O ácido linoleico conjugado (CLA), um grupo de isômeros do ácido linoleico, é encontrado no leite e na carne de animais ruminantes, e apresenta propriedades anticarcinogênica, antidiabética, antiadipogênica e antiaterogênica. Neste trabalho de doutorado estudou-se o efeito do CLA (cis-9, trans-11) em duas linhagens de células de câncer de mama, MCF-7 e MDA-MB-231, com a técnica de RMN denominada HR-MAS (High Resolution Magic Angle Spinning). O HR-MAS foi usado para identificar e quantificar os principais metabólitos das linhagens e também foi eficiente para observar mudanças significativas na variação dos metabólitos em função da adição de CLA ao meio de cultura. As células de câncer de mama, MCF-7 submetidas a 100 µM CLA tiveram aumento significativo do sinal de acetona. Esse padrão não foi observado para a MDA-MB-231. Também se observou que o teor de fosfocolina decresceu em ambas as linhagens celulares quando tratadas com 100 µM CLA. Mediante esses resultados e simulação por modelagem molecular propôs-se que o CLA pode atuar inibindo a ação da enzima HMG-CoA redutase (HMGR), de maneira similar as estatinas. Ao se ligar a HMGR, o CLA impede a ligação do HMG-CoA (substrato), impedindo a sua conversão para mevalonato e consequentemente a biossíntese do colesterol. O HMG-CoA é então convertido para acetoacetato e posteriormente a acetona. Esse mecanismo pode explicar tanto o aumento da acetona quanto a redução da fosfocolina, uma vez que há controle positivo mútuo entre o colesterol e os fosfolipídios. Desta forma, pode-se concluir que a inibição da HMGR pelo CLA pode ser uma demonstração do mecanismo bioquímico tanto de sua ação anticarcinogênica quando das atividades antidiabética, antiadipogênica e antiaterogênica, relatadas na literatura. Neste trabalho também foi demonstrada a potencialidade do processamento dos sinais de HR-MAS no domínio do tempo pelo método de diagonalização filtrada. Essa técnica foi capaz de obter espectros de alta resolução, sem necessidade de supressão do sinal da água e filtro de T2, para suprimir linhas largas. / Conjugated linoleic acid (CLA), a group of isomers of linoleic acid,is found in milk and meat of ruminant animals, which have anticarcinogenic, antidiabetic, antiatherogenic and anthiadipogenic properties. In this thesis the effect of CLA (cis-9, trans-11) in two cell lines of breast cancer, MCF-7 and MDA-MB-231 was studied High Resolution Magic Angle Spinning (HR-MAS) NMR technique. HR-MAS was used to identify and quantify the metabolites of the two cells and was effective to observe significant changes in metabolites due to the addition of CLA to the culture medium. The breast cancer cells, MCF-7 subjected to 100 µM CLA had a significantly higher acetone signal. This pattern was not observed for MDA-MB-231. It was noted that the content of phosphocholine decreased in both cell lines treated with 100 µM CLA. Given these results and simulation with molecular modeling we are suggesting that CLA inhibits the enzyme HMG-CoA reductase (HMGR), similar to statins. By binding to HMGR, CLA prevents binding of the HMG-CoA (substrate), preventing their conversion to mevalonate, and consequently the cholesterol biosynthesis. The HMG-CoA is then converted to acetoacetate and then acetone. This mechanism explains the increase of acetone and decreased of phosphocholine, since there is mutual positive control with cholesterol and phospholipids. Therefore, the inhibition of HMGR by CLA may be the biochemical explanation for its anticarcinogenic activities as well as antidiabetic, antiatherogenic and antiadipogenic properties reported in the literature. It was also demonstrated the capability of Filter Diagonalization Method (FDM) to process time domain HR-MAS signals. FDM was able to obtain high-resolution spectra without the water suppression and T2 filter.

