Crystallographic texture in polycrystalline HCP and cubic materials, often developed during thermomechanical deformations, has profound effects on properties at the macroscopic or component level. Given the respective natures of current detection techniques, a non-destructive, three-dimensional bulk texture detection method for these materials has not yet been developed. This thesis aims to achieve this goal through systematic studies on the relationship between ultrasonic wave velocity and texture. The feasibility of such development is firstly reviewed via the combination of computational and experimental studies on exemplary HCP materials. Numerical results obtained via a representative volume element (RVE) methodology reveal that the wave speed varies progressively and significantly with changing texture, and experimental ultrasound studies combined with EBSD characterisation demonstrate distinguished velocity profiles for samples with different textures. Thus the possibility of the development is demonstrated from these combined results. A novel convolution theorem is then presented, which couples the single crystal wave speed (the kernel function) with polycrystal orientation distribution function to give the resultant polycrystal wave speed function. Firstly developed on HCP and then successfully extended to general anisotropic materials, the theorem expresses the three functions as harmonic expansions thus enabling the calculation of any one of them when the other two are known. Hence, the forward problem of determination of polycrystal wave speed is solved for all crystal systems with verifications on varying textures showing near-perfect representation of the sensitivity of wave speed to texture as well as quantitative predictions of polycrystal wave speed. More importantly, the theorem also presents a solution to the long-standing inverse problem for HCP and cubic materials, with proof of principle established where groups of HCP and cubic textures are recovered solely from polycrystal wave velocities through the theorem and the results show good agreements with the original textures. Therefore the theorem opens up the possibility of developing a powerful technique for bulk texture measurement and wave propagation studies in HCP, cubic materials and beyond.

L'énergie nucléaire constitue aujourd'hui une partie importante de la production d'électricité dans le monde, notamment en France. Dans les réacteurs nucléaires, le combustible le plus utilisé est le dioxyde d'uranium. Dans cette thèse, nous nous intéressons plus particulièrement aux modifications de la structure cristalline du combustible irradié liées à l'augmentation de son taux de combustion. Nous avons confirmé que, pour des conditions proches du combustible irradié, une lacune de miscibilité existe dans le ternaire U-Nd-O. Comme (U,Nd)O2 est un matériau modèle du combustible, nous avons recherché l'existence d'une lacune de miscibilité pour le combustible irradié, qui serait alors considéré comme un point dans un pseudo diagramme de phases. Des mesures par diffraction des rayons X sur combustible irradié ont donné des résultats cohérents avec cette hypothèse. Fort de ce résultat nous proposons une nouvelle interprétation de l'évolution de la microstructure du combustible irradié en fonction du taux de combustion qui s'appuie sur l'existence de cette lacune de miscibilité. / The nuclear energy represents today an important fraction of electricity production in the world and especially in France. The most used nuclear fuel today is the uranium dioxide UO2. In this thesis, we have studied the crystallographic structure evolution of this material related to the increase of its burn-up.We have confirmed that, under conditions similar of those of irradiated nuclear fuel, a miscibility gap exists in the (U1-yNdy)O2 system. As (U1-yNdy)O2 system can be considered as a model of the fuel, we have search for the existence of a miscibility gap in the irradiated fuel, which would be considered as a ternary pseudo diagram de phases. XRD measurements of theses system give us results consistent with this hypothesis.Based on this evidence, we propose a new interpretation of the microstructure evolution of the irradiated fuel as a function of the burn-up.

