Sex pre-selection in livestock offspring to produce dairy cows and specific male and females lines for heterosis in swine are important economic goals in animal husbandry. The long-term goal of the study is to separate porcine and bovine chromosome X- or Y-bearing sperms using sex-specific antibodies. H-Y antigen encoded by jumonji, AT-rich interactive domain 1d (Rbp2-like) (Jarid1d) is defined as a male histocompatibility antigen that causes rejection of male skin grafts by female recipients of the same inbred strain of rodents. Porcine and bovine JARID1D genes are estimated between 3.5 kb and 4.5 kb, however there was only 457 bp and 99 bp respectively found in the database. In this study, the porcine and bovine sex-specific genes, JARID1D were cloned using in silico cloning, PCR and cDNA library screening. We used human JARID1D gene as a probe or template to search the ESTs of porcine and bovine in NCBI and TIGR databases and combined the results from two databases and assembled the ESTs using CAP3 program. We also constructed porcine and bovine testis cDNA libraries, and performed porcine testis cDNA libraries screening. To study this model in the mouse, Jarid1d H-Y epitope TENSGKDI was synthesized and used to immune the rabbits. Dot blotting analysis revealed the specificity of the immuned antibodies to mouse Jarid1d H-Y epitope TENSGKDI, but western blotting analysis did not confirm the results. Immunofluorescence analysis of mouse sperms reacted with anti-mouse Jarid1d H-Y epitope TENSGKDI-specific antibody didn¡¦t show a 1:1 ratio of stained sperms to unstained sperms. The specificity of this antibody needed to be improved. The data shows partial JARID1D gene of pig was cloned, and the anti-mouse Jarid1d H-Y epitope TENSGKDI-specific antibodies were prepared, however the specificity of anti-mouse Jarid1d H-Y epitope TENSGKDI-specific antibodies to surface protein expression on mouse sperms needs more confirmations.

O surgimento de novas substâncias psicoativas (NPS-New Psychoactive Substances) levantou muitas questões no contexto da aplicação da lei e políticas públicas de drogas. De acordo com o Escritório das Nações Unidas sobre Drogas e Crime (UNODC- United Nations Office on Drugs and Crime) como uma alternativa às drogas proibidas. Esses novos compostos foram projetados e formulados para escapar à legislação de controle de drogas, criando um fenômeno que se tornou um problema internacional. No Brasil, essas substâncias são controladas e penalmente puníveis, no pela Lei 11.343/2006, também conhecida como Lei de Drogas. Este trabalho traz estudos relativos às catinonas sintéticas com metodologia in silico para investigar mecanismos de detecção e tendência de atuação no organismo humano. No estudo relacionado à detecção utilizamos a reação dessas drogas com o isotiocianato de fluoresceína (FITC Fluorescein isothiocyanate). Para essa proposta foram feitos estudos de viabilidade de métodos de cálculo, análise conformacional do FITC, avaliação energética da reação com as catinonas e os espectros de emissão. Em relação à viabilidade dos métodos de cálculo temos que a otimização prévia dos compostos envolvidos com o semi-empírico PM6 e posterior refinamento com o método B3LYP/6-31G** foram adequados para os cálculos. A avaliação energética mostrou que a reação é favorável para anfetaminas, aminoácidos e catinonas, e os menores valores foram encontrados no último caso. Nos estudos de emissão obtivemos resultados semelhantes ao perfil energético; no entanto, observamos que os espectros são únicos, representando uma baixa probabilidade de falsos positivos. Avaliações de docking mostraram que as catinonas têm mais afinidade com o receptor dopaminérgico do que suas anfetaminas homólogas, confirmando dados experimentais relatados na literatura. Por fim, os estudos realizados neste trabalho demonstraram a importância e a capacidade dos métodos in silico que apresentam grau potencial na área e que podem ser amplamente utilizados em investigações com diferentes propósitos no campo forense. / The emergence of new psychoactive substances (NPSs) has raised many issues in the context of law enforcement and public drug policies. According to the United Nations Office on Drugs and Crime (UNODC), NPS were created as an alternative to forbidden drugs. These new compounds were designed and formulated to escape the drug control legislation, creating a phenomenon that has become an international problem. In Brazil, these substances are controlled and punishable by Law 11,343 / 2006, also known as the Drug Law. This work presents studies on synthetic cathinones with in silico methodology to investigate mechanisms of detection and tendency of action in