Neste trabalho de tese é apresentado um estudo sistemático do crescimento e das propriedades magnéticas e estruturais dos compostos semicondutores magnéticos diluídos (SMD) Zn1-xMnxIn2Se4. Amostras monocristalinas com concentrações de Mn $0leqslant xleqslant 1.00$ foram obtidas pela técnica de transporte químico em fase vapor (CVT). Através de técnicas de difração de raios-X (padrões de pó e diagramas de Laue), estudou-se a evolução da estrutura desde a fase romboédrica do MnIn2Se4, até a fase tetraédrica do ZnIn2Se4. Observou-se a existência de uma fase pura romboédrica para $xgeqslant 0.87$, uma fase pura tetragonal para$xleqslant 0.25$ e uma mistura destas duas fases para x entre 0.67 e 0.35. Espectros de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) foram obtidos em temperaturas T desde 4 K até 300 K, para diversas concentrações de Mn. Todos os espectros têm o pico de absorção principal centrado em g=2. A largura pico a pico da linha de ressonância, $deltaHpp$, decresce com o aumento da concentração de manganês e com o aumento da temperatura. Este comportamento está intimamente relacionado com a interação de troca entre os íons magnéticos. A partir de análises da dependência de $deltaHpp$ com a temperatura se extraíram estimativas para a temperatura de Curie-Weiss, $ heta$ e para a temperatura de congelamento Tf das fases de vidro de spin. Medidas da susceptibilidade magnética em modo DC foram realizadas para temperaturas $2Kleqslant Tleqslant 300K$. Dos dados de alta temperatura (T>100 K), resultaram estimativas para o parâmetro $ heta$, bem como para a concentração x de Mn. Os valores de $ heta$ obtidos destas medidas concordam bem com os obtidos de EPR e foram utilizados para estimar as constantes de troca antiferromagnéticas nos dois extremos de concentração da série. Nas amostras com alta concentração de Mn, $xgeqslant 0.67$, irreversibilidades características de uma transição para uma fase de vidro de spin foram observadas em temperaturas abaixo de 4K. Para melhor caracterizar estas transições, medidas da susceptibilidade AC e DC para diversas freqüências e campos magnéticos foram realizadas em temperaturas entre 2 e 20 K. A susceptibilidade DC em baixos campos mostra picos agudos em Tf ~ 2.5, 3.0 e 3.5 K, respectivamente para as amostras com x=0,67; 0,87 e 1,00. Nas três amostras, observa-se irreversibilidade entre medidas com esfriamento na ausência de campo (ZFC) e em presença de campo (FC). Evidência de um verdadeiro fenômeno de transição de fase é fornecida pelo crescimento da susceptibilidade não linear, $chiNL$, próximo de Tf.. Análises de escala estáticas de $chiNL$ e análises de escala dinâmicas desenvolvidas a partir de dados da susceptibilidade AC resultaram em expoentes críticos consistentes com os obtidos em outros vidros de spin com interação de curto alcance. / This work reports a systematic study on the crystal growth and magnetic and structural properties of the diluted magnetic semiconductors (SMD) Zn1-xMnxIn2Se4. Crystals with Mn concentrations $0leqslant xleqslant 1.00$ were grown by chemical vapour transport (CVT). Through x-ray powder diffraction patterns and Laue diagrams of single crystal we studied the transformation from the layered rhombohedral structure of MnIn2Se4 to the tetragonal structure of ZnIn2Se4. We observe the presence of a purely rhombohedral phase for $xgeqslant 0.87$, a purely tetragonal phase for $xleqslant 0.25$ and a two-phase mixture for x between 0.67 and 0.35. Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy has been performed in the temperature range 4.2 K to 300 K for various concentrations of Mn. All the spectra had the main absorption peak centered at g=2. The resonance peak-to-peak line width, ÄHpp, decreases with increasing concentration of manganese and with increasing temperature. This behavior is intimately related with the exchange interaction between magnetic ions. The analysis of the temperature dependence of ÄHpp resulted in estimates for the Curie-Weiss temperature $ heta$ and for the freezing temperature Tf of the spin glass phase. The DC magnetic susceptibility has been investigated in the range between $2Kleqslant Tleqslant 300K$. The high temperature data (T>100 K) gave estimates for the parameter $ heta$, as well as for the concentration x of Mn. The values of $ heta$ obtained in this way are in good agreement with those obtained from EPR and were used to estimate the antiferromagnetic exchange constants for the two extremes of concentration of the system. For the samples with high concentration of Mn, $xgeqslant 0.67$, irreversibilities characteristic of a spin glass transition have been observed at temperatures below 4K. To better characterize this transition, AC and DC susceptibility measurements for different frequencies and magnetic fields were made in the temperature range between 2 and 20 K. The low field AC susceptibility displayed sharp peaks at Tf ~2.5, 3.0 and 3.5 K for samples with x= 0.67, 0.87 and 1.00, respectively. Irreversibility between zero field cooled (ZFC) and field cooled (FC) DC measurements was observed in the three samples. Evidence of a true phase transition phenomenon is given by the steep increase of the nonlinear susceptibility $chiNL$ when approaching Tf from above. Static scaling analysis of $chiNL$ and dynamic scaling analysis of the AC susceptibility data have been carried out, which yielded critical exponents consistent with those obtained in other spin-glasses with short-range interactions.

