Os receptores nucleares são de suma importância para os processos de sinalização intercelular nos eucariotos, uma vez que possuem a capacidade de convergir diferentes sinais internos e externos na regulação de programas genéticos. Estas proteínas funcionam, na sua maioria, como fatores de transcrição ativados por ligantes, sendo a via de comunicação direta entre as moléculas de sinalização e a resposta transcricional eliciada pelas mesmas. A programação genética, estabilizada ou modificada pelos receptores, afeta virtualmente todos os aspectos da vida dos organismos multicelulares, tais como a embriogênese, a homeostase, a reprodução, o crescimento e a morte celular. A regulação transcricional e a seletividade promovida por estas proteínas têm fomentado intensas pesquisas, as quais estão decifrando a complexa rede de eventos moleculares que relatam sua forma de ação. Será um desafio para o futuro o conhecimento completo das regras moleculares que definem sua maneira de promover o controle espacial e temporal da expressão gênica. Estas informações prometem trazer detalhes cruciais para o desenvolvimento de drogas mais eficientes e de grande valor terapêutico. Neste contexto, o principal objetivo dos estudos aqui apresentados foi o de aumentar o conhecimento sobre o comportamento e estrutura do receptor nuclear humano dos hormônios tireoidianos, isoforma β1 (hTRβ1), e do receptor nuclear humano do ácido retinóico 9-cis, isoforma ? (hRXRα). Para tal, aplicou-se a técnica de espalhamento de raios X a baixos ângulos para determinar-se, em solução, o envelope destes receptores contendo os domínios de ligação ao DNA e ao ligante. Paralelamente, investiu-se em diversas tentativas de cristalização dos mesmos. Os resultados obtidos permitiram a determinação da localização espacial dos diferentes domínios e as organizações quaternárias dos homodímeros e homotetrâmeros. Conseqüentemente, foram propostos os primeiros modelos estruturais de receptores nucleares contendo os domínios de ligação ao DNA e ao ligante. O comportamento oligomérico, em solução, do hTRβ1 também foi analisado qualitativamente. Verificou-se que a formação do homodímero e do homotetrâmero é influenciada pela presença do hormônio T3, pela concentração protéica, pelos domínios presentes e por mutações específicas. Estes estudos geraram a hipótese de que o receptor nuclear hTRβ1 é capaz de se autoreprimir. Até então, dentro da superfamília dos receptores nucleares, esta capacidade de autorepressão somente havia sido descrita para o receptor hRXRα. Por fim, cristalizou-se o domínio LBD do receptor hTRβ1 com os ligantes T3, Triac e GC-1. O objetivo foi o de determinar estruturas cristalográficas importantes para o futuro desenvolvimento de tiromiméticos de ação isoforma-seletiva. / In eukaryotes, nuclear receptors are of major importance for intercellular signaling because they join different intra and extracellular signals during regulation of genetic programs. The great majority of these proteins function as ligand activated transcription factors providing a direct link between signaling molecules and the transcriptional responses elicited by them. The genetic programs that these receptors establish or modify affect virtually all aspects of the multicellular organisms? life, such as embryogenesis, homeostasis, reproduction, cell growth, and death. Their gene-regulatory power and selectivity has prompted intense research which is now starting to decipher the complex network of molecular events involved in transcription regulation. The future challenge will be to uncover the molecular rules that define spatial and temporal control of gene expression. Such knowledge would be essential to the development of more efficient drugs with better therapeutic values. Therefore, the main purpose in this study was to extend the understanding on the behavior and the structure of human thyroid receptor, isoform ?1 (hTRβ1), and human retinoic acid X receptor, isoform ? (hRXRα). It was applied the small angle X-ray scattering technique to determine, in solution, the envelop of both receptors containing DNA and ligand binding domains. Beside this, several crystallization conditions were tried for both receptors. The results made possible to define the spatial localization of the domains and the quaternary structure of the homodimers and homotetramers. Consequently, we were able to propose the first structural models for nuclear receptors containing the DNA and ligand binding domains. The oligomeric behavior of the hTRβ1, in solution, was also analyzed qualitatively. We verified that it was influenced by the presence of T3 hormone, the protein concentration, the presence of both DNA and ligand binding domains, and by specific mutations. Based on these results, we were able to hypothesize that the hTRβ1 has the capacity of autorepression. Up to now, only the hRXRα, in the whole nuclear receptor superfamily, had been described to behave similarly. Finally, we crystallized the ligand binding domain of the hTRβ1 in the presence of the ligands T3, Triac, and GC-1. The objective was to solve crystallographic structures essential for the future development of tiromimetics with isoform-selective action.