O desgaste abrasivo de dois aços austeníticos ao manganês, materiais com grande utilização na mineração, foi estudado empregando metodologia multiescala (escalas: macro, meso e micro). Na macroescala foram estudados os mecanismos de dano e de desgaste de revestimento de britador utilizado em campo. Na mesoescala foram realizados ensaios de britador de mandíbula e de esclerometria linear. Na microescala o ensaio de esclerometria linear foi utilizado para avaliar os efeitos da camada encruada em campo e da orientação cristalográfica dos grãos austeníticos dos aços com 12 %Mn e 20 %Mn. As técnicas de caracterização utilizadas nesta pesquisa foram: macro e microdureza, nanodureza instrumentada, MO, MEV, DRX, EBSD, FIB e MET. A pesquisa foi dividida em três Capítulos, intitulados: \"Desgaste abrasivo dos aços austeníticos com 12 %Mn e 20 %Mn via ensaio de britador de mandíbula\"; \"Efeito do encruamento e da orientação cristalográfica no desgaste por riscamento dos aços austeníticos 12 %Mn e 20 %Mn\"; e \"Microestrutura da subsuperfície do aço austenítico com 12 %Mn deformado por desgaste abrasivo\". O primeiro Capítulo mostrou, a partir do ensaio de britador de mandíbulas (mesoescala), que o aço com 20 %Mn tem tendência de maior resistência ao desgaste que o aço com 12 %Mn. Este resultado foi obtido para a mandíbula fixa do britador, na qual a severidade de desgaste foi superior a mandíbula móvel, por apresentar microcorte e microsulcamento como micromecanismos predominantes, enquanto na mandíbula móvel o micromecanismo predominante foi a microendentação. No segundo Capítulo observou-se que o desgaste por riscamento (mesoescala e microescala) não depende do perfil de encruamento gerado em campo. Entretanto, foi identificado o efeito da orientação cristalográfica, planos (001), (111) e (101), no desgaste por riscamento dos aços com 12 %Mn e 20 %Mn. No último Capítulo a análise multiescala mostrou que a microestrutura deformada na subsuperfície sofre alterações semelhantes em diferentes intensidades. Nas três escalas de análise foram observadas uma camada com grãos ultrafinos (nanométricos), na subsuperfície, e uma de transição com maclas de deformação. A formação dos grãos ultrafinos foi associada à recristalização dinâmica por deformação plástica, na qual faz parte do mecanismo de auto reparação superficial. Além dos resultados apresentados, o desenvolvimento desta pesquisa de doutorado permitiu a elaboração de duas metodologias: i. análise do efeito da orientação cristalográfica no desgaste por microesclerometria; e ii. análise de microestrutura revelada por ataque iônico - FIB. / The abrasive wear of two manganese austenitic steels, materials broadly used in mining industry, was studied using multiscale methodology (scales: macro, meso and micro). In the macroscale the mechanisms of damage and wear of in-service crusher liner were studied. In the mesoscale, jaw crusher and linear scratch tests were performed. In the microscale the linear scratch test was used to evaluate the effects of the hardening layer and the crystallographic orientation of the austenitic grains of steels with 12 %Mn and 20 %Mn. The characterization techniques used in this research were: macro and microhardness, instrumented nanohardness, OM, MEV, DRX, EBSD, FIB and TEM. The research was divided into three chapters, entitled: \"Abrasive wear of steels with 12 %Mn and 20 %Mn via jaw crusher test\"; \"The effect of the in-service workhardening and crystallographic orientation on the micro-scratch wear of austenitic steels with 12 %Mn and 20 %Mn\"; and \"Subsurface microstructure of the deformed austenitic steel with 12 %Mn by abrasive wear\". The first chapter showed, from the jaw crusher tests (i.e. mesoscale), that the steel with 20 %Mn tends to be more wear resistant than the steel with 12 %Mn. This result was obtained to the fixed jaw crusher, in which the wear severity was superior to the movable jaw, since it presents microcutting and microploughing as predominant micromechanisms, whereas in the mobile jaw the predominant micromechanism was microendentation. In the second chapter, it was observed that scratch wear (i.e. meso and microscale) does not depend on the in-service work-hardening profile. However, it was identified the effect of crystallographic orientation, (001), (111) and (101) planes, on the scratch wear of the steels with 12% Mn and 20% Mn. In the last chapter, the multiscale analysis showed that the subsurface deformed microstructure changes with different intensities. At the three analysis scales, a layer with ultrafine grains was observed in the subsurface and mechanical twins. The formation of this layer, with nanometric grains, was associated with dynamic recrystallization by plastic deformation, in which it is part of the self healing effect. In addition to the results found, the development of this doctoral research allowed for the elaboration of two methodologies: i. Analysis of the effect of crystallographic orientation on the scratch wear; and ii. Microstructure analysis revealed by ion etching - FIB.