Esta dissertação consiste de duas partes: Parte I: Descrição teórica suscinta dos fundamentos da cristalografia de raios-X. Parte II: Resolução de quatro estruturas cristalinas, três complexos de rutênio (capítulos V, VI, VII) e um ligante comumente encontrado em complexos de rutênio, o C28H28O2P2. As estruturas resolvidas foram: 1) C28H28O2P2, Mr= 458.48, triclínico, PI a= 5.826(1), b= 8.862(1), c= 12.517(2)&#197, &#945= 100.29(1), &#946= 102.67(1), &#933= 104.22(1)&#176, V= 592.5(3)&#1973, Z=1, Dx=1.285g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 2.00cm-1, F(000)=242, T=296K, Rint=0.01, R=0.031, Rw=0.030 para 1390 reflexões independentes observadas [I&#62 3 &#959 (I)]. Os átomos P estão a 0.126(1)&#197 do plano formado pelo grupo (CH2)4-. Os anéis fenil são planares dentro da margem de erro experimental. Os átomos P têm uma configuração tetraédrica distorcida. 2) PyH[RuCl4(CO)Py], Mr=430.11, monoclínico, P21/n, a= 7.821(1), b= 10.337(3), c= 19.763(3)&#197, &#946=93.07(1)&#176, V= 1595.5(5)&#1973, Z=4, Dx=1.791g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 14.86cm-1, F(000)=843.9, T=296K, Rint=0.03, R=0.062, Rw=0.063 para 1478 reflexões independentes observadas [I&#62 3&#959 (I)]. A estrutura é composta essencialmente por dois planos perpendiculares entre si; um formado pelos quatro átomos de cloro (com ângulo de aproximadamente 90&#176 entre si), o outro pelos grupos Py e carbonila e o átomo de Ru na intersecção destes. O complexo tem carga líquida negativa, sendo necessário a presença do grupo PyH (com carga líquida positiva), para a estabilização do cristal. 3) PyH(RuCl4Py2), Mr= 481.20, monoclínico, P21/n, a= 8.080(7), b= 22.503(7), c= 10.125(6)&#197, &#946= 93.19(6)&#176, V= 1838(2)&#1973, Z=4, Dx= 1.739g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 13.06cm-1, F(000)=959.9, T=296K, Rint=0.03, R=0.038, Rw=0.039 para 1553 reflexões independentes observadas [I&#62 3&#959 (I)]. Esta estrutura é bastante similar com a 2) descrita acima, ou seja, é composta essencialmente por dois planos perpendiculares entre si; um formado pelos quatro átomos de cloro (com ângulo de aproximadamente 90&#176 entre si), o outro pelos dois grupos Py e o átomo de Ru na intersecção destes. Pelo mesmo argumento usado acima, há um grupo PyH (com carga líquida positiva) no cristal. 4) [RuCl2(MeIm)2(CH3OH)(CO)], Mr= 396.24, triclínico, PI, a= 8.609(3), b= 8.060(3), c= 10.581(4)&#197, &#945= 77.78(3), &#946= 88.43(3), &#933= 66.88(3)&#176, V= 740.4(5)&#1973, Z=2, Dx= 1.777g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 12.80cm-1, F(000)=386, T=296K, Rint=0.004, R=0.025, Rw=0.027 para 2489 reflexões independentes observadas [I&#62 3&#959 (I)]. As distâncias e ângulos médios das ligações dos quatro complexos aqui descritos são comparados entre si e com mais quatro complexos no capítulo VII. / This work consists of two parts: Part I: A brief theoretical description of the basic principles of X-ray crystallography. Part II: Resolution of the four crystal structures; three ruthenium compounds (chapter V, VI, VII) and a ligand commonly found in ruthenium complexes, C28H28O2P2. The structures resolved were: 1) C28H28O2P2, Mr= 458.48, triclinic, PI a= 5.826(1), b= 8.862(1), c= 12.517(2)&#197, &#945= 100.29(1), &#946= 102.67(1), &#933= 104.22(1)&#176, V= 592.5(3)&#1973, Z=1, Dx=1.285g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 2.00cm-1, F(000)=242, T=296K, final R=0.031 for 1390 independent observed reflections. The P atoms 0.126(1)&#197 away from plane formed by (CH2)4-. Both phenyl rings are planar to within experimental accuracy. The P atom has a distorced tetrahedral configuration. 2) PyH[RuCl4(CO)Py], Mr=430.11, monoclinic, P21/n, a= 7.821(1), b= 10.337(3), c= 19.763(3)&#197, &#946=93.07(1)&#176, V= 1595.5(5)&#1973, Z=4, Dx=1.791g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 14.86cm-1, F(000)=843.9, T=296K, Rint=0.03, final R=0.062, Rw=0.063 for 1478 independent observed reflections [I&#62 3&#959 (I)]. The structure is essentially composed of two perpendicular planes; one consisting of four chlorine atoms (in a square-planar arrangement), and a second plane composed of Py and carbonyl groups, with the ruthenium atom at intersection of them. The molecules have a net negative charge and the presence of the PyH group (with net positive charge), is necessary for crystal stabilization. 3) PyH(RuCl4Py2), Mr= 481.20, monoclinic, P21/n, a= 8.080(7), b= 22.503(7), c= 10.125(6)&#197, &#946= 93.19(6)&#176, V= 1838(2)&#1973, Z=4, Dx= 1.739g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 13.06cm-1, F(000)=959.9, T=296K, Rint=0.03, final R=0.038, Rw=0.039 for 1553 independent observed reflections [I&#62 3&#959 (I)]. This structures is very similar to that described in 2) above, being essentially composed of two perpendicular planes; one composed of four chlorine atoms (in a square-planar arrangement), and the other composed of two Py groups, with the ruthenium atom at the intersection of them. For the reason given above, there is one PyH group (with positive liquid charge) in the crystal. 4) [RuCl2(MeIm)2(CH3OH)(CO)], Mr= 396.24, triclinic, PI, a= 8.609(3), b= 8.060(3), c= 10.581(4)&#197, &#945= 77.78(3), &#946= 88.43(3), &#933= 66.88(3)&#176, V= 740.4(5)&#1973, Z=2, Dx= 1.777g.cm-3, &#955(M&#959K&#945)=0,71073&#197, &#956= 12.80cm-1, F(000)=386, T=296K, Rint=0.004, final R=0.025, Rw=0.027 for 2489 independent observed reflections [I&#62 3&#959 (I)]. In chapter VII, the average inter-atomic distances and angles for the four compounds are compare one with another and with four previously determinate structures.

