Proteínas são heteropolímeros lineares essenciais à vida, responsáveis pela estruturação dos organismos e pela maioria dos processos bioquímicos que os mantêm vivos e permitem sua reprodução. Essa variedade de funções é refletida na diversidade estrutural encontrada no universo das proteínas, já que sua função é intrinsecamente ligada à sua rigorosa conformação espacial. A partir dos experimentos de Anfinsen (1973), ficou demonstrado que o enovelamento dessas moléculas (folding) se dá essencialmente por meio de um processo físico-químico guiado pela interação entre os aminoácidos da cadeia protéica e entre estes e o meio solvente, quando sob condições fisiológicas (temperatura, pressão, pH). O completo entendimento do mecanismo de folding tem também importância médica, pois várias doenças como mal de Alzheimer, diabetes tipo II, encefalite bovina espongiforme e várias formas de câncer estão relacionadas com falhas estruturais das proteínas. Neste trabalho, por meio de experimentação computacional por dinâmica molecular (DM) em diferentes condições térmicas, estudamos inicialmente o papel das pontes dissulfeto (S-S) e das ligações de hidrogênio (LH) na estabilidade da proteína. Em seguida, adotando exclusivamente o regime de alta temperatura (T = 448K) em combinação com simulações de longa duração (até ~100ns), no intuito de expandir a exploração do espaço configuracional, verificamos a premissa de que as forças entrópicas, geradas pelo efeito hidrofóbico, seriam dominantes no processo de busca pela estrutura nativa. Neste trabalho foi utilizada como um protótipo de proteína pequena e com pontes S-S, a toxina Ts Kappa (MM=3,8 Kda; pdb id: 1tsk), que é dotada de três pontes S-S. A estabilidade conformacional foi analisada por meio de uma série de simulações de DM em temperaturas crescentes e em duas situações: com e sem os cross-links S-S. Nossos resultados indicam que para incrementos nas temperaturas significativamente elevadas, como 50K acima da temperatura em que a estrutura nativa foi determinada por NMR (283K), a remoção das S-S não compromete a estabilidade conformacional da proteína. De fato, a ausência dos cross-links elimina certas restrições geométricas permitindo agora que diferentes combinações de LH sejam feitas, inclusive entre resíduos adjacentes à cisteína, os quais de certa forma substituem as pontes S-S em seus papeis conformacionais pois a estrutura nativa é essencialmente mantida. No segundo experimento o espaço configuracional foi varrido extensamente durante 100ns e à temperatura de 398K. No caso da Ts Kappa com suas pontes dissulfeto intactas, a desestruturação da proteína é limitada pelas fortes pontes covalentes S-S, mas com a remoção delas, a proteína se desnaturou completamente ao longo dos primeiros 50ns. Contudo, a partir deste ponto a cadeia desnaturada passou a seguir, de forma espontânea e sistemática, uma rota de re-estruturação em direção à nativa, com o reestabelecimento de todas suas estruturas secundárias. Ao redor de 100ns a cadeia atingiu um estado de grande identidade estrutural com sua correspondente estrutura nativa. Em conclusão, os presentes resultados corroboram as premissas de que o folding de proteínas ocorre por meio de um processo em duas etapas, temporalmente separadas: no início, as forças entrópicas são dominantes e são as que induzem a cadeia para a conformação nativa. Então, uma vez na vizinhança da estrutura nativa, as pontes de hidrogênio (agora protegidas da competição com o meio solvente), juntamente com um mais eficiente empacotamento estrutural das cadeias laterais devido às complementaridade estéricas das mesmas (e assim otimizando as interações de van der Waals), iniciam a etapa de estabilização energética da proteína. / Proteins are linear heteropolymers essential for life; they are responsible for many distinct functions as the structural components of organism, and for most of the biochemical processes to maintain a reproductive life. Such diversity of functions is correlated with the extremely large accessible conformational space, since function and spatial structure are interdependent. After Anfinsen experiments (1973), it becomes clear that the protein folding is essentially a physical-chemical process guided by interactions among the chain constituents (amino acid sequence) and interactions between the chain and the solvent, under physiological conditions (temperature, pressure, pH). Because miss-folded proteins are related with diseases (Alzheimer, type II diabetes, several forms of cancer, etc.) the full understanding of the folding mechanism has also significant medical interest. In this work, by means of molecular dynamics (MD) simulations under distinct thermal conditions, we first consider the role of disulfide cross-links (S-S) and hydrogen bonds (HB) with respect to the protein thermal stability. Then, using exclusively high temperature regime (T = 448K) combined with extended time simulations (up to ~100ns), in order to fully span of configurational space, we analyzed the hypothesis that the entropic forces, generated by the hydrophobic effect, are dominant in the search process for the native structure. The protein Ts Kappa was used a prototype for small proteins having S-S bridges (MM=3,8Kda; 3 S-S - pdb id: 1tsk). The thermal conformational stability was analyzed from a series of MD simulations under growing temperatures, using two distinct cases: with and without cross-links S-S. Our results suggest that for significant temperature increments, such as 50K above the temperature used in the Ts Kappa structure determination (by NMR at 283K), the thermal conformational stability of the proteins is not affected if the S-S bridges are removed. Indeed, cutting of the cross-links eliminates certain geometrical constraints, what permits the formation of new combinations of HB, which in some way take the place of the S-S bridges on its conformational role since the native structure is essentially maintained. In the second computational experiment, the configurational space was extensively swapped during 100ns at a fixed temperature T=398K. In the case with preserved S-S bridges, the structural unpacking is limited by the three covalent cross-links, but without the S-S bridges the protein denaturation was complete after 50ns. However, after this point the chain started spontaneous and systematically a configurational rote that finally, after about 100ns, reached a conformation very similar with the native (RMSD » 0.5nm), reestablishing all its secondary structure. Concluding, the present results corroborate the hypothesis that the protein folding is a process in two stages temporally separated: first, entropic forces are dominant and guide the chain into the native structure, and then, once in the native neighborhood, the HB (now protected from competition with the solvent), altogether with a more efficient structural specificity of the side chains (optimizing the van de Walls interactions), start the energetic stabilization of the protein.