A ampliação do conhecimento sobre as formas de comunicação, controle e regulação existentes em bactérias traz luz aos avanços no combate das infecções hospitalares que são responsáveis por inúmeros prejuízos relacionados à saúde pública em todo planeta. DUMOULIN et al (2013), descreveram o regulador transcricional (RT) ElrR, que regula positivamente a transcrição do gene elrA, um fator de virulência de Enterococcus faecalis. ElrA apresenta grande similaridade com as internalinas de Listeria monocytogenes, que facilitam a invasão da bactéria ao hospedeiro. ElrR é considerada como pertencente à família Rgg-like de RT exclusivo de bactérias Gram positivas. Por vários motivos a família Rgg foi inserida à superfamília RNPP, gerando a superfamília RRNPP de RT. Os RRNPP fazem parte de um sistema de regulação por quorum sensing (QS), um sistema de comunicação célula-célula dependente de densidade celular, com função associada na ativação ou inibição da expressão de proteínas relacionadas, dentre outros, à virulência, formação de biofilme e esporulação. Para a melhor compreensão do mecanismo de como ocorre a ativação da transcrição do fator de virulência ElrA, este trabalho apresenta resultados de expressão heteróloga em E. coli e purificação das proteínas ElrR e ElrA, bem como resultados de experimentos biofísicos que caracterizam algumas propriedades estruturais e biológicas destas proteínas. Utilizando técnicas de cromatografia, espectroscopia de dicroísmo circular (CD), anisotropia de fluorescência, espalhamento dinâmico de luz (DLS), cristalografia de raios X e ressonância plasmônica de superfície (SPR), foi possível a obtenção da estrutura tridimensional de ElrR e de indícios da interação com uma região de 25bp do DNA. Realizou-se ainda, em colaboração com Dra. Pascale Serror, a tentativa de obtenção da molécula autoindutora (AI) de ElrR. São apresentados primeiros resultados da obtenção heteróloga de ElrA, sua purificação e cristalização, com importantes características que permitirão a continuação da investigação deste fator de virulência. ElrR é composta somente por alfa-hélices e apresenta-se dimérico em solução. Apesar da similaridade estrutural dos RRNPP, a identidade da sequência entre ElrR e os outros membros é extremamente baixa, o que motivou a resolução das fases cristalográficas experimentalmente. A estrutura de ElrR apresenta-se similar às homólogas, porém, com maior interface de interação entre os protômeros, que formam o dímero. O sítio de ligação do AI, em ElrR, apresenta-se mais amplo, com cavidade maior que as demais estruturas estudadas, conservando vários dos resíduos apresentados nos homólogos que realizam a estabilização do AI. Os altos fatores de temperatura dos cristais de ElrR, adicionado a anisotropia dos átomos, de uma das estruturas obtidas, apresenta a grande flexibilidade desse RT. Os indícios de interação entre ElrR e DNA aqui apresentados, obtidos por SPR e anisotropia de fluorescência, apresentam que ElrR liga especificamente ao fragmento proposto do DNA, ainda na ausência do AI. A não cristalização do complexo (ElrR-DNA), adicionada a alta flexibilidade apresentada na estrutura e a instabilidade observada na ligação ao DNA (por SPR) apontam para a obrigatoriedade da molécula de regulação (AI) para que o complexo ElrR-DNA seja estável. / The enhancing of the knowledge about communication, control and regulation in bacteria bring possibilities on the advance of hospital-acquired infections control responsible for various prejudices related to public health worldwide. DUMOULIN, et al (2013) described ElrR, a transcriptional regulator (TR), that positively regulates transcription of the elrA gene, which codifies a virulence factor of Enterococcus faecalis. ElrA shows high similarity with Listeria monocytogeneses internalins, which facilitates host invasion by these bacteria. ElrR are considered belonging to Rgg-like TR family exclusive of Gram positive bacteria. Several reasons include the Rgg family into the RNPP superfamily, generating the RRNPP superfamily of TR. The RRNPP are controlled by a quorum sensing (QS) regulation system, a cell-cell communication system based on cellular density that activates or inhibits the expression of proteins related with virulence, biofilm formation, sporulation, and others. For a better understanding of the transcription activation mechanism of ElrA, this work shows ElrR and ElrA heterologous expression in E. coli and purification of these proteins, as well as biophysics assays to characterize some structural and biological