Com o objetivo de descobrir moléculas com atividade inibitória contra enzimas alvo de tripanosomatídeos, as estruturas cristalográficas da enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase em complexo com dois análogos de 1,3-bisfosfoglicerato (compostos 30 e 33) foram determinadas por difração de raios X, estudos de modelagem molecular foram realizados e o gene xprt (xantina fosforibosiltransferase) de Leishmania major foi clonado e super-expresso em Escherichia coli, e a enzima correspondente foi purificada e caracterizada cinéticamente. O complexo gGAPDH-33 foi determinado até 2,5A e revelou como esse análogo do intermediário tiocetal se liga na enzima. O modelo final da proteína com o inibidor foi refinado utilizando um conjunto de dados com 97,5% de completeza, com um R final de 0,20. Essa estrutura cristalográfica fornece a primeira evidência experimental do mecanismo flip-flop, que descreve como o substrato se desloca do sítio de ligação do fosfato inorgânico para o sítio do fosfato orgânico. O complexo gGAPDH-30 foi determinado até 2,75A de resolução, a partir de um conjunto de dados com 92,4% de completeza e revela o modo de interação dessa classe de inibidores com a gGAPDH. O modelo final apresenta R igual a 0,19. Essa estrutura foi utilizada para estudos de modelagem molecular que explicam a diferença de atividade dessa classe de inibidores entre a gGAPDH de Trypanosoma cruzi e de Trypanosoma brucei. Com relação a XPRT de L. major, essa enzima apresenta uma grande afinidade por hipoxantina, quando comparada a enzima homóloga de L. donovani. Com a finalidade de tentar entender esse comportamento, estudos de modelagem por homologia estão sendo realizados. / Aiming at discover molecules with good inhibitory activity against tripanosomatides enzymatic targets, the crystallographic structures of glyceraldehydes-3-phosphate dehydrogenase in complex with 1,3 bisfosfoglyceric acid analogues (30 and 33)were solved, molecular modeling studies were undertaken and xprt (xanthine phosphorybosil transferase) gene from Leishmania major was cloned and over-expressed in Escherichia coli. The enzyme thus obtained was purified and kinetically characterized. .gGAPDH-33 complex, up to 2,5A resolution revealed the tioketal intermediate binding mode. The final model was refined to R 0.20 from a 97,5% completeness dataset. The crystallographic structure gives, for the first time, experimental evidence for the flip-flop mechanism, which describes how the substrate goes from inorganic-phosphate binding site to substratephosphate binding site. gGAPDH-30 complex, solved to 2,75A resolution, revealed the inhibitor binding mode. The final model has R= 0,19 and was refined from a 92,4% completeness dataset. This structure was used as the framework upon which modeling studies were performed. Modeling results suggest why these inhibitors show a different inhibitory profile against Trypanosoma brucei and Trypanosoma cruzi. L. major XPRT shows a high affinity for hypoxanthine, an alternative substrate, when compared to L. donovani XPRT, aiming at understand this behavior homology modeling studies are currently under progress.

Como parte do principal programa do Laboratório de Cristais Iônicos do Departamento de Física Nuclear do Instituto de Física da Universidade de São Paulo, foi estudado no presente trabalho o mineral natural de cordierita, de fórmula química (Mg,Fe)(Al4Si5O18) . nH2O, amostra esta de Vana, oriunda da Bahia. O trabalho teve como enfoque as propriedades de termoluminescência (TL) e de ressonância paramagnética eletrônica (EPR). Foram obtidas curvas de emissão TL de uma amostra com dose adicional de 50 Gy no aparelho leitor montado no LACIFID, e outra de uma amostra com dose adicional de 2000 Gy no aparelho leitor do fabricante Daybreak Nuclear. As duas curvas apresentam um pico único aparente em torno de l50°C, estendendo-se de 50°C a 250°C. A curva de emissão TL da amostra com dose adicional de 2000 Gy apresentou um ombro muito pouco eminente entre 200\"C e250\"C, indicando a presença de outro pico nessa região. As amostras de cordierita com doses adicionais entre 50 Gy e 5000 Gy deram origem a curvas de emissão TL que mostram que deve haver um pico em torno de 100°C, instável à temperatura ambiente, e que quando é feita a leitura TL imediatamente após a irradiação das amostras, esse pico cresce muito rapidamente, dando a impressão de que o pico em 150°C deslocou-se para temperaturas menores. Na representação gráfica linear, a intensidade TL em função da dose é dada por uma curva exponencial do tipo I = I0[1 - exp (-D/DS)], onde I0 é a intensidade TL de saturação e DS a dose a partir da qual começa a saturação. No presente caso, para o pico TL em torno de 100°C, foram obtidos I0 ~- 4,6x105 em unidades arbitrárias, e Ds ~ 2000 Gy. Na escala logarítmica, obtém-se uma reta paralela à da linearidade, isto é, o pico TL em 100°C cresce linearmente com a dose. No entanto, o pico no intervalo 145°C 150°C apresenta supralinearidade; não muito acentuada, mas desde baixa dose (menos de 10 Gy), tornando-se sublinear em aproximadamente 800 Gy. O recozimento a uma temperatura de 600°C por uma hora antes da irradiação (no caso 500 Gy), provocou um aumento na sensibilidade do pico em 100°C, enquanto que com o recozimento a750°C por uma hora, a intensidade TL em 125°C é que sofreu aumento, e com o recozimento a 900°C por uma hora o que sofre aumento na intensidade é o pico no intervalo 145-150°C, de tal modo que dá a impressão de que o pico TL se desloca de 100°C para 150°C com o tratamento térmico de 600°C a 900°C por uma hora. O tratamento térmico isócrono a 72°C, 96°C, 116°C, 136°C, 150°C, 176°C, 196°C, 216°C, 228°C, 240°C, 260°C, 280°C e 300°C, mostrou que deve haver picos TL nos intervalos 130°C 140°C, 