Fatias de rochas compreendendo granitóides, gnaisses bandados, anfibolitos, quartzitos e metapelitos formam um sistema imbricado situado na porção oeste do Lineamento Patos (Província Borborema, NE do Brasil). A estrutura situada no sul do estado do Ceará, inserida no Bloco Assaré, nesse momento ainda carece de estudos geológicos que permitam a sua melhor compreensão. Neste contexto, o presente trabalho foi realizado com o objetivo de trazer novos dados geocronológicos e estruturais para acrescentar no entendimento do duplex transcorrente. Datações de rochas situadas no interior das escamas imbricadas em zircões (U-Pb) via LA-ICP-MS indicam que o duplexé constituído por unidades (escamas) de idades diferentes. Gnaisses bandados, diques de anfibolito e metaultramáficas da unidade Granjeiro forneceram idades arqueanas (gnaisses: c. 2.8 Ga, LM10; c. 3.2 Ga, LM3; dique: c. 3.0 Ga, LM2). Idades siderianas e riacianas foram encontradas em gnaisses e anfibolitos a oeste de Cajazeiras (c. 2.4 Ga, LM1; c.2.4, LM13) e em augen gnaisses a sul de Cedro (c. 2.2 Ga, LM11), respectivamente. Essas sequencias do embasamento encontram-se em contato alóctone com metapelitos e quartzitos agrupados na Formação neoproterozoica Lavras da Mangabeira. Critérios cinemáticos derivados doestudo das microestruturas e das tramas cristalográficas de milonitos ricos em quartzo mostram que a sequência metassedimentar foi empurrada para nordeste. Eixos-c e eixos- de quartzo indicam a ativação de sistemas de deslizamento de alta temperatura durante o desenvolvimento da trama. Estimativas de temperaturas baseadas na abertura de ângulo da trama de eixos-c e em contatos suturados entre grãos de quartzo indicam que a deformação dúctil ocorreu entre 500 e 700 °C. A formação do duplex transcorrente, que constitui uma estrutura única na Província Borborema, possivelmente foi facilitada pela presença de rochas arqueanas que provavelmente se comportaram de forma mais rígida durante a deformação facilitando o cavalgamento oblíquo dos conjuntos litológicos. O arranjo estrutural das fatias imbricadas é portanto consistente com um duplextranscorrente compressivo induzido pela deformação cisalhante destral. / Slices of metaplutonic rocks, banded gneiss, amphibolites and metasedimentary sequences form a strike-slip duplex situated in the west portion of the Patos Lineament (Borborema Province, Northeastern Brazil). U-Pb (LA-ICP-MS) data in zircons from the imbricate slices indicate they are constituted by rocks of different ages. Banded gneiss, orthogneisses and metaultramafic dikes assembled in the Granjeiro Complex yielded Archean ages between 2.8 and 3.2 Ga. In contrast, biotite gneisses and amphibolites produced a Siderian (ca. 2.4 Ga) age and an augen gneiss apparently intrusive in the Siderian sequences yielded a Rhyacian (ca. 2.2 Ga) age. These basement sequences are in allochtonous contact with metapelites and quartzites grouped in the Lavras da Mangabeira Formation of Neoprotrozoic age. Kinematic criteria deduced from the study of the microstructures and crystallographic fabric of quartz-rich mylonites show that the metasedimentary sequence was thrusted to the northeast direction. Crystalligraphic c- and a- axis of quartz indicated that medium- to high temperature slip-systems were active during the fabric development. Temperature estimations based on the opening-angle of the c-axis fabric and the sutured contacts between quartz-quartz grains indicated that the ductile deformation occurred at 500 and 700°C. The development of the tectonic duplex was likely facilitated by the occurrence of Archean rocks involved in the shear deformation. They would have acted as a rigid (competent) material that induce the stacking of the sequences during the bulk dextral transcurrent deformation of the Patos Lineament.