features of both proteins. Using chromatography, circular dichroism (CD), fluorescence anisotropy, dynamic light scattering (DLS), X-ray crystallography and surface plasmon resonance (SPR) technics, it was possible to obtain the tridimensional structure of ElrR, and evidences of ElrR-DNA complex formation, confirming DNA interaction site of ElrR with a 25 bp fragment. In collaboration with Dr. Pascale Serror, we attempted to achieve the ElrR auto-induction (AI) molecule. Also, results of the heterologous obtainment of ElrA are presented, as well as ElrA purification and crystallization, presenting important characteristics which will allow the further investigation of this virulence factor in near future. ElrR is composed by alpha-helices presenting dimeric fold in solution. Despite the similarity between the RRNPP members, the low identity of ElrR to the other members motivates the experimental crystallographic phases solution. ElrR structure is very similar to the homologous structures, presenting a higher interface between the protomers that compose the dimer. Its AI binding site is wider than the other structures studied, conserving several amino acid residues presented at the homologous proteins, that stabilizes the AI molecule. High temperature factors of the amino acid residues showed in all the obtained ElrR crystallographic structures plus the anisotropy of the atoms in one of those structures show the high flexibility of this TR. The evidence of the ElrR-DNA complex presented in this study, obtained by SPR and fluorescence anisotropy, indicates that ElrR binds at the proposed DNA site even in the absence of the AI molecule. The failure to obtain the ElrR-DNA complex crystals added to the high flexibility presented at some places of the structure and the observed instability at the formed complex (observed at SPR) suggest the mandatory need of the AI molecule to create a stable ElrR-DNA complex.

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.

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.

The reaction of (3,4-methylenedioxy)acetophenone and thiosemicarbazide in a 3:1 mixture of ethanol and water was refluxed for 6h and yielded a completely new thiossemicabazone derivative. After cooling and filtering, crystals suitable for X-ray diffraction were obtained. The molecular structure of the tetralone-thiosemicarbazone, C11H13N3S, is not planar: the maximum deviations from the mean planes of the non-H atoms are 0.0325 (12) A and 0.0707 (10) A, respectively, which subtend a dihedral angle of 29.06(05)o. In the crystal, molecules are linked into chains by pairs of N-H¡E¡E¡ES hydrogen bonds, a N-H¡E¡E¡EO and weak interactions forming a three-dimensional structure. The molecule shows a trans conformation. Through 1H NMR spectrum was observed that the tautomeric thione form is predominant in solution. All starting materials were commercially available and were used without further purification. The synthesis was adapted from a procedure reported previously. The crystal data are: space group monoclinic, P21/c, and the cell constants are a = 6.1423(12) A, b = 26.065(5) A, c = 7.1289(14) A e Ò = 109.07(3) o. / A reação da (3,4-metilenodioxi)acetofenona com a tiossemicarbazida foi realizada em uma solução de etanol e água, em proporção 3:1, respectivamente e catalisada com ácido clorídrico. A solução foi refluxada durante 6 h. Após o resfriamento e filtração, foram obtidos cristais adequados para a difração de raios-X. A síntese e a estrutura molecular da (3,4-metilenodioxi)acetofenona tiossemicarbazona são inéditas. A molécula, C10H11N3O2S, não é planar. Os desvios máximos dos planos principais que passam pelos átomos não hidrogenóides do derivado da acetofenona e da hidrazinacarbotiamida são 0,0325 (12) Å e 0.0707 (10) Å, respectivamente, e subentendem um ângulo diedro de 29,06(05)º. No estado sólido, as moléculas estão conectadas por pares de interações de hidrogênio centrossimétricas do tipo N-H---S, uma ligação N-H---O e fracas interações , formando uma rede tridimensional de ligações de hidrogênio e interações intramoleculares. Além disso, a molécula possui uma conformação trans. Através do espectro de RMN 1H foi observado que a forma tautomérica tiona é predominante em solução. A síntese é inédita na literatura e todos os edutos utilizados são disponíveis comercialmente, tendo sido utilizados sem purificação ou tratamento prévios. O grupo espacial é monoclínico, P21/c e as constantes de cela são a = 6.1423(12) Å, b = 26.065(5) Å, c = 7.1289(14) Å e = 109.07(3)º.