150°C 170°C, 210°C 220°C, 250°C 260°C e em 360°C. Com a deconvolução da curva de emissão, temos a confirmação desses picos. A determinação dos parâmetros E e s, relativos ao pico em torno de 145°C das curvas de emissão TL das Figuras VII-2 (a) e (b), foi feita usando o método de duas taxas de aquecimento, com o seguinte resultado: E = 1,305 eV e s = 3,569x1014 s-1. O método de E x Tstop desenvolvido por McKeever (1985), resultou, por outro lado, em vários patamares de energia, indicando vários picos nas regiões de 70-90°C, 95-105°C, 115-118°C, 132-138°C, 155-165°C, 175-195°C. O método de deconvolução da curva de emissão, introduzido por Gomez - Ros et al (1998), mostrou a existência de picos TL em 144°C (E = 0,98 eV; s = 1,715 x 1011 s-1), 178°C (E = 0,995 eV; s = 2,792x1010 s-1), 214°C (E = 1,13eV; s = 1,026 x 1011 s-10), 249°C (E = 1,15 eV; s = 2,323 x 1010 s-1) e 368°C (E = 1,19 eV; s = 2,824x108 s-1). O espectro de EPR da amostra natural apresentou: na região entre 2000 e 3600 Gauss, seis linhas características de Mn2+; em 1500 Gauss, a linha de Fe3+; e centrada em 3400 Gauss, a linha larga devido à interação dipolar de Fe3+. Outras linhas não foram identificadas. O tratamento térmico a 600°C por uma hora não fez se apresentarem novas linhas ou causou supressão de algumas, mas a linha de interação dipolar sofreu um aumento considerável, indicando que o tratamento térmico causou a transformação de Fe2+ em Fe3+, liberando elétrons. / The Ionic Crystals Laboratory at Physics Institute of the Sao Paulo University investigates, as its main research project, studies of physical properties of available natural Brazilian minerals of silicates. In the present work, thermoluminescense and electron paramagnetic resonance properties of cordierite, (Mg,Fe)(Al4Si5O18) . nH2O, from Vana, Bahia State have been investigated. Being natural mineral, a x-ray fluorescence analysis has been conducted, finding first of all 47 ,77 mol % of SiO2, 31,70 of Al2O3, 7,52 of MgO and 8,31 mol % of FeO, as basic component, of the cordierite crystal, and 0,287 mol% of MnO, 0,84 mol% of Na2O, 0,46 mol% CaO, 0,3 mol% K2O, 0,022mol% of TiO2 and several others in smaller concentration. Glow curves, one of a natural sample with 50 Gy additional -dose, registered in a indigenous TL reader and the other one of a natural sample irradiated to 2000 Gy additional dose obtained in Daybreak TL reader. Both glow curves are characterized by a very broad (from 50°C to 250°C) curve peaked at 150°C. The second glow curve, presents a light shoulder around 200 to 250°C. Anyway, in such a case, one expects more than two peaks composing that broad glow curve. The cordierite samples irradiated with different additional -doses in the range 50 - 5000 Gy, have originated TL glow curves that demonstrate the possible existence of a peak around 100°C, unstable in ambient temperature, but if it is read soon after irradiation, the glow curves show this peak increasing quickly, appearing that the peak around 150°C shifted itself toward smaller temperatures. In the linear representation, the TL intensity as function of the dose, is given by an exponential curve in the form I = I0[ - exp(-D/Ds)], where I0 is the TL saturation intensity and Ds is the dose of the beginning of the saturation. In the present case, I0 ~ 4,1 x 105 (arbitrary units) and Ds ~ 2000 Gy were obtained. In the logarithmic scale, it has been obtained a parallel to straight line of linearity for the 100°C TL peak. However, the peak TL around 145-150°C, presents supralinearity, not much pronounced, from low doses (below 10 Gy) up to 800 Gy; after that, becomes sublinear. The pre-irradiation annealing at 600°C/1h, has provoked an enhancement of sensibility of the 100°C peak; the pre-irradiation annealing at 750°C/1h has originated an enhancement of TL intensity of the 125°C peak; at 900°C/1h has originated an enhancement of TL intensity of the peak around 145-150°C; as consequence the TL peak seems to shift from 100°C to 150°C. The isochronous thermal treatment at 72°C, 96°C, 116°C, 136°C, 150°C, 176°C, 196°C, 216°C, 228°C, 240°C, 260°C, 280°C and 300°C, has shown the possible existence of TL peaks in the ranges 130°C 140°C, 150°C 170°C, 210°C 220°C, 250°C 260°C and at 360°C. The glow curve deconvolution calculation confirms the presence of these peaks. The determination of the parameters E and s, relative to peak around 145°C of the glow curves - Figures VII.2 (a) and (b) - was done by the method of two heating rates, and resulted: E ~ 1,305 eV and s ~ 3,569 x 1014 s-1. The E x Tstop method, developed by McKeever (1995), gives, on the other hand, several plateaus, indicating several peaks in the ranges 70-90°C, 95-105°C, 115-118°C, 132-138°C, 155-165°C, 175-195°C. E - values can be inferred from each plateau. The glow curve deconvolution, method developed by Gomez - Ros et al. (1998), has shown the existence of TL peaks at 144°C (E = 0,98 eV; s = 1,715 x 1011 s-1), 178°C (E = 0,995 eV; s = 2,792x1010 s-1), 214°C (E = 1,13eV; s = 1,026 x 1011 s-10), 249°C (E = 1,15 eV; s = 2,323 x 1010 s-1) e 368°C (E = 1,19 eV; s = 2,824x108 s-1). The EPR spectrum of the natural sample has presented in the interval of 3000 to 3600 Gauss 6 characteristic lines of Mn2+, the line of Fe3+ at 1500 Gauss and a broad line centered at 3400 Gauss owing to dipolar interaction of Fe3+. Other lines were not identified. The thermal treatment at 600°C/1h did not produce new EPR lines, neither suppressed other ones. On the other hand, the dipolar interaction line had a considerable increment, indicating that with the thermal treatment there happened the conversion from Fe2+ to Fe3+, releasing electrons, since the broad line around 3400 Gauss, due to dipolar interaction of Fe3+ - ions increased with this heat treatment.