the human organism. In the detection-related study, we used the reaction of these drugs with fluorescein isothiocyanate (FITC). For this proposal were made studies regarding to the viability of the calculation methods, FITC conformational analysis, energetic evaluation of the reaction with the cathinones and the emission spectra. In relation to the viability of the calculation methods we have that the previous optimization of the compounds involved with the semi-empirical PM6 and subsequent refinement with the B3LYP / 6-31G ** method were adequate for the calculations. The energetic evaluation showed that the reaction is favorable for amphetamines, amino acids and cathinones, and the lowest values were found in the last case. In the emission studies we obtained similar results to the energy profile; however, we observed that the spectra are unique representing a low probability of false positive. Docking evaluations have shown that cathinones have more affinity to the dopaminergic receptor than their homologous amphetamines, confirming experimental data reported in the literature. Finally, the studies carried out in this work demonstrated the importance and the capacity of the in silico methods that present with potential grade in the area and that can be widely used in investigations with different purposes in the forensic field.

A dissolução de um fármaco a partir de uma forma farmacêutica (FF) sólida oral é um pré-requisito para que o mesmo seja absorvido pelo organismo e cumpra seus efeitos terapêuticos. O ensaio de dissolução de medicamentos permite avaliar a quantidade de princípio ativo que é liberado a partir de sua FF, mimetizando in vitro o processo que ocorre no trato gastrointestinal (TGI). O DDDPlus® é o único programa de computador dedicado exclusivamente a simular ensaios de dissolução. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade do programa de computador DDDPlus® em fornecer perfis de dissolução in silico de comprimidos matriciais contendo metformina semelhantes aos perfis de dissolução in vitro e avaliar a possibilidade de substituir a comparação de perfis de dissolução in vitro de diferentes formulações de comprimidos matriciais contendo metformina pela comparação de perfis de dissolução in silico fornecidos pelo DDDPlus®.Para tanto, um planejamento estatístico foi realizado para obtenção de perfis de dissolução, variando a velocidade das pás e o uso do sinker. Os perfis de dissolução de 3 formulações teste (T1, T2 e T3) de comprimidos de liberação modificada por matriz polimérica contendo metformina foram comparadas pelos métodos de eficiência de dissolução (ED), tempo médio de dissolução (TMD), fator de diferença (f2) e fator de semelhança (f1). Os resultados indicaram o uso do sinker como fator determinante para a ED e TMD. Assim, o método que utilizava o sinker e a velocidade das pás de 50RPM foi utilizado para avaliar 4 produtos comercializados no Brasil. No DDDPlus® os ensaios de dissolução in vitro das formulações T1, T2 e T3 foram otimizadas para a obtenção das constantes de calibração (CC), as CC foram utilizadas para simular os ensaios de dissolução de T1, T2 e T3 em velocidades de 25 e 50RPM. Os perfis de dissolução simulados foram comparados aos perfis observados, resultando em valores de R2. Valores de R2 acima de 0,90 foram obtidos para todas as simulações realizadas utilizando CC de ensaios in vitro que utilizaram sinker, indicando o potencial do programa em auxiliar o desenvolvimento de novas formulações. Valores de R2 abaixo de 0,70 foram obtidos após a simulação de ensaios utilizando CC de ensaios in vitro que não utilizavam o sinker, indicando que o programa de computador não previu a adesão do comprimido ao fundo da cuba de dissolução durante o ensaio. Os perfis de dissolução simulados das formulações T1, T2 e T3 foram comparadas por f1 e f2 com os perfis de dissolução dos produtos do mercado. Tais comparações concluíram que o software não é indicado como substituto dos ensaios in vitro quando se almeja comparar perfis de dissolução. / Dissolution of a drug from an oral solid pharmaceutical form (FF) is a prerequisite for it to be absorbed by the body and to fulfill its therapeutic effects. in vitroDrug dissolution assay allows the amount of active principle released from a FF and mimics the in vivo the process that occurs in the gastrointestinal tract (TGI). DDDPlus® is the only computer program dedicated exclusively to simulating dissolution testing. The objective of this work was to evaluate the ability of DDDPlus® software to provide in silico dissolution profiles of matrix tablets containing metformin similar to in vitro dissolution profiles and to evaluate the possibility of replacing