Os objetivos gerais do presente estudo foram avaliar o efeito do polimorfismo genético da kappa-caseína, da raça e da estação do ano sobre as características físico-químicas (acidez, pH e crioscopia), composição (gordura, lactose, sólidos totais, contagem de células somáticas, uréia, proteína bruta, proteína verdadeira, nitrogênio não protéico e nitrogênio não caseinoso) e estabilidade do leite. Foram selecionados 11 rebanhos leiteiros comerciais, sendo cinco deles da raça Holandesa e seis da raça Girolanda, dos quais foram amostradas em média 122 vacas em lactação por rebanho, totalizando 1350 vacas amostradas em três períodos: 2 no período seco e 1 no período chuvoso. As vacas selecionadas foram analisadas quanto a composição e propriedades físico-químicas do leite, assim como para a determinação do polimorfismo de kappa-caseína. O presente trabalho foi dividido em dois estudos, no primeiro avaliou-se os efeitos da raça e estação do ano sobre características físico-químicas, composição e estabilidade do leite. Foi observado efeito de raça sobre acidez titulável, pH, lactose, uréia e estabilidade do leite. O efeito de sazonalidade mostrou-se significativo sobre pH, crioscopia, teores de lactose, uréia, proteína bruta, sólidos totais, contagem de células somáticas, proteína verdadeira, caseína, nitrogênio não protéico e estabilidade térmica do leite. Em animais da raça Girolanda, foram observados no período seco maiores teores de sólido totais. O ponto crioscópico do leite sofreu efeito do período de coleta somente em animais da raça Holandesa, onde valores mais altos foram observados durante o período seco. Os teores de lactose apresentaram maiores médias no período seco em animais da raça Holandesa. Os teores de uréia sofreram efeito de raça e período de coleta estudado. A proteína bruta do leite sofreu efeito dos fatores raça e período de coleta, sendo que vacas da raça Holandesa e Girolanda apresentam maiores teores no período seco. A concentração de caseína do leite sofreu efeito significativo do período de coleta. A estabilidade térmica do leite sofreu influência da raça, pois o leite de vacas da raça Holandesa mostraram-se mais estáveis do que os da raça Girolanda. A sazonalidade é um fator determinante para a estabilidade do leite, pois o leite mostrou-se mais estável no período chuvoso que em período seco. No segundo estudo foram avaliados o polimorfismo genético da kappa-caseína em vacas Holandesas e Girolandas e o efeito deste sobre características físico-químicas, de composição e estabilidade térmica do leite. A freqüência do alelo A foi maior do que a do alelo B no que diz respeito ao gene da kappa-caseína. Com relação às características físico-químicas do leite, não houve efeito do polimorfismo do gene da kappa-caseína sobre teores de gordura, sólidos totais, lactose, contagem de células somáticas e uréia do leite. Não foram observados efeitos do polimorfismo genético do gene para kappa-caseína sobre a composição protéica do leite, sendo que teores de proteína bruta, nitrogênio não protéico, nitrogênio não caseinoso e proteína verdadeira não sofrem influência. A estabilidade do leite frente à prova do álcool não sofreu influencia do polimorfismo genético de kappa-caseína / The objective of this study were to determine the effects of kappa-casein gene polymorphisms, breed and season on physical-chemical properties (acidity, pH and cryoscopy), composition (fat, lactose, total solids, somatic cells count, urea, crude protein, true protein, non protein nitrogen and non casein nitrogen) and stability of milk. For this aim 11 dairy herds were selected, six of them composed of Girolando cows and five from Holstein cows, in average milk samples were taken of 112 cows from each herd, collected three times: twice in dry season and once on rainy season. Each cow were analyzed for milk composition, physico-chemical properties, and to determine its kappa-casein polymorphism. This study was divided in two, the first one analyzed possible breed and season effects over milk physico-chemical characteristics, composition and stability. Breed effect was observed over acidity, pH, lactose, urea and milk stability. Season effects was significant for pH, cryoscopy, lactose, urea, CP, total solids, SCC, TP, casein, EqNPN and heat milk stability. In cows Girolando it was observed highest total solids in dry season. Milk cryoscopy had season effects only on Holstein cows, with highest results in dry season. Lactose concentration was greatest in Holstein cow in dry season. Urea concentration showed breed and season effect on this study. Crude protein was affected by breed and season, in dry season the concentration were highest for Holstein and Girolanda. Casein milk concentration demonstrated season effect. Heat milk stability showed breed stability, milk from Holstein cow were more stable that milk from Girolanda cows. Season is a determinant factor for milk stability, milk showed more stable in rainy season than during dry period. The second study analyzed: kappa-casein gene polymorphisms in Holstein and Girolando cows and its effects over milk physico-chemical characteristics, milk composition and milk heat stability. Kappa-casein allele A had a higher frequency, than allele B, in Girolando and Holstein cows in comparison with other polymorphisms. No effect of kappa-casein polymorphism was observed on milk phisico-chemical characteristics and on milk fat, total solids, lactose, SCC, and milk urea. There were no difference for milk protein composition (EqNPN, NCNC, TP, casein and EqNCN) for kappa-casein polymorphism. Milk alcohol stability did not showed effect of gene polymorphism