Os receptores nucleares constituem uma superfamília de fatores de transcrição regulados pela interação com hormônios. Esta superfamília inclui, por exemplo, os receptores de hormônio tireoidiano, estrogênio, androgênio, glicocorticóide e mineralocorticóide. Neste trabalho, empregamos técnicas de biologia estrutura e bioinformática para estudar as interações entre alguns dos membros da família de receptores nucleares e seus respectivos ligantes. Para o receptor de hormônio tireoidiano, foi demonstrado, através da análise das estruturas cristalográficas das duas isoformas do receptor ligados aos tiromimético Triac, que os componentes entálpicos visíveis nas estruturas não explicam a seletividade do ligante. Dados de dinâmica molecular confirmaram que a seletividade do hormônio tem um importante componente entrópico. Empregando a técnica de dinâmica molecular, estudamos a ligação do receptor de mineralocorticóide humano à aldosterona, ao cortisol, à espironolactona e à cortisona e simulamos ainda o efeito da mutação S810L, conhecida por converter a atividade antagonista da cortisona e da espironolactona em agonista. A análise das simulações revelou um perfil de ligações de hidrogênio similar na ligação do receptor selvagem ao cortisol e à aldosterona. A cortisona perde, por conta da inserção de uma hidroxila na posição 11, uma ligação de hidrogênio importante com a Asn770 e, por isso, tem menor energia potencial de ligação. A espironolactona perde a mesma ligação de hidrogênio ao mesmo tempo em que aumenta o número de contatos de van der Waals pela inserção do grupo tioacetil na posição 7. A mutação S810L simulada no complexo com cortisona, cortisol e espironolactona não interfere no padrão de ligações de hidrogênio estabelecidas entre o receptor e os ligantes, mas altera a mobilidade de uma das regiões propostas como rota de dissociação. Propomos, portanto, que a mutação interfere na cinética de dissociação dos ligantes e não no padrão de interações estabelecidas no equilíbrio. Simulações de dissociação induzida do ligante confirmam esta proposição. Na última etapa, utilizamos os modelos experimentalmente determinados para o receptor ativado por proliferadores peroxissomais gama para a busca de novos ligantes através da técnica de docking molecular. Neste trabalho, utilizamos uma base de dados com aproximadamente um milhão de compostos. Destes, quatro foram selecionados após o docking molecular e testados experimentalmente. Um dos compostos testados se mostrou ativo neste receptor, apresentando uma atividade de 60-70% da atividade da rosiglitazona, conhecido agonista total do PPARg. / Nuclear receptors are a superfamily of hormone-regulated transcriptional factors. This superfamily includes, for example, the receptor for thyroid hormone, estrogen, androgen, gluco and mineralocorticoid. In this work, we used structural biology and bioinformatic tools to study the interactions between some members of the nuclear receptor superfamily and its respective ligands. We showed by the analysis of the crystal structures of both thyroid hormone receptor isoforms bound to the thyromimetic Triac that the enthalpic components visible in the structures do not explain the ligand selectivity. Molecular dynamics simulation data confirmed later that the hormone selectivity has an important entropic component. Using the molecular dynamics simulation, we studied, in a second stage, the interaction between the human mineralocorticoid receptor bound to aldosterone, cortisol, spironolactone and cortisone and also simulated the effects of the mutations S810L, known to convert the antagonist properties of spironolactone and cortisone in an agonist activity. The analysis of the simulations showed a similar profile in hydrogen bonds established between the wild type receptor bound to cortisol and aldosterone. Cortisone looses an important hydrogen bond with Asn770 because of the insertion of a carbonyl group in the 11 position and shows a decreased binding potential energy. Spironolactone loses the same interaction but has an increased number of van der Waals contacts because of the insertion of a tioacetyl group in the 7 position. The mutant S810L simulated in complex with cortisol, cortisone and spironolactone showed that the mutation do not interfere with the hydrogen bond profile established between the receptor and the ligands but changes the mobility of a region in the receptor previously proposed as a ligand dissociation route. Ligand unbinding simulations through steered molecular dynamics (SMD) confirm that aldosterone and cortisol unbind differentially and the mutation S810L alters the unbinding profile. We then propose that the mutation changes the kinetics of ligand association/dissociation without changing the profile of the interactions established in the equilibrium. In the last stage, we used the experimentally determined structural model of the peroxissome proliferator-activated receptor gamma to search for novel ligands using the molecular docking technique. For this work, we used a database containing about 1 million compounds. Among those, four compounds were selected after the docking computation and experimentally tested. One of these compounds was found to be active in the receptor, showing about 60-70% of the agonistic activity of rosiglitzone, a known PPARg total agonist.

Fazemos parte de um cenário mundial em que o esgotamento das fontes de energias fósseis atrelado à poluição gerada por esse uso, preocupam os diferentes setores do comércio, da indústria, do governo e das instituições em defesa do meio ambiente. Nesse sentido, a busca por novas fontes energéticas renováveis tem dirigido diversas pesquisas, além de drenar bilhões de dólares em investimentos. Uma das linhas de pesquisa mais importantes é a da produção do etanol de segunda geração (2G), um etanol produzido a partir dos resíduos gerados na produção do etanol de primeira geração. No caso do Brasil, esses resíduos compreendem principalmente a palha e o bagaço de cana-de-açúcar; essa biomassa é formada majoritariamente por celulose (∼45%), hemicelulose (∼25%) e lignina (∼20), e sua hidrólise envolve pré-tratamentos adequados e uso de enzimas que agem especificamente em seus alvos. Dessa forma, a produtividade de etanol aumenta, sem necessariamente ampliar áreas de cultivo. Essa vertente é muito promissora, porém os custos ainda são relativamente altos e a aplicabilidade depende bastante de adaptações do setor industrial e aprimoramentos na produção em si (atividade específica das enzimas e sua ação sinérgica). O objetivo principal deste projeto é reconhecer e mapear as bases moleculares que comandam a atividade da enzima xilose isomerase (XI), que converte xilose (presença majoritária na hemicelulose) em xilulose, possibilitando a utilização desta por Saccharomyces cerevisiae (já que a xilose não é fermentescível), para obtenção do etanol de segunda geração como produto final. Para isso, foi realizada uma busca extensiva de genes de diversos microrganismos, que codifiquem para XI, e que essas ainda não possuam estruturas resolvidas publicadas. A maioria das ORFs (Open Reading Frame, do inglês), ou regiões codificadoras, foram amplificadas, clonadas em vetores específicos e transformadas em bactérias Escherichia coli Rosetta (DE3). Parte dessas cepas transformadas resultaram na produção da XI de interesse. Com isso, foi possível obter cristais e iniciar a resolução de estruturas cristalográficas. Esses resultados foram cruzados e correlacionados com os de atividade enzimática, cinética química e estabilidade térmica, fornecendo boa perspectiva para o entendimento das bases moleculares que regem a atividade xilose isomerásica. / We are part of a world scenario in which the depletion of fossil energy sources linked to the pollution generated by this use, concern the different sectors of commerce, industry, government and institutions in defense of the environment. In this regard, the search for new renewable energy sources has headed