O estudo de propriedades de transporte das fases vítreas do sistema LixTh1-xF4-3x por RMN do 7Li e do 19F mostrou que tanto os ions Li+ quanto F- são condutores. O lítio é móvel para todas as temperaturas estudadas e atua como cátion modificador do retículo, enquanto que o flúor é condutor apenas acima de 373K. Por espectroscopia vibracional ficou evidenciada a variação do número de coordenação do Th (de 8,5 a 9,5) em função da composição. No sistema LixU1-xF4-3x verificou-se que o átomo de urânio assume coordenação 8, independentemente da composição. O paramagnetismo dos vidros de urânio, determinado por medidas magnéticas e de RPE, é devido ao paramagnetismo inerente ao átomo de urânio isolado impedindo o estudo destas amostras por RMN. A determinação da estrutura cristalina da fase Li3ThF7 utilizando difração de raios-X por monocristal mostrou que este material cristaliza-se no grupo espacial P4/ncc do sistema tetragonal; a=6,200(1)&#197, c=12,937(2)&#197, Z=4 moléculas/cela unitária. A estrutura é formada por camadas de poliedros (ThF9) ,com quatro vértices comuns no plano ab. Os átomos de lítio localizam-se entre estas cama das ligando os poliedros [ThF9) ao longo do eixo c. Há uma desordem dos átomos de lítio que ocupam os sítios 8f e 16g na proporção 1:3. O efeito quadrupolar observado por RMN do 7Li na fase cristalina, acima de 333K, pode ser explicado pela troca de íons lítio entre sítios não equivalentes que modulam os gradientes de campo elétrico a que cada núcleo individual esta submetido. Cálculos dos componentes principais do tensor gradiente de campo elétrico, para os diferentes sítios ocupados pelo lítio, indicam a ionocovalência da ligação Th-F e o processo de difusão planar deste íon entre as camadas de poliedros de tório. O processo de difusão planar do lítio na fase cristalina Li3ThF7 comparado ao da amostra vítrea de mesma composição Li0,75Th0,25F1,75, explica o valor ligeiramente inferior da energia de ativação do lítio medido para a amostra cristalina. No cristal há periodicidade das camadas de lítio facilitando a mobilidade o que não acontece no vidro onde o encadeamento dos poliedros é distorcido a curta distância. O estudo cristaloquímico da fase policristalina LiZnF3 exibiu três tipos de estrutura possíveis: coríndon, ilmenita e LiTaO3, cujos grupos espaciais são indistinguíveis por difração de raios-X em policristais. Cálculos de segundo momento teórico comparados ao experimental observado por RMN continua do 19F, permitiram descartar a hipótese estrutural tipo LiTaO3. A desconvolução do espéctro de ressonância do 7Li, evidenciando o mascaramento dos satélites quadrupolares do lítio, possibilitou o cálculo do momento quadrupolar. Este efeito permitiu eliminar a estrutura tipo coríndon e mostrou que este é o primeiro fluoreto sintetizado com estrutura ilmenita. / The 7Li and 19F NMR study of transport properties of the vitreous phases in the system LixTh1-xF4-3x shows that both Li+ and F- are ionic carriers. In all the temperature range studied lithium cations are mobile and behave as a network modifier, meanwhile fluorine anions are mobile above 373K. The variation of the thorium coordination number (from 8.5 to 9.5) with composition is followed by vibration spectroscopy. It has been verified that, in the system LixU1-xF4-3x the coordination number of uranium (equal to 8) does not depends on the composition. The paramagnetism of uranium glasses determined by EPR and magnetic measurements, due to the paramagnetism of isolated uranium atom, forbids NMR studies on these samples. Crystal structure determination of Li3ThF7 has been performed on single crystal by X-ray diffraction: tetragonal system, space group P4/ncc; a= 6.200(1)&#197, c=12.937(2)&#197, Z=4. The structure is characterized by layers of ThF9 polyhedra sharing 4 corners in ab plane. The lithium atoms are localized between these layers and bridge ThF9 polyhedra along c-axis. There is a 1:3 disorder of lithium atoms in the sites 8f and 16g. The rapid exchange of the lithium ions between non equivalent sites modulates the electric field gradients seen by individual lithium and can explain the behavior of the 7Li quadrupolar effect observed (above 333K) in the crystalline phase. Calculations of the main components of the electric field gradient tensor according to the different sites of lithium atoms indicate a part of covalence in the Th-F bond and support the lithium planar diffusion between thorium polyhedra layers. The comparison between the lithium planar diffusion in the crystalline phase Li3ThF7, and in the vitreous composition Li0,75Th0,25F1,75 allows an explanation of the slightly weaker activation energy observed in the crystal. The periodicity of the Li+ layers in the crystal facilities this mobility hindered at the contrary by the short range distorted chains of thorium polyhedral in the glass. An X-ray study of the polycrystalline phase LiZnF3 does not permit to choose between the three possible structures: corindon, ilmenite or LiTaO3 type. A comparison between experimental and theoretical 19F second moment leads to eliminate the structural hypothesis of LiTaO3 type. The deconvolution of the 7Li resonance spectrum shows a first order quadrupolar effect of the lithium and allows the calculation of the quadrupolar splitting. This effect in contradiction with a corindon type structure, is in good agreement with the ilmenite type, showing the first fluoride synthesized with an ilmenite structure.