Thesis advisor: Seth C. Kruckenberg / The West Antarctic rift system is one of the most expansive regions of extended continental crust on Earth, but relatively little is known about the structure of the mantle lithosphere in this region. This research aims to examine a suite of ultramafic mantle xenoliths from several volcanic centers located throughout Marie Byrd Land, West Antarctica. Through the use of several complementary analytical methods, the deformational and compositional heterogeneity of the lithospheric mantle in this region is characterized. The Marie Byrd Land xenoliths have equilibration temperatures between 779 and 1198°C, which is a range that corresponds to extraction depths between 39 and 72 km. These samples preserve significant mineralogical and microstructural heterogeneities that document both lateral and vertical heterogeneities within the Marie Byrd Land mantle lithosphere. The modal mineralogy of spinel peridotites varies between 40 – 99% olivine, 0 – 42% diopside, 0 – 45% enstatite and 0 – 5% chromite. Minimum olivine grain sizes range from 60 to 110 µm and maximum olivine grain sizes range from 2.5 to 10.0 mm. The geometric mean grain size of olivine in these samples ranges from 100 µm to 2 mm and has an average of 694 µm. The geometric mean grain size of diopside ranges from 90 to 865 µm and has an average of 325 µm, whereas that of enstatite ranges from 120 µm to 1.2 mm and has an average of 625 µm. Comparatively, the pyroxenites contain 0 – 29% olivine, 29 – 95% diopside, 1 – 36% enstatite and 1 – 11% chromite. Deformation mechanism maps suggest that the olivine within the MBL peridotite xenoliths primarily accommodate strain through the operation of dislocation-accommodated grain-boundary sliding at strain rates between 10-19/s and 10-11/s. This is consistent with microstructural observations of the suite made using optical microscopy (e.g., deformation bands and subgrains in olivine; aligned grain boundaries between contrasting phases). Application of the olivine grain size piezometer indicates that the suite preserves differential stresses ranging from 0.5 MPa to 50 MPa, with mean differential stresses ranging from 4 to 30 MPa. Values of mean differential stress only vary slightly throughout the field area, but generally decrease in magnitude towards the east with maximum values migrating upwards in the lithospheric mantle along this transect. The samples from some volcanic centers are highly homogenous with respect to their microstructural characteristics (e.g., Mount Avers – Bird Bluff), whereas others display heterogeneities on the sub-five-kilometer-scale (e.g., Demas Bluff). Comparatively, mineralogical heterogeneities are more consistent throughout the sample suite with variations generally being observed between the sub-five-kilometer-scale and the sub-ten-kilometer-scale. Most samples within the MBL peridotite suite display axial-[010] or A-type olivine textures. Although less dominant, axial-[100], B-type and random olivine textures are also documented within the suite. Axial-[010] textures have J-indices and M-indices ranging from 1.7 – 4.1 and 0.08 – 0.21, respectively. The average value of the J-index for axial-[010] textures is 2.9, whereas the average M-index of these samples is equal to 0.15. Overall, A-type textures tend to be stronger with J- and M-indices ranging from 1.4 – 9.0 and 0.07 – 0.37, respectively. The olivine crystallographic textures of the MBL xenolith suite are heterogeneous on scales that are smaller than the highest resolution that is attainable using contemporary geophysical methods, which implies that patterns of mantle flow and deformation are far more complex than these studies suggest. / Thesis (MS) — Boston College, 2016. / Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences. / Discipline: Earth and Environmental Sciences.