in vitro dissolution profiles comparison of different formulations of matrix tablets containing metformin for a comparison of in silico dissolution profiles provided by DDDPlus®. For this purpose, a statistical design was used, varying agitation speed and the use of sinker to obtain dissolution profiles for 3 test formulations (T1, T2 and T3) of polymer matrix-modified release tablets containing metformin. Dissolution profiles were compared by means of dissolution efficiency (ED), mean dissolution time (TMD), difference factor (f2) and similarity factor (f1). The results indicated the use of sinker as a determinant factor for ED and TMD. Thus, the method that used sinker and agitation speed of 50RPM was used to evaluate 4 products commercialized in Brazil. in vitro dissolution tests of the T1, T2 and T3 formulations were optimized using In DDDPlus® to obtain the calibration constants (CC), which were used to simulate dissolution profiles of T1, T2 and T3 at speeds of 25 and 50RPM. in silico dissolution profiles were compared to in vitro dissolution profiles, resulting in R2 values. R2 values above 0.90 were obtained for all simulations performed using CC from in vitro assays using sinker, indicating the potential of the program to assist the development of new formulations. R2 values below 0.70 were obtained after the simulation of assays using CC from in vitro assays that did not use the sinker, indicating that the computer program did not predict adhesion of the tablet to the bottom of the dissolution cell during the assay. The simulated dissolution profiles of the T1, T2 and T3 formulations were compared by f1 and f2 with the dissolution profiles of the market products. Such comparisons concluded that the software is not indicated as a substitute for in vitro assays when comparing dissolution profiles is desired.

A dissolução de um fármaco a partir de uma forma farmacêutica (FF) sólida oral é um pré-requisito para que o mesmo seja absorvido pelo organismo e cumpra seus efeitos terapêuticos. O ensaio de dissolução de medicamentos permite avaliar a quantidade de princípio ativo que é liberado a partir de sua FF, mimetizando in vitro o processo que ocorre no trato gastrointestinal (TGI). O DDDPlus® é o único programa de computador dedicado exclusivamente a simular ensaios de dissolução. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade do programa de computador DDDPlus® em fornecer perfis de dissolução in silico de comprimidos matriciais contendo metformina semelhantes aos perfis de dissolução in vitro e avaliar a possibilidade de substituir a comparação de perfis de dissolução in vitro de diferentes formulações de comprimidos matriciais contendo metformina pela comparação de perfis de dissolução in silico fornecidos pelo DDDPlus®.Para tanto, um planejamento estatístico foi realizado para obtenção de perfis de dissolução, variando a velocidade das pás e o uso do sinker. Os perfis de dissolução de 3 formulações teste (T1, T2 e T3) de comprimidos de liberação modificada por matriz polimérica contendo metformina foram comparadas pelos métodos de eficiência de dissolução (ED), tempo médio de dissolução (TMD), fator de diferença (f2) e fator de semelhança (f1). Os resultados indicaram o uso do sinker como fator determinante para a ED e TMD. Assim, o método que utilizava o sinker e a velocidade das pás de 50RPM foi utilizado para avaliar 4 produtos comercializados no Brasil. No DDDPlus® os ensaios de dissolução in vitro das formulações T1, T2 e T3 foram otimizadas para a obtenção das constantes de calibração (CC), as CC foram utilizadas para simular os ensaios de dissolução de T1, T2 e T3 em velocidades de 25 e 50RPM. Os perfis de dissolução simulados foram comparados aos perfis observados, resultando em valores de R2. Valores de R2 acima de 0,90 foram obtidos para todas as simulações realizadas utilizando CC de ensaios in vitro que utilizaram sinker, indicando o potencial do programa em auxiliar o desenvolvimento de novas formulações. Valores de R2 abaixo de 0,70 foram obtidos após a simulação de ensaios utilizando CC de ensaios in vitro que não utilizavam o sinker, indicando que o programa de computador não previu a adesão do comprimido ao fundo da cuba de dissolução durante o ensaio. Os perfis de dissolução simulados das formulações T1, T2 e T3 foram comparadas por f1 e f2 com os perfis de dissolução dos produtos do mercado. Tais comparações concluíram que o software não é indicado como substituto dos ensaios in vitro quando se almeja comparar perfis de dissolução. / Dissolution of a drug from an oral solid pharmaceutical form (FF) is a prerequisite for it to be absorbed by the body and to fulfill its therapeutic effects. in