O objetivo deste trabalho consistiu na caracterização das zeólitas Y e ZSM-5, usando a técnica de Espectroscopia de Alta resolução em sólidos por Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Os espectros de alta resolução do 13C e 27Al foram obtidos usando, simultaneamente, as técnicas de desacoplamento em alta potência (DEC) e rotação da amostra em torno de ângulo mágico (MAS). Utilizamos os espectros de alta resolução dos núcleos de 27Al para analisarmos a coordenação e a quantificação dos alumínios estruturais e extra-estruturais em zeólitas Y e de 13C para analisarmos o posicionamento de moléculas direcionadas localizadas nos canais da ZSM-5 / The objective of this work consisted of the characterization of zeolites Y and ZSM-5, using Solid State High Resolution Nuclear Magnetic Resonance Spectrsocopy. The 13C and 27Al high resolution spectra were obtained using simultaneously, High Power Decoupling (DEC) and Magic Angle Spinning (MAS). The high resolution 27Al spectra were used to distinguish and quantify framework and non-framework aluminium in zeolites Y. The high resolution 13C spectra were used to probe the position and configuration of the guest organic molecules within the framework of the ZSM-5 zeolite

Nessa tese de doutorado foram caracterizadas as configurações das tiossemicarbazonas do 2-formilpiridina (PATS2) e derivados no estado sólido e em solução utilizando as técnicas espectroscópicas Raman e ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H RMN). Utilizando os dados espectroscópicos obtidos foi possível obter informações da estereoquímica desses compostos. Verificamos que a substituição de alguns átomos de hidrogênio por grupos metilas causaram no caso particular do 4,4\' dimetil-tiossemicarbazona do 2-formilpiridina (DMePATS2), a estabilização do isômero Z ao invés do E. O estudo da caracterização desses compostos em solução mostrou que existe uma forte dependência da configuração presente em solução com o solvente. Essa dependência foi correlacionada com o valor de donor number dos solventes. Solventes com alto valor de donor number favorecem a formação de ligações de hidrogênio intermoleculares (composto-solvente) e, portanto, estabiliza o isômero E. Por outro lado, em solventes com menor valor de donor number, o isômero Z é estabilizado pela ligação de hidrogênio intramolecular. Comparando o efeito que os cátions alcalinos e alcalinos terrosos exercem sobre as configurações dos compostos PATS2 e DMePATS2, observamos novamente que os grupos metilas substituídos no N(4\') do DMePATS2 têm um papel importante nas propriedades desses compostos. No caso do PATS2 não ocorre a formação de complexos com esses metais em solução de ACN, esses cátions somente aumentam a velocidade da isomerização E-Z PATS2. Para o DMePATS2, ocorre a formação de complexos com os cátions estudados o que pode ser explicado pela presença dos grupos metílicos que aumentam a basicidade dos centros de coordenação da molécula favorecendo o ataque pelos cátions e estabilizando os complexos. Uma vez caracterizada as estruturas configuracionais predominantes no estado sólido e em solução, apresentamos a caracterização desses compostos adsorvidos em eletrodos utilizando nesse estudo a técnica SERS. Os resultados mostraram que a configuração do DMePATS2 adsorvido em eletrodo de prata depende do potencial aplicado ao eletrodo. Para potenciais negativos, a configuração predominante é E enquanto que para potenciais positivos existe quase que somente o isômero Z no eletrodo. A mudança no potencial aplicado ao eletrodo causa, portanto, isomerização E-Z reversível do DMePATS2 na superfície de prata. Verificamos que na presença de Mg2+ o isômero E DMePATS2 não é observado no eletrodo de prata devido a formação do complexo Mg2+-E-DMePATS2 em solução, ou seja, o complexo Mg2+-E-DMePATS2 não adsorve na superfície. Esse resultado indica que se a coordenação e a adsorção à superfície envolvem o mesmo sítio molecular, ocorre uma competição entre esses dois processos. No caso do 4-formilpiridina tiossemicarbazona (PATS4), os resultados SERS mostraram que variando o potencial aplicado ao eletrodo, não se observa nenhuma mudança significativa nos espectros em função do potencial indicando que não ocorre isomerização com o potencial, o que era esperado já que não existe possibilidade de formar ligação de hidrogênio intramolecular com o N do anel piridínico. Na presença de Mg2+ foi verificado que o complexo Mg2+-PATS4 adsorve na superfície do eletrodo. Devido às atividades biológicas desses compostos e aos diferentes mecanismos propostos na literatura, existe o interesse de conhecer os produtos da redução faradáica dos PATSn. Para isso, utilizamos a técnica SERS onde o potencial aplicado ao eletrodo é monitorado junto a um potenciostato acoplado a um registrador que indica o potencial de redução desses compostos. A espectroscopia na região do UV-Vis foi a técnica complementar usada na caracterização dos produtos faradáicos. Os resultados indicam que o 2-picolilamina e a tiouréia são os produtos de redução do PATS2. Um outro ponto de interesse desse trabalho foi a investigação do desempenho do 4-formilpiridina tiossemicarbazona (PATS4) como modificador de eletrodo para mediar a interação entre eletrodo de prata e o citocromo c (Cc). Nesse caso a técnica SERS, Raman intensificado pela superficie (λ0=632,8 nm) e a técnica SERRS, Raman Ressonante intensificado pela superficie (λ0=413,1 nm) foram utilizadas. A adição de Cc na solução eletrolítica não causou nenhuma mudança espectral nos modos vibracionais no espectro SERS do PATS4 que pudessem estar relacionadas à formação de ligação de hidrogênio entre a biomolécula e o modificador. Os espectros SERRS do Cc em eletrodos de prata modificados com PATS4 foram dependentes no entanto, com o potencial aplicado ao eletrodo indicando uma interação com o eletrodo. Em -0,4 V (vs. Ag/AgCl) são