O trabalho realizado como parte do programa de mestrado em física aplicada sub-área biomolecular, teve como objeto de estudo a enzima glicose-6-fosfato isomerase de humanas (PGI-hum). Este trabalho envolveu principalmente três áreas de estudos: biologia molecular, bioquímica e cristalografia. A parte de biologia molecular refere-se a sub-clonagem do gene da PGI-hum a partir de uma biblioteca de cDNA de cérebro de feto humano - capítulo 2 - e a expressão deste gene em bactérias Escherichia coli - capítulo 3. A parte de bioquímica envolve a purificação e caracterização de parâmetros cinéticos da enzima PGI-hum recombinante. Além dos parâmetros cinéticos, foram realizados ensaios de eficiência inibitória para quatro compostos similares ao substrato, cedidos em colaboração com o pesquisador Dr. Laurent Salmon (Lab. De Química Biorgânica e Bioinorgânica de Universidade de Paris-XI). Esta etapa encontra-se descrita nos capítulos 3 e 4. Uma vez definido o protocolo de purificação e confirmada a atividade enzimática para a PGI-hum recombinante, iniciou-se a terceira etapa do projeto: cristalização e determinação da estrutura por difração de raios-X. O primeiro passo, nesta Ultima fase do trabalho, foi determinar as condições de cristalização da PGI-hum - capítulo 5. Depois de obtidos os cristais, foram coletados dois conjuntos de dados de difração de raios-X, sendo o primeiro coletado em uma fonte convencional de raios-X e o segundo com um feixe proveniente de luz sincrotron - capítulo 6. A análise da qualidade e comparação dos conjuntos de dados - capítulo 7 - indicou qual conjunto seria utilizado nas etapas seguintes da determinação da estrutura da PGI-hum. Para resolução da estrutura cristalográfica da PGI-hum foi utilizado o método de substituição molecular com base na estrutura homóloga da PGI de coelho - capítulo 8. O refinamento estrutural da PGI resultou em uma estrutura com 2.1Å de resolução e fatores R e R free satisfatórios - capítulo 9. Uma análise estrutural preliminar é apresentada indicando uma geometria adequada para a proteína e descrevendo as principais características estruturais desta enzima em comparação com a PGI de coelho. / This work is presented as part of the Master degree requirements of the Applied Physics program, Biomolecular Physics area. The purpose of this work is the structural study by of the human glucose-6-phosphate isomerase (PGI-hum). This work has involved mainly three areas: Molecular Biology, Biochemistry and Crystallography. The Molecular Biology work was intended for the cloning of the human open reading frame of PGI-hum from a fetal human brain cDNA library - Chapter 2 - and its expression in Escherichia coli - Chapter 3. The biochemistry work has involved the PGI-hum purification and the determination of its kinetic parameters of the recombinant protein. Inhibitory efficiency measurements where made with four compounds kindly provided by Dr. Laurent Salmon (Laboratoire de Chimie Bioorganique et Bioinorganique - Universite Paris-XI - France). This work is described in Chapters 3 and 4. Once defined the expression and purification protocols and confirmed its enzymatic activity for the recombinant PGI-hum, a third phase was initiated in the project: The crystallization and structure determination by X-ray diffraction. The first step in this last phase of the project was determining the conditions for crystallization of the PGI-hum - Chapter 5. Once obtained the crystals, two data set were collected. One data set was collected \"in house\" X-ray source and a second data set was collected at the Synchrotron beam line (Laboratório Nacional de Luz Sincrotron - LNLS - Campinas) - Chapter 6. The analysis of the quality and the comparison of the two data sets, presented in Chapter 7, indicated that second data set was the best to be used at the following steps. For the resolution of the atomic structure oh the PGL-hum the method of molecular substitution based on the structure of the rabbit homologue enzyme was employed - Chapter 8. The refinement of the PGI-hum structure at 2.1Å resolution and satisfactory R and R free factors is presented in Chapter 9 of this dissertation. A preliminary structural analysis is presented indicating an adequate geometry of the protein and describing the most important structural features of the PGI-hum compared to its homologue, the rabbit PGI.