Orientadores: Beatriz Gomes Guimarães, Nilson Ivo Tonin Zanchin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:49:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giuseppe_PriscilaOliveirade_D.pdf: 13819393 bytes, checksum: 088685c4fb029e25a7f5c7b7f6e218cf (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Leptospira interrogans é uma bactéria espiroqueta que causa a leptospirose, uma zoonose de distribuição mundial que afeta mais de 500.000 pessoas anualmente. Pouco se sabe sobre a biologia de leptospiras, o que dificulta a elaboração de novas estratégias de prevenção e de tratamento contra a doença. Cerca de 60 % dos genes de L. interrogans codifica proteínas que não apresentam similaridade de sequência significativa com proteínas de função conhecida. Como a estrutura cristalográfica de uma proteína pode revelar vários indícios funcionais, este trabalho visou à determinação da estrutura cristalográfica das proteínas LIC10793, LIC12922 e LIC10494 de L. interrogans, que são potencialmente localizadas no envelope celular e não são funcionalmente caracterizadas. A estrutura do antígeno LIC10793 (Lp49) foi resolvida a 2 Å de resolução e revelou que essa provável lipoproteína apresenta dois domínios. O domínio N-terminal de Lp49 possui um enovelamento do tipo Imunoglobulina e sua topologia diverge das formas padrão do motivo estrutural "chave grega" (Greek key motif). O domínio C-terminal consiste em um ?- propeller formado por sete folhas ?. Comparações locais não identificaram nenhum sítio catalítico conhecido em Lp49, mas análises de sua superfície revelaram a presença deprováveis sítios de ligação a proteínas. Com base nesses indícios, na provável localização de Lp49 na membrana externa e em sua antigenicidade, postula-se que Lp49 tenha uma função de interação com outras proteínas podendo desempenhar um papel na interação entre leptospiras e seus hospedeiros. A estrutura cristalográfica de LIC12922, determinada a 3,1 Å de resolução, revelou a presença de dois domínios. O domínio NC é estruturalmente relacionado a domínios que apresentam atividade chaperona, encontrados nas proteínas SurA e trigger factor de E. coli. O domínio parvulina de LIC12922 não apresenta atividade de peptidil prolil isomerase, mas possui um provável sítio de interação a proteína que inclui o sítio de reconhecimento ao substrato proposto para o domínio parvulina P1 de SurA. Análises filogenéticas sugerem que LIC12922 e as chaperonas extracitoplasmáticas SurA, PpiD e PrsA apresentam um ancestral comum. Com base nesses indícios e na provável localização de LIC12922 no periplasma, propõe-se que LIC12922 seja uma chaperona periplasmática envolvida na biogênese de proteínas da membrana externa. LIC10494 foi expressa, purificada e cristalizada. Refinamentos das condições de cristalização não foram suficientes para se obter cristais adequados ao experimento de difração. Análises da sua sequência evidenciaram que LIC10494 apresenta uma extensa região central intrinsecamente desordenada rica em resíduos de treonina. Assim como proteínas que possuem domínios intrinsecamente desestruturados, LIC10494 apresenta mobilidade mais lenta do que o esperado em SDS-PAGE, um volume de eluição menor do que o esperado em ensaios de gel filtração e uma considerável contribuição de configurações randômicas em seu espectro de dicroísmo circular / Abstract: Leptospira interrogans is a spirochaetal bacterium which causes leptospirosis, a worldwide spread zoonosis that affects more than 500,000 people annually. Little is known about the biology of leptospires, which difficults the development of new preventive and treatment strategies for the disease. About 60 % of the genes from L. interrogans encode for proteins that did not show significative sequence similarity with proteins of known function. Since the tridimensional structure of a protein can contribute to the understanding of its function, this work aimed at the crystallographic structure determination of the proteins LIC10793, LIC12922 and LIC10494 from L. interrogans, which are potentially situated at the cell envelope and are not functionally characterized. The structure of the antigen LIC10793 (Lp49) was determined at 2 Å resolution and revealed that this probable lipoprotein possesses two domains. The Lp49 N-terminal domain presents an Immunoglobulin-like fold and its topology diverges from the standard patterns of the Greek key motif. The C-terminal domain is a 7-bladed ?