observadas as bandas características do Fe2+Cc em ca. 1368 e 1550 cm-1 e, quando oxidado a Fe3+Cc (+0,lV) essas bandas deslocam respectivamente para ca 1376 e 1562 cm-1. Sintetizamos o complexo [Ru(CN)5PATS4]3- e obtivemos os espectros SERS na presença e ausência de citocromo c. Como nesse complexo o N piridínico está ligado ao complexo de rutênio, não existe a possibilidade de formação de ligação de hidrogênio entre o anel piridínico do PATS4 e o citocromo c. Dessa maneira, se a interação entre o modificador e a biomolécula ocorresse por ligações de hidrogênio, deveríamos observar mudanças nos espectros SERS na região das bandas do estiramento do grupo C≡N. Os resultados desses experimentos não apresentaram nenhuma evidência quanto à formação de ligações de hidrogênio nesse sistema, o que indica que a interação entre o citocromo c e o [Ru(CN)5PATS4]3- seja eletrostática. / In this PhD thesis 2-formylpiridine thiosemicarbazone (PATS2) and derivatives configurations were characterized in the solid state and in solution using Raman and 1H Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopies. Using spectroscopic data obtained from defined model solutions, information on the stereochemistry could be derived. It has been verified that the presence of the methyl groups in the N(4\') atom of DMePATS2 caused a stabilization of the Z isomer in the solid state instead of the stable E isomer in PATS2. Investigation in solution has shown a strong influence of the donor number of the solvents on the configuration of these compounds. Solvents with high donor numbers favor the formation of an intermolecular hydrogen bond between the solvent and the compound under investigation, thus stabilizing the E isomer. On the other hand, in solvents with low donor numbers, the Z isomer is stabilized due to intramolecular hydrogen bond. The methyl groups in DMePATS2 are also responsible for the different behavior of PATS2 and DMePATS2 in the presence of alkali and alkaline earth cations. Whereas in case of PATS2 these cations only catalyze the E-Z isomerization in ACN solution, complex formation between DMePATS2 and the cations was found to take place. The observed difference in behavior can be explained by an increase in the basicity of the coordination binding sites in DMePATS2 with respect to PATS2, which stabilizes the cation-DMePATS2 complexes. After characterization of the configuration of the compounds in the solid state and in solution, these molecules were adsorbed on a silver electrode and studied by SERS spectroscopy. The results have shown that the configuration of DMePATS2 adsorbed on the silver electrode depended on the applied potential. For negative potentials, the predominant configuration was E, while for positive potentials, almost only the Z isomer was found. In the presence of Mg2+ only the Z isomer of DMePATS2 was observed at any potential, which can be explained by the formation of Mg2+-E-DMePATS2 complex in solution. Additionally a comparison between the SERS result obtained for DMePATS2 and PATS4 (4-formylpyridine thiosemicarbazone) was made. In the case of PATS4, the SERS results have shown that there is no change in the spectra when the applied potential is varied; that could be related to an isomerization process, which was expected since there is no possibility of forming an intramolecular hydrogen bond in this compound. The SERS spectra of PATS4 in the presence of Mg2+ indicate the formation of the Mg2+ -PATS4 complex on the surface. The interest on the reduction products of these compounds concerns to the fact that they have a large spectrum of biological activities. Therefore they have been studied in more detail using SERS and UV-Vis spectroscopy. In the case of PATS2, 2-picolylamine and thiourea could be identified as reduction products of the electrochemical reaction. A further subject of interest was the investigation of the ability of 4-formylpyridine thiosemicarbazone (PATS4) to act as a surface modifier to mediate the interaction between a silver electrode and cytocrome c (Cc). In this case, SERS (λex = 632.8 nm) as well as surface enhanced resonance Raman scattering, SERRS (λex = 413 .1 nm) spectroscopy were used. Addition of Cc to the electrolytic solution did not induce spectral changes in the vibrational modes of SERS spectra of PATS4 that could be related to the formation of a hydrogen bond between the biomolecule and PATS4. Nevertheless, the SERRS spectra of Cc on modified silver electrode depended on the applied potential indicating an interaction with the electrode. At -0.4 V (vs. Ag/AgCl) the Fe2+Cc state marker bands at ca. 1368 and 1550 cm-1 were observed and, when oxidized to Fe3+Cc (+0.1V), these bands shifted to ca. 1376 and 1562 cm-1, respectively. SERS spectra of [Ru(CN)5PATS4]3- on the silver electrode were also obtained in presence and absence of Cc. In this complex, the pyridinic nitrogen is coordinated with Ruthenium complex. Therefore, the only possibility of forming hydrogen bond with Cc is through the C≡N group. The obtained results did not show any evidence that there is a hydrogen bond between Cc and this modifier. It is proposed that, in this case, the interaction governing the redox reaction is of electrostatic nature.