Esta tese apresenta em sua introdução uma revisão bibliográfica sobre a leishmaniose no Brasil e no mundo, com dados atuais de documentos do Ministério da Saúde e da Organização Mundial da Saúde. Discute também, com base em revisões bibliográficas recentes, os mecanismos que o parasita (Leishmania) possui para escapar da resposta imunológica e obter abrigo no interior das células de defesa dos humanos; os tratamentos atualmente empregados para a leishmaniose; a importância de uma abordagem racional para o desenvolvimento de novas drogas e a falta de interesse das industrias farmacêuticas em direcionar a pesquisa & desenvolvimento para doenças tropicais. Ainda na introdução ressalta-se a importância da identificação e validação de potenciais alvos metabólicos antes de se investir na busca por compostos com potencial quimioterápico. Como exemplo discute-se o papel das enzimas do metabolismo energético, entre elas a fosfoglicose isomerase (PGI), na sobrevivência e homeostase do parasita Leismanin. Os experimentos descritos nesta tese visam a determinação da estrutura cristalográfica da PGI de L. mexicana e a comparação cinética e estrutural com a PGI humana. O mapeamento das diferenças estruturais entres as duas enzimas é fundamental para a validação da PGI como potencial alvo metabólico e serve de guia para a idealização de inibidores seletivos da enzima dos parasitas. / This thesis presents a review about the occurrence of leishmaniasis in Brazil and all over the world. The main data sources were documents from Brazilian Health Ministry and the World Health Organization. The introduction presents actual information about strategies adopt by the parasite to evade the human immune response, the common drugs used in actual treatment, the need for new drugs based on a rational approach and the lack of interest from pharmaceutic industry to invest in research & development for tropical diseases. It also highlights the importance to identify, and validate possible metabolic targets before spending time and money in searching potential compounds that blocks a non validated parasite target. The enzymes that participate in the energy metabolism are considered good target. An example is the glicosomal enzyme phosphoglucose isomerase (PGI), which was recently validated by RNA interference experiments in T. brucei as a good target. The experiments described here intend to elucidate the crystallographic structure from L. mexicana PGI and compare its kinetic and structural proprieties to the human PGI. The mapping of the differences between both enzymes is crucial for the validation of PGI as a metabolic target and will assist in the design of inhibitors with high selectivity against the parasite enzyme.

2-Cys Prx compõem um grupo de enzimas antioxidantes homodiméricas que atuam na decomposição de hidroperóxidos utilizando uma cisteína reativa (cisteína peroxidásica - CysP). A alta reatividade da CysP é alcançada com o envolvimento de dois aminoácidos vicinais à CysP: uma treonina e uma arginina, que constituem a tríade catalítica. Após a decomposição do hidroperóxido, a CysP forma um dissulfeto intermolecular com um segundo resíduo de cisteína (cisteína de resolução - CysR), o qual é reduzido pela tiorredoxina (Trx). Durante o ciclo redox, estas enzimas sofrem alterações estruturais, mas os mecanismos envolvidos neste processo eram pouco compreendidos. Neste trabalho foi obtida a estrutura cristalográfica de Tsa1 de Saccharomyces cerevisiae, uma 2-Cys Prx. Através de abordagens envolvendo bioquímica e biologia molecular, foi verificada a importância de aminoácidos envolvidos na reatividade e em transições da estrutura terciária e quaternária. Por fim, foram realizados esforços para a determinação da estrutura cristalográfica de mutantes obtidos neste trabalho. / 2-Cys Prx constitute a group of homodimeric antioxidant enzymes that act in the decomposition of hydroperoxides using a reactive cysteine (peroxidase cysteine - CysP). The high reactivity of the CysP is achieved by the participation of two vicinal amino acids: a threonine and an arginine, which constitute the catalytic triad. After the decomposition of hydroperoxide, the CysP forms an intermolecular disulfide with a second cysteine residue (resolving cysteine - CysR), which is reduced by the thioredoxin (Trx). During the redox cycle, these enzymes undergo to changes in the structure, but the molecular mechanisms involved in this process were poorly understood. In this study we have obtained the crystallographic structure of the 2-Cys Prx enzyme Tsa1 from Saccharomyces cerevisiae. By means of biochemical and molecular biology approaches, the importance of amino acids involved in reactivity and structural transitions were determined. Finally, efforts have been performed to the determination of the crystallographic structures of mutant proteins obtained in this study.