Proteínas são heteropolímeros lineares essenciais à vida, responsáveis pela estruturação dos organismos e pela maioria dos processos bioquímicos que os mantêm vivos e permitem sua reprodução. Essa variedade de funções é refletida na diversidade estrutural encontrada no universo das proteínas, já que sua função é intrinsecamente ligada à sua rigorosa conformação espacial. A partir dos experimentos de Anfinsen (1973), ficou demonstrado que o enovelamento dessas moléculas (folding) se dá essencialmente por meio de um processo físico-químico guiado pela interação entre os aminoácidos da cadeia protéica e entre estes e o meio solvente, quando sob condições fisiológicas (temperatura, pressão, pH). O completo entendimento do mecanismo de folding tem também importância médica, pois várias doenças como mal de Alzheimer, diabetes tipo II, encefalite bovina espongiforme e várias formas de câncer estão relacionadas com falhas estruturais das proteínas. Neste trabalho, por meio de experimentação computacional por dinâmica molecular (DM) em diferentes condições térmicas, estudamos inicialmente o papel das pontes dissulfeto (S-S) e das ligações de hidrogênio (LH) na estabilidade da proteína. Em seguida, adotando exclusivamente o regime de alta temperatura (T = 448K) em combinação com simulações de longa duração (até ~100ns), no intuito de expandir a exploração do espaço configuracional, verificamos a premissa de que as forças entrópicas, geradas pelo efeito hidrofóbico, seriam dominantes no processo de busca pela estrutura nativa. Neste trabalho foi utilizada como um protótipo de proteína pequena e com pontes S-S, a toxina Ts Kappa (MM=3,8 Kda; pdb id: 1tsk), que é dotada de três pontes S-S. A estabilidade conformacional foi analisada por meio de uma série de simulações de DM em temperaturas crescentes e em duas situações: com e sem os cross-links S-S. Nossos resultados indicam que para incrementos nas temperaturas significativamente elevadas, como 50K acima da temperatura em que a estrutura nativa foi determinada por NMR (283K), a remoção das S-S não compromete a estabilidade conformacional da proteína. De fato, a ausência dos cross-links elimina certas restrições geométricas permitindo agora que diferentes combinações de LH sejam feitas, inclusive entre resíduos adjacentes à cisteína, os quais de certa forma substituem as pontes S-S em seus papeis conformacionais pois a estrutura nativa é essencialmente mantida. No segundo experimento o espaço configuracional foi varrido extensamente durante 100ns e à temperatura de 398K. No caso da Ts Kappa com suas pontes dissulfeto intactas, a desestruturação da proteína é limitada pelas fortes pontes covalentes S-S, mas com a remoção delas, a proteína se desnaturou completamente ao longo dos primeiros 50ns. Contudo, a partir deste ponto a cadeia desnaturada passou a seguir, de forma espontânea e sistemática, uma rota de re-estruturação em direção à nativa, com o reestabelecimento de todas suas estruturas secundárias. Ao redor de 100ns a cadeia atingiu um estado de grande identidade estrutural com sua correspondente estrutura nativa. Em conclusão, os presentes resultados corroboram as premissas de que o folding de proteínas ocorre por meio de um processo em duas etapas, temporalmente separadas: no início, as forças entrópicas são dominantes e são as que induzem a cadeia para a conformação nativa. Então, uma vez na vizinhança da estrutura nativa, as pontes de hidrogênio (agora protegidas da competição com o meio solvente), juntamente com um mais eficiente empacotamento estrutural das cadeias laterais devido às complementaridade estéricas das mesmas (e assim otimizando as interações de van der Waals), iniciam a etapa de estabilização energética da proteína. / Proteins are linear heteropolymers essential for life; they are responsible for many distinct functions as the structural components of organism, and for most of the biochemical processes to maintain a reproductive life. Such diversity of functions is correlated with the extremely large accessible conformational space, since function and spatial structure are interdependent. After Anfinsen experiments (1973), it becomes clear that the protein folding is essentially a physical-chemical process guided by interactions among the chain constituents (amino acid sequence) and interactions between the chain and the solvent, under physiological conditions (temperature, pressure, pH). Because miss-folded proteins are related with diseases (Alzheimer, type II diabetes, several forms of cancer, etc.) the full understanding of the folding mechanism has also significant medical interest. In this work, by means of molecular dynamics (MD) simulations under distinct thermal conditions, we first consider the role of disulfide cross-links (S-S) and hydrogen bonds (HB) with respect to the protein thermal stability. Then, using exclusively high temperature regime (T = 448K) combined with extended time simulations (up to ~100ns), in order to fully span of configurational space, we analyzed the hypothesis that the entropic forces, generated by the hydrophobic effect, are dominant in the search process for the native structure. The protein Ts Kappa was used a prototype for small proteins having S-S bridges (MM=3,8Kda; 3 S-S - pdb id: 1tsk). The thermal conformational stability was analyzed from a series of MD simulations under growing temperatures, using two distinct cases: with and without cross-links S-S. Our results suggest that for significant temperature increments, such as 50K above the temperature used in the Ts Kappa structure determination (by NMR at 283K), the thermal conformational stability of the proteins is not affected if the S-S bridges are removed. Indeed, cutting of the cross-links eliminates certain geometrical constraints, what permits the formation of new combinations of HB, which in some way take the place of the S-S bridges on its conformational role since the native structure is essentially maintained. In the second computational experiment, the configurational space was extensively swapped during 100ns at a fixed temperature T=398K. In the case with preserved S-S bridges, the structural unpacking is limited by the three covalent cross-links, but without the S-S bridges the protein denaturation was complete after 50ns. However, after this point the chain started spontaneous and systematically a configurational rote that finally, after about 100ns, reached a conformation very similar with the native (RMSD » 0.5nm), reestablishing all its secondary structure. Concluding, the present results corroborate the hypothesis that the protein folding is a process in two stages temporally separated: first, entropic forces are dominant and guide the chain into the native structure, and then, once in the native neighborhood, the HB (now protected from competition with the solvent), altogether with a more efficient structural specificity of the side chains (optimizing the van de Walls interactions), start the energetic stabilization of the protein.