many researches, besides generating billions of dollars in investments. One of the most important research lines is the production of second generation ethanol (2G), an ethanol produced from the waste generated in the production of the first generation one. In the case of Brazil, these residues mainly include sugar cane straw and bagasse. This biomass is mostly composed of cellulose (∼45%), hemicellulose (∼25%) and lignin (∼20), and its hydrolysis involves adequate pre-treatments and the use of enzymes that specifically act on their targets. In this way, ethanol productivity increases without necessarily expanding growing areas. This aspect is very promising, but the costs are still relatively high and the applicability badly depends on adaptations of the industrial sector and improvements in the production itself (specific activity of the enzymes and their synergistic action with others). The main goal of this project is to recognize and map the molecular bases that control the activity of the enzyme xylose isomerase (XI), which converts xylose (the mostly present carbohydrate in hemicellulose) into xylulose, allowing its use by Saccharomyces cerevisiae (since xylose is not fermentable), to obtain the second generation ethanol as final product. To reach this, an extensive search of genes of several microorganisms, that code for XI, and still do not have solved high resolution structures published are carried out. Most ORFs (Open Reading Frames) were amplified, cloned into specific vectors and transformed into Escherichia coli Rosetta (DE3) bacteria. Some of these transformed strains leaded to the production of XI of interest. Furthermore, it was possible to obtain protein crystals and to start trying to solve crystallographic structures. These results were cross - checked and correlated with those of enzymatic activity, chemical kinetics and thermal stability, providing a good perspective for understanding the molecular bases which govern isomerase activity.

As galectinas, proteínas que compartilham características como afinidade por ?-galactosídeos e a presença de um domínio de reconhecimento ao carboidrato (CRD), tem como importante papel a decodificação de mensagens moleculares. As galectinas são encontradas em uma grande variedade de células e tecidos animais e estão envolvidas em diversos processos celulares relacionados a resposta imune e inflamatória. O grupo tandem-repeat das galectinas é formado por proteínas que apresentam dois CRDs distintos (CRD1 e CRD2) conectados por um peptídeo de ligação, ao qual pertencem as galectinas-4 e -12 humanas, alvos de nosso estudo. Durante o desenvolvimento do presente projeto foram utilizadas abordagens multidisciplinares através de técnicas biofísicas, cristalográficas, computacionais e imunoquímicas. Foi iniciado o estudo de caracterização estrutural da galectina-4 humana (hGal4) e seus domínios hGal4-CRD1 e hGal4-CRD2, de forma independente, através da produção heteróloga das proteínas e ensaios de estabilidade térmica e cristalização. As estruturas cristalográficas dos domínios foram determinadas a 1,48 e 2,46 Å de resolução, respectivamente e utilizadas para a construção de um modelo para a hGal4. Com base nos estudos de dinâmica molecular e estabilidade térmica foi possível propor um modelo de interação entre os CRDs através do peptídeo de ligação. Ensaios de dinâmica da hGal4 com LacNAc sugeriram uma diferença de plasticidade dos CRDs no reconhecimento do ligante. Foram também realizadas incessantes tentativas de desenvolver um protocolo de expressão heteróloga para as isoformas e domínios da galectina-12 humana (hGal12). Como resultado, observamos uma alta tendência à formação de corpos de inclusão e agregados resistentes a desnaturação, além da susceptibilidade ao ataque proteolítico. Os modelos estruturais dos domínios da hGal12 não permitiram identificar nenhuma característica que justificasse o comportamento das proteínas. Foram realizados estudos de localização celular em células HL-60 e foi possível identificar a presença da hGal12 na superfície das gotas de lipídio, organelas responsáveis pelo armazenamento de energia e o processo de catabolismo celular. A alta insolubilidade observada para as isoformas e domínios da hGal12, a sua localização em gotas de lipídeos, a divergência evolutiva da hGal12 quando comparada com outras galectinas do mesmo grupo e incluindo o fato de um dos CRDs não apresentar os requerimentos estruturais básicos para ligar ?-galactosídeos, nos leva a especular se essa proteína estaria, na verdade, sendo expressa como parte de um heterocomplexo proteico, que estabilizaria a estrutura da hGal12 e a endereçaria para as gotas de lipídeo. Em nossa hipótese, o domínio hGal12-CRD2 poderia ter evoluído para favorecer a interação com outros parceiros macromoleculares. Devido ao importante papel desempenhado pelas galectinas em inúmeros processos celulares, os resultados aqui obtidos representam uma importante contribuição no entendimento do papel que as galectinas hGal4 e hGal12 exercem nos diferentes eventos celulares, além de fornecem ferramentas experimentais para desenvolvimento de futuros estudos funcionais. / Galectins are proteins that share characteristics such as affinity for ?-galactosides and the presence of a carbohydrate recognition domain (CRD). They belong to a family of proteins that display the important role of decoding molecular messages. Galectins are found in a variety of cell types and are involved in several biological phenomena related to immune response and inflammation. The tandem-repeat group of galectins consists of proteins with two distinct CRDs (CRD1 and CRD2) connected by a peptide linker, in which belong galectins-4 and -12, targets of our study. During the development of the present project a multidisciplinary approach was used including the use of biophysical, crystallographic, computational and immunochemical techniques. The structural characterization of human galectin-4 (hGal4) and its hGal4-CRD1 and hGal4-CRD2 independent domains was initiated by their heterologous protein production, thermal stability and crystallization assays. The crystallographic structure of domains were determined at 1.48 e 2.46 Å resolution, respectively, and used for constructing a model for hGal4. Based on molecular dynamics and thermal stability studies we propose a model of interaction between CRDs mediated by linker peptide. Dynamics simulation of hGal4 with LacNAc suggested a difference in plasticity between CRDs and ligand recognition. In addition, several attempts have been made towards the development of a protocol for expression of isoforms and independent domains from human galectin-12 (hGal12). As result, we observed a high tendency to body inclusion formation and denaturing resistant aggregates, besides high susceptibility to proteolytic attack. Structural models for the hGal12 domains did not allow the identification of any feature to justify proteins behavior. Cell location studies in HL-60 cells were performed and hGal12 was found to be located on the surface of lipid droplets, organelles responsible for energy storage and catabolism. The high insolubility displayed by isoforms and domains from hGal12, together with its location on lipid droplets, the evolutionary divergence of hGal12 compared to tandem-repeat proteins, and the fact that hGal12-CRD2 does not present the structural requirements for ?-galactosides binding, suggest that hGal12 is, in fact, expressed as part of a protein complex that could both stabilize hGal12 structure and guide it to the lipid droplets. In our hypothesis, the hGal12-CRD2 could have evolved in order to favor the interaction with other macromolecular partners. Due to crucial roles displayed by galectins in innumerous biological process, we believe that our results represent an important contribution for the understanding of hGal4 e hGal12 proteins roles within the cell, besides providing experimental tools for the development of further functional studies.

