A tuberculose (TB) é uma doença causada pelo Mycobacterium tuberculosis. De acordo com estimativas da Organização Mundial da Saúde, a tuberculose é responsável pela morte de ~2 a 3 milhões de pessoas/ano no mundo e nos próximos 15 anos cerca de 1 bilhão de pessoas deverão ser infectadas, e destas, aproximadamente 35 milhões deverão morrer. Apesar de existirem vários medicamentos sendo utilizados no tratamento da doença, constatasse o crescimento no número de casos devido, principalmente, às variedades resistentes do M. tuberculosis. Considerando-se o aparecimento de cepas resistentes em TB, recomenda-se que novos medicamentos e/ou alvos biológicos alternativos devam ser intensivamente pesquisados. A ribonucleotídeo redutase (RNR), por exemplo, é uma proteína de interesse, pois catalisa uma etapa importante e única na síntese de novo dos dNTPs, reduzindo o ribonucleosídeo 5\' -difosfato ao seu correspondente desoxirribonucleosídeo 5\' -difosfato. A RNR é importante na síntese do DNA, e portanto, na divisão das células. Esta enzima importante, que possuí 16% de homologia com a RNR de mamíferos, é um alvo potencial para o desenvolvimento de novos fármacos, com provável aplicação no tratamento do câncer, da malária e do tripanossoma. Sabe-se que diferentes classes de compostos, através de diferentes mecanismos de ação, inibem a RNR, incluindo as α-(N)-heterocíclicas carboxaldeído tiossemicarbazonas, um dos inibidores mais potentes da RNR. Sabe-se que alguns derivados da tiossemicarbazona, inibidoras da RNR de células tumorais, apresentam atividade frente o M. tuberculosis atuando provavelmente através do mesmo mecanismo, envolvendo a inibição da correspondente RNR. Neste contexto, nesta tese de doutorado, foram aplicadas diferentes abordagens de QSAR/QSAR-3D no estudo de 40 derivados da 2-piridino-carboxaldeído tiossemicarbazona, inibidores da RNR de células H.Ep.-2, retirados de literatura selecionada (French & Blanz-Jr. 1974). Estes compostos foram divididos em cinco séries, a saber: séries A, B, C, D, e E contendo, respectivamente, 40, 39, 30, 23 e 22 compostos, na tentativa de tornar estas séries estruturalmente mais homogêneas. Para cada série, foram criados três grupos de treinamento e os respectivos grupos de teste (I, II e III), visando-se avaliar o poder de predição dos modelos gerados através das análises de QSAR/QSAR-3D. Para as análises de QSAR clássico, foram utilizados como variáveis independentes, os descritores mais relevantes gerados através do programa DRAGON e, pré-selecionados por PLS. Considerando-se a ausência de informações sobre a estrutura cristalográfica da enzima RNR do M. tuberculosis, os estudos de QSAR-3D foram iniciados empregando-se metodologias propostas em CoMFA e, em CoMSIA, implementadas no programa SYBYL. Além destas, foi realizada a modelagem por homologia da RNR do M. tuberculosis, utilizando-se o programa WHATIF. Para as abordagens CoMFA e CoMSIA as geometrias otimizadas através do método semi-empírico AM1 foram alinhadas átomo-a-átomo e, através da similaridade dos respectivos campos estéricos e eletrostáticos, utilizando-se o programa SEAL. Nos dois procedimentos a geometria do composto não substituído, um dos mais ativos na série, foi utilizada como molde considerando-se a ausência de informações sobre a conformação bioativa. A modelagem da RNR por homologia foi realizada utilizando-se como molde as estruturas cristalográficas, respectivamente, do C. ammoniagenes (código PDB 1KGN) e da S. typhimurium (código PDB 1R2F), sambas apresentando valores de identidade superior a 65%. Mais recentemente foram publicados os dados cristalográficos para a cadeia beta (subunidade menor) da RNR do M. tuberculosis (código PDB 1UZR). Os modelos CoMFA e CoMSIA gerados apresentaram valores aceitáveis para os coeficientes de correlação de predição, com altos valores para os coeficientes de correlação ajustados e baixos valores para os erros padrões. Os melhores modelos CoMFA e CoMSIA foram obtidos considerando o grupo com substituintes apenas na posição 5 do anel piridínico. Razoáveis coeficientes de correlação de predição para os modelos CoMSIA com altos