vitroDrug dissolution assay allows the amount of active principle released from a FF and mimics the in vivo the process that occurs in the gastrointestinal tract (TGI). DDDPlus® is the only computer program dedicated exclusively to simulating dissolution testing. The objective of this work was to evaluate the ability of DDDPlus® software to provide in silico dissolution profiles of matrix tablets containing metformin similar to in vitro dissolution profiles and to evaluate the possibility of replacing in vitro dissolution profiles comparison of different formulations of matrix tablets containing metformin for a comparison of in silico dissolution profiles provided by DDDPlus®. For this purpose, a statistical design was used, varying agitation speed and the use of sinker to obtain dissolution profiles for 3 test formulations (T1, T2 and T3) of polymer matrix-modified release tablets containing metformin. Dissolution profiles were compared by means of dissolution efficiency (ED), mean dissolution time (TMD), difference factor (f2) and similarity factor (f1). The results indicated the use of sinker as a determinant factor for ED and TMD. Thus, the method that used sinker and agitation speed of 50RPM was used to evaluate 4 products commercialized in Brazil. in vitro dissolution tests of the T1, T2 and T3 formulations were optimized using In DDDPlus® to obtain the calibration constants (CC), which were used to simulate dissolution profiles of T1, T2 and T3 at speeds of 25 and 50RPM. in silico dissolution profiles were compared to in vitro dissolution profiles, resulting in R2 values. R2 values above 0.90 were obtained for all simulations performed using CC from in vitro assays using sinker, indicating the potential of the program to assist the development of new formulations. R2 values below 0.70 were obtained after the simulation of assays using CC from in vitro assays that did not use the sinker, indicating that the computer program did not predict adhesion of the tablet to the bottom of the dissolution cell during the assay. The simulated dissolution profiles of the T1, T2 and T3 formulations were compared by f1 and f2 with the dissolution profiles of the market products. Such comparisons concluded that the software is not indicated as a substitute for in vitro assays when comparing dissolution profiles is desired.

Submitted by Sandro Camargo (sandro.camargo@unipampa.edu.br) on 2015-05-08T03:06:29Z No. of bitstreams: 1 127110046.pdf: 2895137 bytes, checksum: edf417bbba917e277ef644cfa24efbf9 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-08T03:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 127110046.pdf: 2895137 bytes, checksum: edf417bbba917e277ef644cfa24efbf9 (MD5) Previous issue date: 2014-07-21 / As chalconas são compostos de origem vegetal e apresentam estrutura química simples que é amplamente utilizada como molécula protótipo para a obtenção de novos compostos bioativos através de modificações estruturais nos seus anéis aromáticos. Este fato é importante uma vez que a Sociedade Americana de Doenças Infecciosas lançou a iniciativa “10 x 20”, ou seja, o rápido desenvolvimento de 10 novos antibióticos até o ano de 2020. O objetivo deste estudo é a obtenção e determinação das propriedades físico-químicas e biológicas de chalconas com atividade antibacteriana potencial. As moléculas foram planejadas utilizando-se a metodologia de bioisosterismo clássico de valência, propondo a alteração da hidroxila presente na posição 4 do anel A da Licochalcona pelo grupo amino; no anel B houve a introdução de grupos nas posições para e meta, com graus variáveis de efeito eletrônico, de acordo com o emprego do Diagrama de Craig. As aminochalconas substituídas foram sintetizadas pela reação de Claissen-Schimdt, com quantidades equimolares de 4- aminoacetofenona e benzaldeídos variados e purificadas via cromatografia em coluna ou recristalização para posterior caracterização por espectroscopia de infravermelho e ressonância magnética nuclear. A avaliação da atividade antibacteriana e sinérgica foi realizada através do método de microdiluição em caldo descrito pelo Clinical and Laboratory Standards Institute e Teste de checkerboard frente a cepas referências de bactérias gram- positivas e gram-negativas (Staphylococcus aureus ATCC 29213 e Escherichia coli ATCC 25922), além de uma cepa S. aureus resistente à meticilina (N315). Foi utilizado o programa computacional Spartan ́08 for Windows para determinação da estrutura química em 3D e cálculo dos valores das energias de HOMO e LUMO. O estudo teórico das propriedades físico-químicas foi realizado pelos programas Chem3D Ultra, Molinspiration e MarvinSketch 6.2. Para o estudo teórico da toxicidade e