Submitted by admin tede (tede@pucgoias.edu.br) on 2017-08-21T12:12:23Z No. of bitstreams: 1 LUCAS CAMILO SILVA.pdf: 1027283 bytes, checksum: 4d040e2a5bb41a7711feb0c0686ea851 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-21T12:12:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LUCAS CAMILO SILVA.pdf: 1027283 bytes, checksum: 4d040e2a5bb41a7711feb0c0686ea851 (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / The complexity of biodiesel production processes through alkaline transesterification generates undesirable components to the process and increases the cost of quality control. The objective of this study is to analyze the biodiesel production process throughout the intermediate stages and propose analytical methodologies based on Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and spectroscopy since these demanding less time for analysis and provide reliable information on various parameters without requiring large laboratory structure. The residual fatty acids and glycerol produced during transesterification of oils to biodiesel production can be raw material for glycerides synthesis by esterification reaction, an alternative technology to aggregate the biodiesel market. This paper presents an alternative to add value to these two byproducts under reaction conditions to easy control. It was used glycerol and fatty acids derived from the production of biodiesel and pure soybean fatty acid and glycerol pharmaceutical standard for evaluation of esterification with glycerol of fatty acids. For analysis of the NMR results was used factorial experimental design where was confirmed the gradually increasing concentration of glycerides in all batches getting to have 94.65% of glycerides formation when the catalyst used Methanesulfonic acid (M.S.A.) for reaction between Soybean distilled fatty acids (A.G.D.S.) and pharmaceutical standard glycerol. Was evaluated the esterification of Methyl Esters (ME) present in olein where it was found that the use of glycerol and standard pharmaceutical M.S.A. was the best reaction route where only 16.50% of the ME was not consume to generate glycerides. There was evaluation of the stages of the biodiesel production process and analysis of quality parameters by NMR where was possible to find contaminants in the raw material and determine the biodiesel quality results. Was make analysis of the standard glycerol pharmaceutical by xiv spectroscopy. For the treatment of the spectroscopy data, the PLSR model assembled and the results verified by the RMSEP calculation. It verified that the use of 20 components to construct the model showed RMSEP values ranging from the highest value referring to Color parameter and the lowest for the acidity analysis being 0.5659 and 0.00115 respectively, low values indicating that the model was satisfactory for predicting the quality results. It concluded that the synthesis of glycerides through reaction between glycerol and fatty acids occurred significantly. NMR and Spectroscopy techniques present potential for quality evaluation and reaction route for biodiesel production and synthesis of glycerides through esterification of esters and fatty acids as well as for quality control analyzes of glycerol pharmaceutical standard. / A complexidade de processos de produção de biodiesel através de transesterificação alcalina gera compostos indesejáveis. O objetivo deste trabalho é analisar o processo de produção de biodiesel ao longo das etapas e propor metodologias analíticas baseadas em Ressonância Magnética Nuclear (NMR) e espectroscopia visto que estas demandam menor tempo para análise e forneçam informações confiáveis de vários parâmetros. Ácidos graxos residuais e glicerol produzido durante a transesterificação de óleos para produção de biodiesel podem ser matérias-primas para síntese de glicerídeos através de reação de esterificação, uma alternativa tecnológica para agregar valor ao biodiesel no mercado. Este trabalho apresenta uma condição reacional de fácil controle para síntese de glicerídeos. Utilizou-se glicerol e ácidos graxos oriundos da produção de biodiesel e ácido graxos puros de soja e glicerol padrão farmacêutico para avaliação da esterificação de ácidos graxos com glicerol. Para análise dos resultados de NMR fez-se planejamento fatorial onde confirmou-se aumento gradativo de concentração de glicerídeos em todas bateladas chegando a ter-se um total de 94,65% de formação de glicerídeos. Avaliou-se a esterificação de metilésteres (ME) presentes na oleína onde verificou-se que a utilização de glicerol padrão farmacêutico e Ácido Metatoluenosulfônico M.S.A. foi a melhor rota reacional onde apenas 16,50% do ME não foi consumido para geração de glicerídeos. Fez-se avaliação das etapas do processo de produção de biodiesel e análise de parâmetros de qualidade através de NMR onde foi possível encontrar contaminantes na matériaprima e determinar resultados de qualidade do biodiesel. Fez ainda análise de glicerol padrão farmacêutico por espectroscopia. Para tratamento dos dados de espectroscopia, montou-se modelo de Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLSR) e verificou-se os resultados através do cálculo do Erro Médio Quadrático de Previsão xii (RMSEP).Verificou-se que a utilização de 20 componentes para construção do modelo observou-se valores de RMSEP variando entre o maior valor referente ao parâmetro cor e o menor para a análise de acidez sendo 0,5659 e 0,00115 respectivamente, valores baixos que indicam que o modelo apresentou-se satisfatório para predição dos resultados de qualidade. Concluiu-se que a síntese de glicerídeos através de reação entre o glicerol e ácidos graxos ocorreram de maneira significativa. Técnicas de NMR e Espectroscopia apresentam potencial para avaliação de qualidade e rota reacional para produção de biodiesel e síntese de glicerídeos através de esterificação de ésteres e ácidos graxos assim como para análises de controle de qualidade de glicerol padrão farmacêutico.