As doenças parasitárias são uma das maiores causas de morte em países em desenvolvimento, e recebem pouca ou nenhuma atenção das indústrias farmacêuticas para o desenvolvimento de terapias. A esquistossomose mansoni também conhecida como barriga d´água ou doença do caramujo é uma doença parasitária crônica que afeta aproximadamente 207 milhões de pessoas no mundo sendo aproximadamente 6 milhões somente no Brasil. Os medicamentos disponíveis no mercado causam graves efeitos colaterais. Além disso, há relatos de cepas de S. mansoni resistentes à esses medicamentos, justificando assim a busca por novos fármacos. O Schistosoma mansoni não possui a via de novo para a biosíntese de bases púricas e depende integralmente da via de salvação para o suprimento dessa. Assim, este trabalho teve como objetivo determinar as constantes catalíticas e a estrutura tridimensional da MTAP (EC 2.4.2.28), enzima esta que participam da via de salvação de purinas, e é desta forma essencial para a reprodução do parasita. Esta enzima foi expressa de forma heteróloga, purificada e cristalizada. A proteína foi submetida à ensaios cinéticos em sistema acoplado, onde foram determinadas as constantes catalíticas. A proteína foi também cristalizada em condições que continham 100 mM de Bis-tris ou MES com pH variando entre 6,1 a 6,5 e PEG3350, cuja concentração variou ente 14-18%. Os cristais foram submetidos à difração de raios-X no LNLS e no DLS. Foram obtidos, quatro conjuntos de dados, que foram processados, refinados e analisados. Obteve-se estrutura apoenzima em complexo com fosfato, em complexo com adenina e sulfato, em complexo com tubercidina e sulfato e em complexo com adenina e glicerol em um grupo espacial diferente dos demais. Através da estrutura secundária, foi possível analisar o sítio ativo, além de obter informações preliminares do mecanismo catalítico da enzima alvo. Este trabalho colabora para a futura elucidação completa da via de salvação de purinas em S. mansoni, e fornece informações básicas para que a busca por novos fármacos tenha novos ramos a serem explorados. / The parasitic illness are the leading cause of deaths in developing countries, and receives little or no attention from drug companies to develop therapies. Schistosomiasis mansoni also known as water belly or snail´s disease is a chronic parasitic illness that affects approximately 207 million people worldwide with approximately 6 million in Brazil. Schistosomiasis is treated by the use of drugs that are not-in fact effective for the eradication of the disease, and although their efficiency cause serious side effects. In addition, there are reports of S. mansoni´s resistant strains to these drugs, thus justifying the search for new drugs. The Schistosoma mansoni parasite does not possess the de novo pathway for purine bases biosynthesis and depends entirely on salvage pathways for its purine requirement. Thus this study aimed to determine the catalytic constants and three-dimensional structure of MTAP (EC 2.4.2.28), an enzyme that is involved in purine salvation pathway, and is thus essential to the reproduction of the parasite. The MTAP was heterologously expressed, purified and crystallized. The protein was submitted to kinetic assays in coupled system, to determine the catalytic constants. The protein was crystallized in 100mM Bis-tris or MES pH 6.1-6.5 and 14-18% PEG 3350. The crystals were submitted to diffraction of rays-X in the LNLS and DLS. Data sets were obtained, processed, refined and analyzed. Structures were obtained in apoenzyme form complexed with fosfate, complexed with adenine and sulfate, complexed with tubercidin and sulfate, and with adenine and glycerol in a space group different of the others. Through the secondary structure, it was possible to analyze the active site and obtained preliminary information of the catalytic mechanism of the target enzyme. This study contributes to the complete elucidation of the purine salvation pathway in S. mansoni, and provides basic information for the research of the new drugs.