A maioria dos medicamentos é formulada com excipientes e ingredientes farmacêuticos ativos (IFAs) na forma de sólidos por uma série de razões tais como facilidade de dispensação, estabilidade do medicamento, maior tempo de concentração plasmática da droga após dosagem, etc. Porém as formulações que se utilizam de IFAs sólidos possui um fato importante a ser relatado e, com destaque ultimamente, que é o fenômeno do polimorfismo, definido como a capacidade de um mesmo composto se arranjar de duas ou mais formas distintas no estado sólido, o que pode causar diferenças nas suas propriedades físicas e, consequentemente, acarretar sérios problemas para quem se utiliza destes medicamentos devido a variações inadvertidas da concentração sérica do IFA. O alendronato de sódio é um fármaco muito utilizado para o tratamento da osteoporose, doença relacionada com o desgaste do tecido ósseo e que acometem, em sua maioria, mulheres pós-menopausa. A literatura tem reportado diferentes polimorfos, ou formas sólidas, desse fármaco. Nesse trabalho foram estudadas duas dessas formas cristalinas, a anidra e a triidratada. Os estudos realizados demonstraram que as técnicas de DRXP (difração de raios X por pó), IV (infravermelho), DSC (calorimetria exploratória diferencial) e TG/DTA (análise termogravimétrica diferencial) foram capazes de, individualmente, diferenciar as duas formas. Assim, escolheu-se a DRXP para o estudo de duas amostras de matéria-prima e três medicamentos comerciais o referência (R), genérico (G) e o Similar (S) do alendronato de sódio. Os resultados obtidos comprovaram que a forma presente nas cinco amostras era a triidratada, a qual é a forma cristalina preconizada pela USP 34. Os resultados comprovaram ainda não haver indícios da presença da forma anidra. Com a avaliação de interconversão de fases entre as formas notou-se que a conversão da forma triidratada em anidra ocorre de forma mais rápida do que o mencionado na literatura e também a conversão da forma anidra em triidratada ocorre de maneira instantânea quando em presença de água. Os resultados mostraram ainda que a interconversão de fase se dá com modificação da estrutura cristalina. Assim, nesse trabalho foi proposto, pela primeira vez, um mecanismo de transição de fase cristalográfica envolvendo o processo de hidratação/desidratação do alendronato de sódio. Outro resultado relevante dessa dissertação foi à proposta de um método de quantificação alternativo do alendronato de sódio por meio de fotometria de chama. O método desenvolvido e validado, foi posteriormente aplicado no estudo da solubilidade em equilíbrio e da dissolução intrínseca discriminatória das duas formas do alendronato de sódio. Entre os meios testados, observou-se diferença significativa da solubilidade em equilíbrio entre as duas formas apenas em tampão acetato pH 6,0 (isento de íons sódio). Nesse meio foi realizada a dissolução intrínseca que mostrou ser discriminatório entre as formas. / Most drugs are formulated with excipients and active pharmaceutical ingredients (APIs) in solid for a number of reasons such as ease of dispensation of the medicine stability, longer duration of plasma drug concentration after dosing, etc. But the formulations that use solid IFAs have an important fact to be reported and, especially lately that is the phenomenon of polymorphism, defined as the ability of a compound to get the same two or more distinct solid state forms, which may cause differences in its physical properties and hence cause problems for those using these drugs due to inadvertent variations in serum concentration of the API. Alendronate sodium is a drug widely used for the treatment of osteoporosis related illness wear bone tissue and that affects mostly postmenopausal women. The literature has reported different polymorphs, or solid forms of this drug. In this work were study two of these crystalline forms, anhydrous and the trihydrate. The studies demonstrated that the XRPD technique (X-ray diffraction powder), IR (infrared), DSC (differential scanning calorimetry) and TG/DTA (differential thermogravimetric analysis) were able to individually distinguish between the two forms. Thus we chose to study XRPD for two samples of raw material and three commercial reference drug (R), generic (G) and similar (S) of sodium alendronate. The results showed that the form present in the five samples was trihydrate, which the crystalline form is recommended by USP 34. The results also have shown no evidence of the presence of anhydrous form. With the assessment phases interconversion between the forms was noted that the conversion of trihydrate in anhydrous form occurs faster than mentioned in the literature and also the conversion of the anhydrous form of trihydrate occurs instantaneously when the presence of water . The results also showed that the phase interconversion occurs with modification of the crystalline structure. Thus, this work was proposed for the first time, a crystallographic phase transition mechanism involving the process of hydration / dehydration of sodium alendronate. Another important result of this dissertation was the proposal of an alternative method of quantification of alendronate sodium by flame photometry. The developed and validated method was subsequently applied to the solubility of study in balance and discriminatory intrinsic dissolution of the two of alendronate sodium forms. Among the tested media, there was a significant difference in the solubility equilibrium between the two forms only in acetate buffer pH 6.0 (sodium free ions). The intrinsic dissolution showed discriminate between that forms this medium was performed. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