A osteocondrite dissecante (OCD) é uma das principais doenças que afetam os equinos jovens e uma das condições incluídas nas Doenças Ortopédicas do Desenvolvimento. Por se tratar de importante afecção articular, a OCD pode ser responsabilizada por perdas econômicas substanciais em decorrência da diminuição do desempenho atlético e reprodutivo dos animais acometidos. Sua etiologia é considerada multifatorial sendo associada a fatores nutricionais, endócrinos, genéticos e biomecânicos. A análise dos biomarcadores do líquido sinovial fornece dados fundamentais acerca das alterações representativas de inflamação e danos à cartilagem articular, por isso o monitoramento do ambiente articular caracteriza-se como uma importante ferramenta para o diagnóstico e acompanhamento da progressão da doença. A análise metabolômica por Ressonância Magnética Nuclear de prótons de hidrogênio (1H RMN) é um método de avaliação holístico, simultâneo e em tempo real, dos metabólitos de pequenas moléculas presente no líquido sinovial, capaz de fornecer dados a respeito da progressão da doença, da resposta a tratamentos e de determinar biomarcadores. No presente estudo objetivou-se estabelecer o perfil metabólico global do líquido sinovial de equinos acometidos por OCD, estudar a aplicabilidade da 1H RMN no diagnóstico da OCD e avaliar a possibilidade de distinção entre os líquidos sinoviais de articulações com OCD sintomática e assintomática. A determinação do perfil metabólico do líquido sinovial de equinos hígidos e acometidos por OCD assintomática e sintomática resultou em 32 metabólitos comuns às três condições articulares. Além destes, 2 compostos foram identificados somente nas articulações doentes, sendo eles o propilenoglicol e o composto aromático, porém, não foi possível diferenciar as articulações com OCD assintomática das articulações sintomáticas, pois ambos os grupos apresentavam metabólitos semelhantes e com intensidades similares.. Na comparação entre a intensidade dos espectros, observaram-se aumentos dos metabólitos glicose, glutamina, etanol, leucina, isoleucina, dimetilsulfona, creatina, creatinina, Nacetilglucosamina e N-acetilglutamina e -metil histidina e dos compostos propilenoglicol e composto aromático nas articulações com OCD com relação às hígidas. Dos metabólitos que apresentaram redução na intensidade dos espectros das articulações doentes têm-se o 3- hidroxibutirato e o acetato. Outros metabólitos demonstraram a mesma intensidade de sinal para os três tipos de articulação, sendo eles: piruvato, citrato, metionina, histidina, tirosina, valina, lactato, alanina, glicina, glicerol e fenilalanina. A análise estatística por PCA foi capaz de realizar o agrupamento dos espectros e atribuir a importância do composto aromático na diferenciação entre os animais hígidos e doentes. A análise metabolômica por 1H NMR mostrou-se técnica com alta reprodutibilidade entre as amostras e sensibilidade de detecção dos componentes do líquido sinovial, revelando claras diferenças entre os perfis bioquímicos de articulações hígidas e acometidas por OCD, indicativo das alterações metabólicas que ocorrem com a progressão desta doença, relacionadas principalmente com o processo de degradação cartilagínea. Este estudo salienta o potencial da análise metabolômica em fornecer uma nova perspectiva dos processos bioquímicos envolvidos na progressão da OCD. / Osteochondritis dissecans (OCD) is one of the most common diseases affecting young horses and one of the conditions classified as Developmental Orthopedic Diseases. As an important joint disorder, OCD is held responsible for substantial economic losses in consequence of the decrease in athletic and reproductive performance in affected horses. The condition presents a multifactorial ethiology, related to nutritional, endocrine, genetic and biomechanical factors, although its pathogeny is well established, associated with a disturbance of the process of endochondral ossification. Synovial fluid biomarkers analysis provide data regarding changes representative of inflammation and articular cartilage damage, which is why monitoring the joint cavity is an important tool for diagnosis and assessing disease progression. Proton Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy is a holistic, simultaneous and real time approach, of the metabolites present in the synovial fluid, offering the potential to provide data regarding disease progression, response to treatment and to determine disease biomarkers. The aim of the present study was to establish the global metabolic profiling of normal and osteochondritic synovial fluid, to evaluate the applicability of the 1H RMN in the diagnosis of OCD, and to asses possible distinctions between symptomatic and asymptomatic horses. The metabolic profile determination resulted in 32 common metabolites to the three joint conditions. Moreover, 2 compounds were identified exclusively in the diseased joints, namely propylene glycol and aromatic compound, but we were unable to discern between asymptomatic and symptomatic individuals for both groups presented similarities in metabolites as well as their concentrations. When comparing spectral intensities, we observed marked increases in the metabolites glucose, glutamine, ethanol, leucine, isoleucine, dimethyl sulphone, creatine, creatinine, N-acetylglucosamine, N-acetylglutamine and -methyhistidine, besides the compounds propylene glycol and aromatic compound, in the affected joints compared to the healthy ones. Decrease in spectral intensities were related to the metabolites 3-hydroxybutirate and acetate in affected joints. Other metabolites showed no difference in intensities in all joint conditions, those being pyruvato, citrate, methionine, histidine, tyrosine, valine, lactate, alanine, glycine, glycerol and phenylalanine. PCA based statistical analysis was able to group spectra and to ascribe the importance of the aromatic compound in differentiating healthy from diseased joints. 1H RMN spectroscopy showed high reproductability between samples and sensitive in detecting synovial fluid compounds, unveiling clear diferences between the biochemical profiles of healthy and OCD affected joints, thus indicating metabolic alterations occuring with disease progression, related mainly with the cartilage degradation process. This study projects the potential of metabolomics analysis in providing a new perspective of the biochemical processes involved in OCD progression.