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-03-28Bitstream added on 2014-06-13T18:41:06Z : No. of bitstreams: 1 moreno_fbmb_dr_sjrp.pdf: 4373891 bytes, checksum: f5d8f544b8871aeb85c60a9d3288cd99 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Esta tese tem como foco o estudo estrutural de uma lectina presente em sementes da espécie vegetal Lotus tetragonolobus (LTA). Inicialmente a LTA, previamente purificada, foi cristalizada. Os cristais foram obtidos a uma temperatura constante de 20ºC, durante 30 dias, utilizando a técnica de cristalização por difusão de vapor. Dois conjuntos de dados foram coletados a 2.00 e 2.35 Å de resolução, através da fonte de Raios X do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (Campinas – Brasil). Os cristais são monoclínicos e apresentam simetria do tipo P21, com parâmetros de cela de a=68.89, b=65.83 e c=102.53 Å. A substituição molecular foi feita utilizando-se o monômero da lectina presente na espécie Arachis Hypogae (Peanut). O homotetrâmero, produto da substituição, foi utilizado como ponto de partida para o refinamento cristalográfico. Diversos ciclos de refinamento por satisfação das restrições parciais foram feitos até a conversão total para valores satisfatórios de Rfree e Rfactor. A análise da estrutura revelou que a LTA possui uma forma tetramérica não identificada dentre outras lectinas de leguminosas. Sua estrutura é composta por dois dímeros, um deles semelhante ao dímero GS4 presente na lectina de Griffonia simplicifolia e outro que é único, caracterizado por ser um dímero do tipo LTA-dímero. Diversos fatores são responsáveis pela forma de tetramerização diferenciada da LTA, dentre os quais podemos destacar a influência da glicosilação no resíduo ASN4. Para investigarmos a estrutura da LTA em meio aquoso foi utilizada a técnica de espalhamento de Raios X a baixo ângulo (SAXS), que mostrou que a LTA possui a mesma forma tetramérica em solução da que foi observada no retículo cristalino... / The lectin, LTA, an agglutinin found in Lotus tetragonolobus seeds have been crystalized. Crystals grew at a temperature of 20º C during a month and were obtained using the vapor diffusion method. Two data sets were collected at 2.00 and 2.35 Å resolution using a sincrotron radiation source at Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (Campinas – Brasil). The LTA crystals are monoclinic belonging to the P21 space group with a=68.89, b=65.83 and c=102.53 Å. The Molecular replacement was performed using the Arachis Hypogae lectin monomer (Peanut) that yielded an homotetramer which was used to initiate the crystallographic refinement. Several steps of restrained refinement were performed to obtain the best values for Rfree and Rfactor. Structural analysis of the LTA showed that its tetramer adopts a new structural oligomerization in contrast of that observed for others legume lectins. Its structure contains two GS4-like dimers disposed in an unusual dimer-interface, named as LTA-dimer. Several properties are involved in the new mode of tetramerization adopted for LTA, which includes the glycosilation at ASN4. The LTA tetramer investigation at aqueous solution was perfomed by Small Angle XRay Scattering (SAXS), showing that LTA behaves as a tetramer in solution which corroborates with the crystalline structure. Our investigations suggest that the L-fucose binding sites of LTA are disposed in a conformation that permits to perform two dimensional type-2 cross-linking interaction with divalent L-fucosyloligosaccharides.