dos perfis de druglikeness e drugscore empregou-se o programa Osiris Property Explorer. Os compostos 1, 3 e 7 apresentaram os menores valores de CIM quando ensaiados frente a ambas cepas de S. aureus, o que sugere que o mecanismo de resistência bacteriana não afeta a atividade desempenhada pelas 4-aminochalconas. Os compostos 5 e 8 foram os mais ativos frente a cepas E. coli. Não houve interação significativa entre as 4-aminochalconas e os antibióticos testados (oxacilina e cloranfenicol). Através da avaliação das relações estrutura-atividade, verificou-se que o composto 8 apresentou vários parâmetros que podem justificar sua ação frente a bactérias gram-negativas, como peso molecular elevado e menores valores de cLogP e LogD 7.4 . Resultados superiores à levofloxacina foram também evidenciados quando calculado seu potencial de druglikeness e de drugscore. Todos os compostos apresentaram alto risco teórico para o efeito mutagênico e baixo perfil toxicológico para o efeito irritante. Em relação aos efeitos no sistema reprodutor, apenas o composto 1 apresentou um risco médio, e para os compostos 2 e 3 foi descrito alto risco para o efeito tumorogênico. Mesmo apresentando uma atividade antibacteriana baixa, estas moléculas podem vir a delinear modificações estruturais com o intuito de aumento da ação biológica, visto que todas enquadram-se dentro dos parâmetros delineados na Regra dos Cinco e, devido a isso, são promissoras a apresentar uma boa biodisponibilidade oral. / Chalcones are vegetal origin compounds and they present a simple chemical structure which is widely used as a molecule prototype in order to obtain new bioactive compounds by structural changes in their aromatic rings. Such fact is important as the American Society of Infectious Diseases has released the “10 x 20” initiative, meaning the fast development of 10 new antibiotics up to 2020. This study aims to obtain and establish chalcone’s physical- chemical and biological properties with potential antibacterial activity. The molecules were designed by the classic bioisosterismo classic methodology, proposing the modification of the hydroxyl existent in licochalcone’s position 4 of ring A in the amino group, in ring B groups were introduced in para and meta positions, with variable degrees of electronical effects, according to the usage of Craig ́s Diagram. The replaced aminochalcones were synthesized by the Claissen-Schimdt reaction with equimolar quantities of 4-aminoacetophenone and varied benzaldehydes and purified by column chromatography or recrystallization for further characterization by infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance. The evaluation of the antibacterial and synergic activity was made through Microdilution Methods described by the Clinical and Laboratory Standards Institute and checkerboard test against reference strains of gram-positive and gram-negative (Staphylococcus aureus ATCC 29213 and Escherichia coli ATCC 25922), plus S. aureus meticillin resistant (N315). Spartan’08 for Windows was the computational program used to establish the 3D chemical structure and the HOMO’s and LUMO’s energy amount figures. The theoretical study of Physical-chemical properties was accomplished by Chem3D Ultra, Molinspiration and MarvinSketch 6.2 programs. In order to theoretically study both toxicity and profile of druglikeness and drugscore, Osiris Property Explorer program was used. The compounds 1, 3 and 7 showed the smallest CIM values when against both S. aureus strains, which suggests that the bacterial resistance mechanism doesn’t affect the 4-aminochalcones activity. Compounds 5 and 8 were more actives against strains E. coli. There was no significant interaction among the 4- aminochalconas and the antibiotics tested (oxacilin and chloramphenicol). Throughout the structural-activity relation evaluation, it was verified that compound 8 presented several parameters that may justify its action facing Gram-negative bacteria, such as the growth of its molecular weight and decreased values of cLogP and LogD7,4 . Levofloxacin superior results were also certified when its potential of druglikeness and drugscore were figured. All the compounds have presented a high theoretical risk to the mutagenic effect and low toxicological profile to the irritant effect. Relating to the effects in the reproductive system, only compound 1 has presented a mid-risk and compound 2 and 3 high risk to tumorigenic effect. Even though these molecules have showed low antibacterial activity, they might outline changes in their structure aiming the biological action growth as they all fit the Rule of Five parameters and as a result, they tend toward a good oral bioavailability.