-propeller. Local structural comparisons did not identify known catalytic sites at Lp49, but surface analyses evidenced potential protein binding sites. Based on these results, the putative localization of Lp49 at the outer membrane and its role as an antigen, we postulate that Lp49 has a protein binding function involved in Leptospira-host interaction. The LIC12922 crystal structure, determined at 3.1 Å resolution, revealed two domains. The NC domain is structurally related to the chaperone domains of E. coli SurA and trigger factor proteins. The LIC12922 parvulin domain is devoid of peptidyl prolyl isomerase activity, but presents a putative protein binding site which includes the substrate recognition site proposed to the first parvulin domain of SurA. Phylogenetic analyses suggest that LIC12922 and the extracytoplasmic chaperones SurA, PpiD and PrsA have a common ancestor. Based on the structural and phylogenetic analyses and taking into account its probable periplasmic localization we postulate that LIC12922 is a periplasmic chaperone involved at the biogenesis of outer membrane proteins. The protein LIC10494 was expressed, purified and crystallized. In spite of extensive refinement of crystallization conditions the crystals were not adequate for diffraction experiments. Sequence analyses evidenced that LIC10494 has an extensive central region intrinsically disordered which is rich in threonine residues. Similarly to proteins that possess intrinsically disordered domains, LIC10494 presents mobility slower than expected at SDSPAGE, elution volume smaller than expected in gel filtration assays and a considerable contribution of random coil structures in circular dichroism spectrum / Doutorado / Genetica de Microorganismos / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

This work consists in carrying out a crystalochemical and quantum chemical study of six tiofênicos derivative 2 - [(arylidene) amino] -4,5-cycloalkyl-thiophene-3-carbonitrile (LPSF / SB). This class of compounds is considered of fundamental importance for the study and design of new drugs, since they exhibit a wide range of pharmacological properties, such as antibacterial, antifungal, analgesic, anti-inflammatory, antioxidant, antitumor and anesthetic. In this context, the present work was to study structural and electronic parameters of the above-mentioned compounds, in order to assess and understand chemical characteristics that provide information about the reactivity and stability of the same. The structures of these compounds were determined by X ray crystallography technique, employing WingX v1.80.05 program. Such structures have also been obtained by geometry optimization using the semi-empirical method Recife Model 1 (RM1) by means of HyperChem program. Therefore, it was possible to verify the applicability of the computational method of molecular modeling (MM) to predict structural characteristics, such as distances, bonding angles, torsion angles and QSAR parameters. The results obtained from crystallographic coordinates (solid state) were compared to the results generated by energy minimization (which provides the geometric configuration of the molecule at equilibrium). With this analysis, we observed a good agreement between the crystallographic results and optimized. Thereafter, it was possible to correlate the calculated parameters and perform a structural analysis of the compounds, to verify the quantitative relationship between the chemical structure and some physicochemical properties (QSPR) and the quantitative relationship between chemical structure and biological activity (QSAR) of derivatives under study. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho consistiu na realização de um estudo cristaloquímico e químico-quântico de seis derivados tiofênicos 2-[(arilideno)-amino]-4,5-cicloalquil-tiofeno-3-carbonitrila (LPSF/SB). Esta classe de compostos é considerada de fundamental importância para o estudo e planejamento de novos fármacos, visto que apresentam uma larga escala de propriedades farmacológicas, tais como bactericida, antifúngica, analgésica, anti-inflamatória, antioxidante, antitumoral e anestésica. Neste âmbito, o presente trabalho teve como objetivo estudar parâmetros estruturais e eletrônicos dos derivados supracitados, a fim de avaliar e compreender características químicas que forneçam informações sobre a reatividade e estabilidade dos mesmos. As estruturas dos referidos compostos foram determinadas através da técnica de cristalografia de raios X, empregando o programa WingX v1.80.05. Tais estruturas foram obtidas também por otimização de geometria, utilizando o método semi-empírico Recife Model 1 (RM1), por meio do programa HyperChem. Com isto, foi possível verificar a aplicabilidade da metodologia computacional da Modelagem Molecular (MM) em predizer características estruturais, tais como distâncias, ângulos de ligações, ângulos de torção e parâmetros QSAR. Os resultados obtidos a partir das coordenadas cristalográficas (no estado sólido) foram comparados aos resultados gerados por minimização de energia (que fornece a configuração geométrica da molécula no estado de equilíbrio). Com esta análise, foi possível observar uma boa concordância entre os resultados cristalográficos e os otimizados. A partir de então, foi possível correlacionar os parâmetros calculados e realizar uma análise estrutural dos compostos, para verificar a relação quantitativa entre a estrutura química e algumas propriedades físico-químicas (QSPR), bem como, a relação quantitativa entre a estrutura química e a atividade biológica (QSAR) dos derivados em estudo.

Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T18:26:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fraga_FranciscoEdsonNogueira_D.pdf: 3779686 bytes, checksum: b907dc0886225032e946b10c70a7169c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O interesse da indústria em se ter um maior controle das distorções provocadas pela soldagem de chapas de alumínio, em função da crescente demanda por esse material, incentivaram o desenvolvimento do presente trabalho. Neste trabalho são estudadas as deformações causadas pela soldagem TIG em chapas de alumínio, liga Al 5052, em função do grau de encruamento das chapas e em função da direção de soldagem em relação ao sentido de laminação. Foram utilizadas chapas com três graus de laminação a frio e as soldas realizadas no sentido paralelo e perpendicular ao sentido de laminação das chapas. As distorções provocadas pela soldagem foram avaliadas através de uma metodologia desenvolvida nesse trabalho. Essa metodologia possibilitou a quantificação dos resultados através de coeficientes de distorção longitudinal e transversal. Complementarmente, para melhor compreensão dos resultados, procedeu-se uma análise microestrutural por microscopia ótica e por EBSD (Eletron Backscatter Diffraction) no metal base e na zona afetada pelo calor (ZAC). Com o EBSD obteve-se resultados de textura cristalográfica no metal base, que foram avaliados por meio de ODF (Orientation Distribution Function). As distorções provocadas pela soldagem foram avaliadas com um nível de significância dos resultados de 10%. Os resultados de distorção mostraram ocorrências de deformações longitudinais e transversais em todas as condições avaliadas. Foi descoberto que a direção de soldagem paralela ao sentido de laminação do material gera maior distorção, em comparação com a solda perpendicular à laminação. Essa influência da direção de soldagem foi significativamente relevante por consequência da presença da textura tipo Brass no material encruado. A influência do grau de encruamento do material sobre a quantidade de distorções foi tão relevante quando a direção de soldagem em relação à laminação. O coeficiente de distorção aumentou com o aumento do grau de encruamento das chapas. Foi caracterizado também um aumento da largura da ZAC em função do grau de laminação do material, concomitante com o aumento das distorções devido à soldagem. / Abstract: The industry interest on having a better control in the distortions provoked by welding of aluminum plates, caused by the crescent demand of this material, motivated the development of this work. In this work, it is studied the deformation caused by TIG welding in aluminum plates, alloy Al 5052, in function of the cold working degree (tempers) on the plates and in function of the welding direction in relation to the rolling direction. Were used plates with three different tempers (O, H32 and H34) and the welds were made parallel and perpendicular to the rolling direction. The welding distortions were evaluated by means of a methodology developed in this work. With this methodology was possible to quantify the results through the longitudinal and transversal distortion coefficients. Additionally, for a better understanding of the results, it was carried out a micrographic analysis by means of optical microscopy and Eletron Backscatter Diffraction (EBSD) over the base metal and the heat affected zone (HAZ). With the EBSD analysis it was obtained results about the crystallographic texture on the base metal, which were evaluated by means of Orientation Distribution Function (ODF). The distortions caused by welding were evaluated with a significance level of the results of 10%. The results of the distortions showed the occurrence of longitudinal and transversal deformations in all conditions evaluated. It was discovered that the welding direction parallel to the rolling direction of the material cause the largest distortion compared to the direction welding perpendicular to the rolling direction. This influence of the welding direction was relevant in consequence of the presence of Brass texture in the rolling material. The influence of the cold working degree of the material over the quantity of distortions was as much relevant as the welding direction in relation to the rolling direction. The distortion coefficient increased with the increase of the cold working degree of the plates. It was also verified an increase in the width of the HAF in function of the cold working degree of the material, as well as an increase of the distortions caused by the welding. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Ricardo Aparicio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T20:32:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_MarceloLeitedos_D.pdf: 11878298 bytes, checksum: ee2390825183c2b5891dddf20f4e2509 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nesta tese são apresentados os resultados da caracterização estrutural, principalmente por Cristalografia e Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos (SAXS), de importantes proteínas de venenos de serpentes e de semente de milho. Modelos estruturais foram obtidos para diferentes fosfolipases A2 (PLA2) de venenos, destacando-se dois modelos cristalográficos para uma PLA2 de Bothrops jararacussu resolvidos nos grupos de espaço P3121 e P212121, numa resolução máxima de 1,83 Å e 1,98 Å, cujos valores finais de Rfactor iguais a 19,7 % e 17,3 % (Rfree = 26,5 % e 23,8 %) foram obtidos, respectivamente. Ambos modelos apresentaram um inesperado fator de agregação plaquetária em seu sítio ativo e um interessante padrão pentagonal de moléculas de água altamente organizadas na superfície externa do canal hidrofóbico. Também foram recuperados envelopes de SAXS para uma PLA2 de Crotalus durissus cascavella, antes e após seu tratamento com naringina, que apresentaram uma nova configuração dimérica para fosfolipases A2 em solução e permitiram identificar o provável sítio de interação deste flavonóide. As proteínas de semente estudadas são aldose redutases (AR), as quais parecem estar envolvidas no metabolismo de sorbitol no milho. Esta mesma enzima em humanos está diretamente relacionada com complicações diabéticas em situações de hiperglicemia ao catalisar a conversão da glicose em excesso a sorbitol, que por sua vez é extremamente tóxico às células. Ao todo, seis modelos cristalográficos (apoenzima, complexos com cofatores enzimáticos e complexos ternários) foram obtidos para ARs específicas do embrião e endosperma. Dois destes modelos tiveram seu refinamento estrutural finalizado. O primeiro, para a apoenzima AKR4C7 do endosperma, apresentou valores finais de Rfactor e Rfree iguais a 16,6 % e 20,0 % a uma resolução máxima de 1,45 Å. O segundo, para o complexo da AKR4C13 do embrião com o cofator enzimático NADPH, convergiu para valores de Rfactor e Rfree iguais a 15,4 % e 18,9 % também a uma resolução máxima de 1,45 Å. Análises preliminares dos modelos cristalográficos das ARs de milho foram realizadas com intuito de investigar as possíveis razões para a existência de atividade catalítica frente ao sorbitol, mas não para glicose. De modo geral, as principais características estruturais destas e de ARs de outros organismos são conservadas, incluindo os resíduos do sítio ativo e suas conformações. Assim, mais estudos ainda são necessários até que se possa compreender as razões para a predileção ao sorbitol, em detrimento da glicose, pelas ARs da semente de milho / Abstract: This PhD thesis presents the results of a structural characterization of important proteins from snake venoms and maize seed mainly through Crystallography and Small-Angle X Ray Scattering (SAXS). Structural models were obtained for different phospholipases A2 (PLA2) from snake venoms, remarkably two crystallographic models for a PLA2 from Bothrops jararacussu in whose active site it was found an unexpected platelet aggregation factor and an interesting pattern of water clusters showing a highly organized pentagonal distribution that was found on the outside of the models¿ hydrophobic channel. Refined crystal structures were obtained at 1.98 Å and 1.83 Å resolution for crystals belonging to the space groups P212121 and P3121, showing crystallographic (Rfactor) and Rfree values of 17.3 % and 23.8 % for the space group P212121 and 19.7 % and 26.5 % for the space group P3121. SAXS envelopes for a PLA2 from Crotalus durissus cascavella treated and non-treated with naringin which allowed to identify possible flavonoid binding sites were also recovered. In addition, it was observed that C. d. cascavella dimers present a new extended configuration never seen before for phospholipases A2 in solution. The seed proteins studied are aldose reductases (AR) that seems to be related with sorbitol metabolism in maize. In humans, aldose reductases are straightly related with diabetic complications in hyperglycemic situations where the conversion of excess glucose to sorbitol induces serious cellular damage, since this product is extremely toxic to cells. Altogether, six crystallographic models for apoenzyme, complexes with enzymatic cofactors and ternary complexes were obtained for specific ARs from embryo and endosperm. The structural refinement for two of these models was already finished. The first model was obtained for the apoenzyme AKR4C7 from maize endosperm that presented Rfactor and Rfree values of 16,6 % and 20,0 %, respectively, at a maximum resolution of 1,45 Å. The second corresponds to the