresentaram obviamente taxas mais baixa do que as in natura. As análises de micro e macronutrientes do solo identificaram elementos que conferem valores médios em capacidade de troca catiônica apresentando partículas coloidais que conferem ao solo argiloso maior agressividade. Já a técnica de fluorescência de raios-x identificaram elementos fundamentais para este estudo como S e Cl, elementos agentes de corrosividade. A análise microbiológica identificou o gênero de bactérias Thiobacillus Thiooxidans, capazes de oxidar S (enxofre) ou compostos de S a sulfato, com simultânea produção de ácido sulfúrico, que age como agente corrosivo. Nesta perspectiva verifica-se o bom desempenho do estudo da corrosão do aço AISI 1020 no solo natural argiloso da região amazônica.

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Ingeniera Civil Química. Ingeniera Civil en Biotecnología / Este trabajo se realizó en el Laboratorio de Biohidrometalurgia del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. El objetivo principal de este estudio experimental fue determinar el efecto del metabolismo de bacterias azufre-oxidantes en la corrosión del hormigón influenciada por microorganismos (MIC). La motivación se enmarca en la disminución del impacto ambiental de los proyectos de infraestructura, al aumentar la durabilidad de las estructuras de hormigón, previniendo la componente bacteriana de la corrosión. El hormigón es el sistema constructivo más utilizado y extendido en la actualidad, por lo que el impacto de la corrosión de este es importante en los análisis de costos de distintos proyectos, principalmente en cañerías de hormigón, represas hidroeléctricas y plantas de tratamiento de aguas servidas. En la literatura se encuentran estudios que muestran la presencia de Acidithiobacillus thiooxidans en hormigón corroído sin embargo no existen estudios experimentales que busquen estimar la influencia de la actividad bacteriana en el proceso de corrosión. En la primera etapa, se aislaron e identificaron bacterias desde hormigón corroído, utilizando técnicas de cultivo bacteriano y CARD-FISH, encontrándose presencia de las bacterias azufre oxidantes A. ferrooxidans y A. thiooxidans En la segunda etapa, se realizaron cultivos A. thiooxidans con azufre y cemento endurecido como sustratos, midiendo la concentración en el medio de cultivo de sulfatos por turbidimetría y de ion calcio por absorción atómica, pudiendo concluir que existe una componente bacteriana de la corrosión que acelera el proceso puramente electroquímico, cuya cuantificación no fue parte de este estudio.