Proteínas de membrana estão envolvidas em processos fisiológicos essenciais como, por exemplo, a manutenção do equilíbrio iônico e sinalização intracelular. No entanto, apesar do envolvimento em inúmeros processos fisiológicos e de grande interesse farmacêutico, o estudo estrutural de proteínas de membrana ainda é um processo custoso e muito mais complexo do que o estudo estrutural de proteínas solúveis. Os trocadores de Na+/Ca2+ são proteínas de membrana que atuam na manutenção da homeostase de Ca2+ intracelular e estão envolvidos em processos patológicos como doenças cardíacas. Estes trocadores estão presentes em diversas espécies de mamíferos (NCX) e insetos, por exemplo, na mosca Drosophila melanogaster (CALX). A topologia destas proteínas é constituída de dois domínios. O domínio transmembranar, que contém dois segmentos de 5 hélices transmembranares (TMH) e é responsável por promover o transporte específico de íons Ca2+ e Na+ através da membrana, e o domínio citoplasmático, responsável por regular a atividade do trocador. O domínio citoplasmático consiste de uma alça que contém dois domínios sensores de Ca2+ intracelular (CBD1 e CBD2). Trabalhos mostraram que o trocador CALX é inibido pela ligação de Ca em CBD1, enquanto que trocadores NCX são ativados. As regiões citosólicas que conectam CBD1 e CBD2 à TMH5 e TMH6 são conservadas e ainda não foram caracterizadas estruturalmente. Adjacente à TMH5 há um segmento anfipático, denominado exchanger inhibitory peptide (XIP), que está envolvido no mecanismo de regulação do trocador. Na ausência de dados estruturais do CALX completo, o estudo de TMH5-XIP poderá aumentar a compreensão sobre a estrutura e o funcionamento do trocador. A construção TMH5-XIP foi fusionada à MBP no N-terminal e a uma sequência de 8 histidinas no C-terminal. Apesar da expressão da proteína de fusão ter sido bem sucedida, problemas de precipitação e ineficiência durante a clivagem da conexão com a MBP impediram a conclusão dos estudos estruturais. Logo, uma construção menor, contendo apenas a região equivalente ao XIP, foi estudada por espectroscopia de RMN em solução e dicroísmo circular. XIP forma uma 310-hélice a baixa temperatura, 7 oC, que se desestabiliza a maior temperatura, 27 oC. Estes dados permitem a formulação de hipóteses sobre o papel de XIP no mecanismo de regulação do domínio transmembranar de CALX. / Membrane proteins are involved in essential physiological processes such as maintenance of the ionic balance and intracellular signaling. However, despite their role in numerous physiological processes of well-recognized pharmaceutical relevance, structural studies of membrane proteins remain being more complex than structural studies of globular proteins. Na+/Ca2+ exchangers (NCX) are membrane proteins that play essential roles in the maintenance of the intracellular Ca2+ homeostasis. Not surprisingly, the NCXs are involved in pathologies such as heart diseases. These exchangers are present in several species of mammals (NCX) and insects, for example, in the fly Drosophila melanogaster (CALX). The topology of these proteins consists of a transmembrane and a hydrophilic domain. The transmembrane domain corresponds to two segments of 5 transmembrane helices (TMH) forming a 10-helix bundle that is responsible for the specific transport of Ca2+ and Na+ across the cellular membrane. The hydrophilic domain is composed of a large cytoplasmic loop, which is associated with the regulation of the ion exchange activity of the transmembrane domain. The loop contains two Ca2+-sensors domains, CBD1 and CBD2, and uncharacterized regions. Studies showed that Ca2+ binding to CBD1 inhibits the CALX, whereas it activates the NCX. The juxtamembrane cytosolic regions linking the CBD1 and CBD2 domains to the TMH5 and TMH6, respectively, are highly conserved but have not yet been structurally characterized. The segment near TMH5 is amphipathic, and it is also called exchanger inhibitory peptide (XIP). In the absence of a three-dimensional structure of the complete CALX, the study of TMH5-XIP may contribute to our understanding of the structure and operation of the exchanger. In order to study TMH5-XIP, it was fused to an MBP tag at the N-terminus, and to a sequence of 8 histidines at the C-terminus. Although the expression of the fusion protein was successful, precipitation and inefficient MBP-tag cleavage prevented the isolation of pure TMH5-XIP for structural studies. Hence, a smaller construct, containing only the region equivalent to XIP, was studied by NMR spectroscopy in solution and circular dichroism. The structure assumed by XIP in solution is temperature dependent, being intrinsically disordered at 27 C or a 310-helix at 7 C, respectively. These findings allowed us to infer how XIP could participate in the CALX regulation mechanism.

Les éthers de cellulose (EC) sont des adjuvants couramment introduits dans les mortiers pour améliorer leurs propriétés. Malgré le retard d’hydratation du ciment engendré par ces polysaccharides, ils sont capables d’améliorer la maniabilité et la rétention d’eau des matériaux cimentaires.Cette étude a été initiée afin d’accroître les connaissances sur l’effet des EC sur la rétention d’eau des mortiers à l’état frais. L’objectif est double : identifier les paramètres physico-chimiques jouant un rôle clé et clarifier les mécanismes d’action de dérivés cellulosiques dans les matériaux cimentaires.Pour ce faire, grâce à un large panel d’EC, l’influence des paramètres structuraux des molécules a été élucidée. Les résultats ont démontré que la masse moléculaire était un paramètre primordial alors que les degrés de substitution des groupements greffés sur la molécule ont un impact négligeable sur la rétention d’eau des mortiers. Pour comprendre les mécanismes d’action des EC dans les phénomènes de rétention d’eau, deux pistes ont été explorées. La première a consisté à savoir s’il existait une relation entre le comportement rhéologique des mortiers et leur capacité à retenir l’eau lors d’un contact avec un substrat. L’étude rhéologique a montré que les EC sont des agents viscosants et que pour des EC ayant des degrés de substitution identiques, la viscosité et la rétention d’eau du mortier semblent aller de paire. Cependant, cette relation n’est pas aussi simple. En effet, des propriétés de rétention d’eau différentes ont été mesurées pour des mortiers ayant des consistances voisines. La capacité des mortiers à retenir l’eau ne peut donc pas être déterminée uniquement à partir de son comportement rhéologique. Par ailleurs, d’autres molécules telles que les dérivés de l’amidon, ont mis en évidence une évolution opposée de la rétention d’eau avec les propriétés rhéologiques. Ainsi, la consistance d’un mortier ne peut pas à elle seule expliquer les phénomènes de rétention d’eau des mortiers adjuvantés avec les éthers de