AKR4C13 from maize embryo complexed with the enzymatic cofactor NADPH for which crystallographic Rfactor of 15,4 % and Rfree of 18,9 %, at a maximum resolution of 1,45 Å, were obtained. Maize AR models were analyzed aiming at evaluate possible reasons for the lack of catalytic activity for glucose. In general, the main structural features of these ARs and from other organisms are conserved, including the active site residues and their conformations. Thereby, additional studies are still necessary to understand the reasons for the sorbitol preference over glucose in the enzimatic activity of maize aldose reductases / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-01-23T10:12:23Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rafael Rodrigues Ramos - 2016.pdf: 3052351 bytes, checksum: 16f26e57dbbb19ea6adcdbf527260ad2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-01-23T10:12:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rafael Rodrigues Ramos - 2016.pdf: 3052351 bytes, checksum: 16f26e57dbbb19ea6adcdbf527260ad2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-23T10:12:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rafael Rodrigues Ramos - 2016.pdf: 3052351 bytes, checksum: 16f26e57dbbb19ea6adcdbf527260ad2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-11-28 / Herein two solid state phenomena have been observed in two chalcones. Firstly, polymorphism has been found in (E)-1-(2-aminophenyl)-3-(3,4,5 trimethoxyphenyl)prop-2-en-1-one (1). This compound crystallizes with only one conformer rather than three in the known reported structure. In the polymorphs, the conformation of the phenyl ring bonded to carbonyl differs slightly. The intermolecular hydrogen bonding from NH2 is the main interaction responsible for polymorphism. Our polymorph is assembled only with weak N–H⋯π interactions instead of strong N–H⋯O and N–H⋯N ones observed in the known structure. DFT calculations reveal that the three conformers of the known polymorph deviate from the minimum energy conformation which is adopted in our crystal form to compensate for the absence of strong intermolecular contacts. Second, conformerism is reported for (E)-1-(3-hydroxyphenyl)-3-(4-nitrophenyl)prop-2-en-1-one (2). Three crystallographically independent molecules are found in the structure of 2: two of them are similarly planar with an anti conformation around the single bond between the carbonyl and α carbons while the third one is twisted, with its phenyl ring bonded to carbonyl rotated by ca. 60° besides presenting a syn conformation around the corresponding rotatable bond. Both conformational features are related to the crystal packing, allowing accommodation of twisted molecules onto the layers made up of hydrogen bonded planar molecules. Furthermore, our potential energy surface scans indicate that the planar and twisted conformations of the phenyl ring bonded to carbonyl are not compatible with the syn and ant iconformations of the chalcone skeleton. / Temos aqui dois fenômenos de estado sólido foram observados em duas chalconas. Inicialmente o polimorfismo foi encontrado no composto (E)-1-(2-aminofenil)-3-(3,4,5 trimetoxifenil)prop-2-en-1-ona (1). Este composto cristaliza em apenas um confórmero em vez de três relatados na estrutura conhecida. Nesses compostos polimórficos, a conformação do anel fenil ligado a carbonila difere ligeiramente. A ligação de hidrogênio intermolecular a partir de NH2 é a principal interação responsável pelo polimorfismo. Nosso polimorfo é montado apenas com interações fracas de N–H⋯π em vez de interações fortes N–H⋯O e N–H⋯N observadas na estrutura conhecida. Os cálculos DFT revelam que os três confórmeros do polimorfo conhecido se desviam da conformação de energia mínima adotada em nossa forma de cristal, para compensar a ausência dos fortes contatos intermoleculares. O conformerismo é relatado para o composto (E)-1-(3-hidroxifenil)-3-(4-nitrofenil)prop-2-en-1-ona (2). Esse composto apresenta três moléculas cristalograficamente independentes: duas delas são igualmente planares com uma conformação anti em torno da ligação simples entre os carbonos α e a carbonila, enquanto a terceira é torcida por 60° em seu anel fenil ligado a carbonila, apresentando também uma conformação sin em torno da ligação correspondente. Ambas características conformacionais estão relacionadas ao empacotamento do cristal, que permite acondicionar moléculas torcidas nas camadas formadas por moléculas planares ligadas ao hidrogênio. Além disso, as verificações das energias de superfícies potenciais indicam que as conformações planares e torcida localizada na ligação entre o anel fenil ligado a carbonila não são compatíveis com as conformações sin e anti presentes na conformação como todo da chalcona.