O surgimento de novas substâncias psicoativas (NPS-New Psychoactive Substances) levantou muitas questões no contexto da aplicação da lei e políticas públicas de drogas. De acordo com o Escritório das Nações Unidas sobre Drogas e Crime (UNODC- United Nations Office on Drugs and Crime) como uma alternativa às drogas proibidas. Esses novos compostos foram projetados e formulados para escapar à legislação de controle de drogas, criando um fenômeno que se tornou um problema internacional. No Brasil, essas substâncias são controladas e penalmente puníveis, no pela Lei 11.343/2006, também conhecida como Lei de Drogas. Este trabalho traz estudos relativos às catinonas sintéticas com metodologia in silico para investigar mecanismos de detecção e tendência de atuação no organismo humano. No estudo relacionado à detecção utilizamos a reação dessas drogas com o isotiocianato de fluoresceína (FITC Fluorescein isothiocyanate). Para essa proposta foram feitos estudos de viabilidade de métodos de cálculo, análise conformacional do FITC, avaliação energética da reação com as catinonas e os espectros de emissão. Em relação à viabilidade dos métodos de cálculo temos que a otimização prévia dos compostos envolvidos com o semi-empírico PM6 e posterior refinamento com o método B3LYP/6-31G** foram adequados para os cálculos. A avaliação energética mostrou que a reação é favorável para anfetaminas, aminoácidos e catinonas, e os menores valores foram encontrados no último caso. Nos estudos de emissão obtivemos resultados semelhantes ao perfil energético; no entanto, observamos que os espectros são únicos, representando uma baixa probabilidade de falsos positivos. Avaliações de docking mostraram que as catinonas têm mais afinidade com o receptor dopaminérgico do que suas anfetaminas homólogas, confirmando dados experimentais relatados na literatura. Por fim, os estudos realizados neste trabalho demonstraram a importância e a capacidade dos métodos in silico que apresentam grau potencial na área e que podem ser amplamente utilizados em investigações com diferentes propósitos no campo forense. / The emergence of new psychoactive substances (NPSs) has raised many issues in the context of law enforcement and public drug policies. According to the United Nations Office on Drugs and Crime (UNODC), NPS were created as an alternative to forbidden drugs. These new compounds were designed and formulated to escape the drug control legislation, creating a phenomenon that has become an international problem. In Brazil, these substances are controlled and punishable by Law 11,343 / 2006, also known as the Drug Law. This work presents studies on synthetic cathinones with in silico methodology to investigate mechanisms of detection and tendency of action in the human organism. In the detection-related study, we used the reaction of these drugs with fluorescein isothiocyanate (FITC). For this proposal were made studies regarding to the viability of the calculation methods, FITC conformational analysis, energetic evaluation of the reaction with the cathinones and the emission spectra. In relation to the viability of the calculation methods we have that the previous optimization of the compounds involved with the semi-empirical PM6 and subsequent refinement with the B3LYP / 6-31G ** method were adequate for the calculations. The energetic evaluation showed that the reaction is favorable for amphetamines, amino acids and cathinones, and the lowest values were found in the last case. In the emission studies we obtained similar results to the energy profile; however, we observed that the spectra are unique representing a low probability of false positive. Docking evaluations have shown that cathinones have more affinity to the dopaminergic receptor than their homologous amphetamines, confirming experimental data reported in the literature. Finally, the studies carried out in this work demonstrated the importance and the capacity of the in silico methods that present with potential grade in the area and that can be widely used in investigations with different purposes in the forensic field.