<p>The Kappa coefficient is widely used in assessing categorical agreement between two raters or two methods. It can also be extended to more than two raters (methods).  When using Kappa, the shortcomings of this coefficient should be not neglected.  Bias and prevalence effects lead to paradoxes of Kappa. These problems can be avoided by using some other indexes together, but the solutions of the Kappa problems are not satisfactory. This paper gives a critical survey concerning the Kappa coefficient and gives a real life example. A useful alternative statistical approach, the Rank-invariant method is also introduced, and applied to analyze the disagreement between two raters.</p>

The Kappa coefficient is widely used in assessing categorical agreement between two raters or two methods. It can also be extended to more than two raters (methods).  When using Kappa, the shortcomings of this coefficient should be not neglected.  Bias and prevalence effects lead to paradoxes of Kappa. These problems can be avoided by using some other indexes together, but the solutions of the Kappa problems are not satisfactory. This paper gives a critical survey concerning the Kappa coefficient and gives a real life example. A useful alternative statistical approach, the Rank-invariant method is also introduced, and applied to analyze the disagreement between two raters.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2001. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 81-96).

Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2001. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains xi, 147 p. : ill. (some col.). Vita. Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 128-143).

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2002. / Härtill 4 uppsatser.

Thesis (M.S.)--University of Michigan, 2004. / Includes bibliographical references.

Dissertation (Ph.D.)--University of Toledo, 2009. / "In partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Biomedical Sciences." Title from title page of PDF document. Table of contents (p. iii) incorrect starting page number for third bibliography (says p. 123, actually is p. 121) and incorrect starting page number for abstract (says p. 156, actually is p. 154). Bibliography: p. 76-83, 108-111, 121-153.