cellulose.La seconde hypothèse souvent avancée pour expliquer les propriétés de rétention d’eau est que les dérivés cellulosiques forment une barrière de diffusion à l’eau dans le mortier. La capacité des polymères à former des films a été étudiée à l’aide de deux techniques de résonance magnétique nucléaire (RMN) : la RMN à gradients de champ et la relaxométrie RMN. A l’aide de ces deux techniques, il a été montré que les EC n’ont aucun effet sur le coefficient de diffusion de l’eau dans le volume et à la surface des solides. Une étude temporelle menée par relaxométrie a mis en avant l’importance de la quantité d’eau piégée transitoirement à la surface des solides. / Cellulose ethers (CE) are commonly used as additives to improve the quality of cement-based materials. As admixtures, they improve the properties of mortars such as workability, open time and water retention. This study is devoted to improve the knowledge on the influence of cellulose ethers on the freshly-mixed mortars water retention. The aims of this thesis are to identify they key structural parameters of the CE which influence the water retention and to clarify the water retention mechanisms of CE in freshly mixed mortars.In this frame, the influence of cellulose ethers molecular parameters was explored. The results demonstrated that molecular weight is the key parameter concerning the water retention capacity of mortars. On the contrary, the substitution degrees seem to have a lower impact on this property. To understand water retention mechanisms, two ways were investigated. The first hypothesis is that there is a relationship between the rheological behavior of mortars and their ability to retain water upon contact with a substrate. The rheological study showed that CE are viscosity modifiers. Moreover, for CE with the same substitution parameters, mortar’s viscosity and its water retention seem to go hand in hand. However, this relationship is not so simple. Indeed, the water retention properties were measured for different mortars with close consistencies. This comparison demonstrated that the ability of mortars to retain water cannot be determined from its rheological behavior. In addition, other molecules such as starch derivatives, showed an opposite trend: the higher the consistency, the lower the water retention. Thus, mortar’s consistency is not the only parameter which can explain water retention capacities of CE-admixed mortars.The second hypothesis proposed to explain water retention properties is that cellulose derivatives form a diffusion barrier to water into the fresh mortar, because CE used to form film. The ability of polymers to reduce water mobility was investigated using two techniques of nuclear magnetic resonance (NMR): NMR field gradient and relaxometry NMR. Using these two techniques, it was shown that the EC have no effect on the diffusion coefficient of water in the volume and surface of solids. A study conducted by relaxometry NMR highlighted the importance of the amount of water trapped temporarily at the surface of solids.

ATP-dependent chromatin remodelers have been proposed to act sequentially, and to a certain extent non-redundantly, in the priming stages of the DNA Damage Response pathways by establishing chromatin in lesion sites ready to act as a scaffold for repair factors or to be displaced in order to allow DNA repair. Among remodeling factors proposed to play a role in DNA repair is SMARCAD1, a poorly characterized, non-canonical member of the SWR1-like family of SNF2/SWI2 superfamily of ATPases, which has recently been identified as a potential target for ATM/ATR phosphorylation at canonical and non-canonical sites upon DNA damage. The actual mechanism for SMARCAD1 recruitment and involvement in DNA remodeling is still unknown, and unlike most other chromatin remodelers, SMARCAD1 does not contain DNA- or histone-binding domains frequently accompanying such proteins. Instead, in addition to the core ATPase domain, only two CUE domains (a type of helical ubiquitin-binding domain) have been identified. This thesis presents the findings of an investigation intended to structurally characterize SMARCAD1 by dissecting and identifying its domain architecture, and examining the activity and ligand selectivity of its binding domains in the functional context of DNA damage repair. The solution NMR structure of the CUE1 domain is presented, describing a triple helix bundle consistent with other members of the family. Furthermore, a novel SUMO interacting motif was identified and through a combination of NMR titrations and phospho-proteomics analysis, shown to be constitutively phosphorylated which excludes the possibility of DNA damage dependent ATM targeting as the recruitment mechanism for DNA repair. Additionally, it is demonstrated that both CUE domains are poor binders of mono-ubiquitin, however CUE1 specifically mediates the high affinity binary interaction with the transcriptionally repressive master regulator KAP1. This interaction was shown to be independent of post-translational ubiquitylation but rather sustained through direct interaction with the dimeric RBCC domain of KAP1. Finally, mass spectrometry profiling of domain-dependent interactions (based on differential abundance relative to changes due to chemically induced DNA damage) suggests SMARCAD1 may be involved in p53 transcriptional regulation through interactions maintained with CUE1 prior to DNA damage, whereas the SIM domain selectively targets protein interactions upon DNA damage that simultaneously activate p53 transcriptional control and recruit SMARCAD1 to DNA damage repair pathways.

Poly-aryl, also known as polyphenylene compounds are a class of dendrimer, which contain a large number of aromatic rings. They are of interest because they display restricted rotation of their stearically congested aromatic rings. These extended structures have the potential to act as precursors for even larger aromatic systems and have many applications including electronic devices, drug delivery and catalysis. A total of 23 novel poly-aryl compounds have been examined using single crystal X-ray diffraction and a number of structural patterns have emerged. Six of the compounds contain alkynes and it has been observed that their conformation is governed by a combination of conjugation between the alkyne and aryl groups and inter-molecular interactions. In the more extended poly-aryl compounds steric congestion rules out any possibility of conjugation between the rings and their conformation is governed by intra-molecular non-bonded interactions in the core of the molecules and by inter-molecular interactions in their periphery. Where possible, solution NMR measurements were carried out on the poly-aryl compounds and confirmed that the solution structures are in agreement with those obtained from individual crystal.