Despite the promising future of peptides in the development of biotechnologies, today available modelling methods for the peptide design are not numerous. Nevertheless, more and more pharmaceutical companies try to overcome the relative scarceness of new medicinal molecules by using peptides as therapeutic agents, or even as tool to conceive new small molecules. Thus peptide modelling deserves our attention. The first point in this work relates to in silico modelling of a target complementary peptides. The PepDesign method has been developed based on a series of pre-existing tools at the CBMN. It enables to short-circuit the disadvantages of rare existing experimental and in silico strategies, such as the screening of peptides libraries which is expensive and requires a big number of biological tries or molecular dynamics which are time consuming and therefore poorly compatible with economic requirements of pharmaceutical industries. PepDesign has been applied successfully for the design of an anti Aβ29-42 peptide. The second aspect reported in this thesis is related to the in silico prediction of peptide structures. As we know, the function of peptides, such as the function of proteins, is closely linked to their structures. Only two in silico methods for structure determination of peptides were available. Our laboratory has developed an innovative algorithm based on a Boltzmann-stochastic procedure which was used for two applications. In the first one we tested the structural polymorphism of cell penetrating peptides (CPP) and demonstrated that this polymorphism is mandatory for CPP internalisation capacity. In a second application, we proposed a 3D model of topology for the hydrophobic segment of DGKε, a protein with an unknown structure. Les peptides, malgré quils soient des molécules davenir pour le développement des biotechnologies sont à ce jour le parent pauvre au niveau des méthodes de modélisation disponibles. Pourtant, de plus en plus de sociétés pharmaceutiques tentent de contrecarrer la pénurie relative en nouvelles molécules médicamenteuses en utilisant des peptides comme agents thérapeutiques, voire comme outils de conception de nouvelles petites molécules. Il sagit donc dun domaine qui mérite lattention des chercheurs et en particulier des « modélisateurs ». Le premier aspect abordé dans ce travail se rapporte à la modélisation in silico de peptides complémentaires à une cible. A cet effet, la méthode PepDesign, qui sappuie sur une série doutils préexistants au CBMN, a été développée. Elle permet de contourner les désavantages des quelques stratégies existantes à ce jour, telles que le screening de banques de peptides qui est onéreux et nécessite un grand nombre dessais biologiques ou la dynamique moléculaire qui est très consommatrice en temps et donc peu compatible avec les exigences économiques de lindustrie pharmaceutique. La méthode PepDesign a été appliquée avec succès à la conception dun peptide anti Aβ29-42. Le second aspect rapporté dans cette thèse est relatif à la prédiction in silico de la structure des peptides. On le sait, la fonction des peptides, comme celle des protéines, est intimement liée à leur structure. En dépit de cela seulement deux méthodes non expérimentales de détermination structurale des peptides étaient accessibles récemment. Notre laboratoire a développé une méthode innovante basée sur une procédure de type Boltzmann-stochastique qui a été utilisée pour deux applications. Dans la première nous avons vérifié lhypothèse selon laquelle le polymorphisme structural des peptides vecteurs (cell penetrating peptides) est un critère nécessaire pour leur capacité dinternalisation. Dans la seconde application, nous avons proposé un modèle de topologie pour le segment hydrophobe de DGKε, une protéine de structure inconnue à ce jour.