No presente trabalho foram sintetizadas amostras de hidroxiapatitas carbonatadas nanométricas (HAC) pelo método de precipitação em meio aquoso, com diferentes concentrações de carbonato, [Ca10-x(PO4)6-x(CO3)x(OH)2-x], na faixa 0 ≤ x ≤ 2. As amostras foram submetidas a tratamento térmico nas temperaturas de 500, 700 e 1000 ºC para estudo de possíveis transições de fase e comportamento térmico. Utilizou-se a Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho (FTIR), Espectroscopia Raman, Análises Térmicas (TG-DTA), Microscopia de Transmissão por Varredura (STEM), Microscopia de Força Atômica (AFM) e Análise Elementar (AE) para a caracterização das HACs. Foram realizados refinamentos dos difratogramas pelo método de Le Bail, para investigação da estrutura e microestrutura cristalinas. A quantidade de CO3²- presente nas amostras foi determinada indiretamente pelas técnicas de AE, IV e TG. Foi sugerido por DTA e AE, que para as amostras com X < 0.92 o carbonato encontra-se no sítio PO4³- e para as amostras com X ≥ 0.92 o carbonato foi encontrado tanto no sítio do PO43- quanto no sítio do OH-. Através das medidas de AFM foi visto que o tamanho de cristalito obtido é próximo ao tamanho de cristalito nas direções “ab”, obtidos pelo refinamento. Por AFM foi visto grande quantidade de material amorfo, corroborando com o fundo visto nos difratogramas. Foi verificado que a amostra HC0.00 sofreu transformação de fase total para α-TCP em 700 ºC e β-TCP em 1000 ºC. Todas as HACs transformaram-se parcialmente em α-TCP em 1000 ºC. Os resultados sugerem que este biomaterial pode melhorar os tempos de regeneração óssea, quando comparado a um material comercialmente disponível. / In this study samples were synthesized of nano carbonated hydroxyapatites (HAC) by the precipitation method in aqueous solutions with different concentrations of carbonate, [Ca10-x (PO4)6-x(CO3)x(OH)2-x], in the range 0 ≤ x ≤ 2. The samples were subjected to heat treatment at temperatures of 500, 700 and 1000 °C to study the possible phase transitions and thermal behavior. We used the X-ray diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy (FTIR), Raman Spectroscopy, thermal analysis (TG-DTA), Scanning Transmission Electronic Microscopy (STEM), Atomic Force Microscopy (AFM) and Elemental Analysis (EA) for the characterization of HACs. Refinements were made of diffraction patterns by the method of Le Bail for investigation of structure and crystalline microstructure. The amount of CO3²- present in the samples was determined indirectly by techniques EA, FTIR and TG. It was suggested by DTA and EA, for the samples with x < 0.92 carbonate is PO4³- and the site for the samples with x ≥ 0.92 carbonate was found either at the site of the OH- as PO4³- site. Through the AFM measures, it was seen that the crystallite size is obtained near the crystallite size in the directions "ab", obtained by refinement. By AFM was seen lots of amorphous material, corroborating the background seen in the diffraction patterns. It was found that the sample suffered HC0.00 total phase transformation to α-TCP at 700 °C and β-TCP at 1000° C. All HACs became partially α-TCP at 1000 °C. The results suggest that this biomaterial may improve bone regeneration times compared to a commercially available material. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

O trabalho foi direcionado primeiramente a um estudo do aumento da densidade de nucleação do diamante, através do pré-tratamento de substratos por semeadura de pó de diamante. Este aumento é necessário quando se deseja melhorar certas características do filme crescido, como aderência e baixa rugosidade. Foram utilizados substratos de silício, os quais foram submetidos ao pré-tratamento em banho de ultra-som, empregando-se diversos compostos orgânicos como liquidos dispersantes. Utilizou-se um reator para crescimento de diamante por deposição química a partir da fase vapor, assistido por filamento quente ou por plasma de microondas. Para semeadura efetiva, algumas propriedades dos líquidos foram identificadas como mais influentes. Isto, provavelmente, é devido à ação destas substâncias sobre a intensidade do colapso de bolhas, no fenômeno ultra-sônico da cavitação. Variações em alguns parâmetros de tratamento e de crescimento forneceram dados importantes acerca do processo de nucleação. Posteriormente, trabalhando apenas com um reator assistido por filamento quente, fez-se uma série de experimentos empregando-se tetracloreto de carbono (C'Cl IND. 4') como reagente, em substituição ao metano, comumente usado. Este estudo foi o objetivo principal desta dissertação, sendo originário dele o título do trabalho. Os compostos clorados apresentam certas vantagens em relação ao metano ou ao acetileno, como menor energia de ligação entre carbono-cloro, possibilidade de crescimentos a mais baixas temperaturas, ocorrência de maiores taxas de crescimento. A espectrometria de massa foi utilizada na avaliação das espécies reativas presentes no reator e na determinação de concentrações de reagentes. Com base nos picos de m/e dos primeiros espectros obtidos, pode-se definir as espécies a serem estudadas. Os gases foram coletados remota e localmente, na região do substrato. Os resultados sugeriram que o mecanismo de reação, com uso de composto clorado, ocorre através da formação de radical metila, havendo dissociação do C'Cl IND. 4', praticamente completa, para produção de metano, acetileno e ácido clorídrico. Os radicais clorados provavelmente não participam do crescimento. Determinou-se pela primeira vez a energia de ativação do processo, fazendo-se crescimentos a diferentes temperaturas do substrato. Obteve-se um valor coincidente com dados conseguidos por outros grupos de pesquisa, para outras misturas gasosas. No decorrer dos estudos, foram empregadas técnicas analíticas para caracterização, muito difundidas: difração de raio-X, microscopia eletrônica de varredura, espectrofotometria no infra-vermelho com transformada Fourier e espectroscopia Raman.