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:53:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5241_1.pdf: 1391958 bytes, checksum: 9f7ccf6aa1b11b65906eaff7ba2deb15 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / O câncer do colo do útero é o segundo câncer em número de casos entre as mulheres e o sétimo de maior incidência no mundo com 493 mil novos casos por ano, com uma taxa de mortalidade de 50 a 55%. A estimativa para o Brasil é de 19.260 novos casos para 2006, com um risco estimado de 20,31 casos a cada 100 mil mulheres. No Brasil, assim como nos outros países em desenvolvimento, a freqüência do teste de Papanicolau é baixa e os casos são normalmente diagnosticados em fase avançada. Em todo o mundo o Papillomavirus Humano (HPV), diretamente associado ao câncer do colo do útero, é um problema de saúde pública. A análise do genoma, através da genômica comparativa, dos HPVs de alto e baixo risco pode indicar regiões de grande importância associadas à sua patogenicidade. O presente trabalho propõe uma metodologia capaz de classificar o risco à carcinogenicidade utilizando as seqüências de cinco proteínas, E6, E7, E1, L1 e L2 que estão presente em 78 genomas de HPV disponíveis nos bancos de dados públicos. Utilizando-se dos Modelos Ocultos de Markov (HMM) foram selecionadas 24 regiões nas cinco proteínas. Destas 24 regiões, oito foram escolhidas após aplicação de modelo discriminativo baseado em Máquinas de Vetores de Suporte (SVM) acoplado a um algoritmo genético. Diferentes combinações destas oito regiões produziram um conjunto de classificadores capazes de predizer com 100% de eficiência o tipo de risco do HPV. Esta técnica permitiu determinar regiões de potencial importância na carcinogenicidade do HPV. Tais resultados sugerem regiões gênicas de interesse para o desenvolvimento de um método de diagnóstico da presença do DNA viral, contribuindo na prevenção do câncer do colo do útero

The current costs of drug discovery are extremely high and need to be addressed if diseases such as AIDS and malaria are to be combated. The major reasons for the high costs are the use of expensive in vitro methods and the high failure rate of drugs at clinical testing phases. In silico techniques hold tremendous potential in addressing the high costs. In silico drug design can be done at a fraction of the cost of in vitro techniques, and can be used in synergy with in vitro techniques by doing much of the screening before any experimental studies, thereby reducing the chemical space to be searched experimentally. In silico techniques can also enhance the quality of drug candidates sent to clinical phases, increasing the probability of success. In this study techniques were investigated to build analogous ligand libraries with scaffolds and molecular building blocks through a user guided process, including the development of the LIGLIB program, which is an Open Source package for lead development. The Markush molecular enumeration technique was implemented in C++ with a Python front-end extending it to the Python molecular visualization tool, Chimera. The software makes use of chemical graphs to make permutations according to user inputs, generating an output library in SMILES and Mol2 format, the later of which is generated by Corina. As part of the validation of the software it was used in a lead discovery experiment which targeted Plasmodium falciparum Glutathione S-transferase. The developed software was able to generate a series of suitable molecules, thereby validating the Markush molecular enumeration technique as well as its implementation in LIGLIB. / Dissertation (MSc (Bioinformatics))--University of Pretoria, 2007. / Biochemistry / unrestricted

This thesis outlines two projects that examine interactions between DNA and cyanine dyes: 1) Investigation of monomethine cyanine dye through the synthesis and optical characteristics with a goal to synthetically manipulate these systems to develop a fluorescent biological probe. Several asymmetric and one symmetrical monomethine cyanine dyes were synthetically prepared and their optical properties versus structural changes were explored. Representative dyes were selected for spectroscopically investigating DNA binding to enhance existing probe designs. 2) Early stage development of a non-metalated photosensitizer for photodynamic therapy (PDT) by screening experimentally derived cleavage activities of a number of polymethine cyanine dyes with various adjoining heterocycles. Structural characteristics of these dyes which promoted cleavage in the dark were identified and eliminated to allow for more selective photo-induced cleavage to enhance the candidacy of these compounds as photosensitizing agents. All compounds were purified through recrystallization or column chromatography and were characterized via 1H and 13C nuclear magnetic resonance (NMR). Compounds from the first chapter were further characterized using mass spectrometry.