coeficientes de correlação de ajuste e baixos valores para os erros padrões forma obtidos. Os mapas de contorno gerados em CoMFA e CoMSIA sugerem que grupos aceptores de ligações de hidrogênio próximos ao nitrogênio do anel piridínico deverá aumentar o valor da atividade inibitória. Esta observação está em boa concordância com os dados da literatura, na qual a formação de um complexo entre a TSC e o íon Ferro foi sugerido para a inibição da RNR. Estes estudos deverão permitir um melhor entendimento sobre as características estruturais desta classe de TSC inibidoras da RNR, como agentes antitumorais, em termos dos campos estéricos, eletrostáticos, hidrofóbico, doador e aceptor de ligações de hidrogênio, bem como a contribuição para o desenvolvimento racional de novos inibidores para esta importante enzima. Adicionalmente, dois compostos preparados em nosso laboratório, demonstraram atividade frente o M. tuberculosis, em testes realizados in vivo. / Tuberculosis is an illness caused by Mycobacterium tuberculosis. Data from World Health Organization (WHO) estimates, that about 2-3 millions of human population died by Mycobacterium tuberculosis infection and that during the next 15 years about 1 billion will be infected and 35 million will certainly die. Although, in the clinic it was found several antiTBdrugs, these numbers will increase due several reasons including M. tuberculosis resistant strains. It has been stressed the importance of novel medicines and/or alternative biological targets research projects. It is known that Ribonucleotide reductase (RNR), is an enzyme that catalyses the rate limiting step in the de novo synthesis of dNTPs, reducing the ribonucleoside 5\'-diphosphates to the corresponding deoxyribonuc1eoside 5\' -diphosphates. RNR has a critical role in the DNA synthesis and, hence, cell division. This key enzyme, that shows 16% homology when compared with mammals RNR, is a potential target for drug design of cell growth inhibitors, with potential application in cancer therapy, antimalaria and trypanosome chemotherapy. It is known that different types of compounds or species by means of different mechanism pathways can show RNR inhibition, including α-(N)-heterocyclic carboxaldehydes thiosemicarbazones that are one of the most potent classes of RNR inhibitors. More than that, some of them, that shows activity against M. tuberculosis seems to follow the same mechanism pathways proposed to the thiosemicarbazones tumor cells activity that means, that they probably are RNR inhibitors. In this study, a series of 40 α-(N)-2-formyl-pyridine thiosemicarbazone derivatives tested against RNR of H.ep.-2-cells (human epidermoid carcinoma), taken from selected literature (French & Blanz-Jr. 1974), has quantitatively analyzed by means of several QSAR/3D-QSAR approaches. These compounds were divided into 5 individual subsets, namely A, B, C, D, and E, having 40, 39, 30, 23 e 22 compounds, respectively. This procedure has been done in order to achieve more structurally homogeneous subsets. For each set, three individual training and test sets (I,II and III) have been created in order to evaluate the predictivity power of the generated QSAR/3D-QSAR models. QSAR analysis have been done using descriptors generated by DRAGON program that have been further pre-selected by PLS procedures. Considering that crystallographic data of RNR M. tuberculosis are not available in the literature, 3D-QSAR studies have been done these applying, initially, CoMFA and CoMSIA approaches, implemented in SYBYL. Homology model studies have been performed with WHATIF program CoMFA e CoMSIA approaches used optimized geometry obtained by semi-empirical AM1 methods that have been aligned by two different methods. Rigid alignment, in which the compounds were fitted atom-by-atom onto a template, based on the root mean square fit. The N(l) and C(2) atoms of the pyridine moiety and the heavy atoms of thiosemicarbazone backbone of TSC were used as template structure. (2) Field based, in which the steric and electrostatic fields, generated by the SEAL program were considered in the alignment. In both procedures the unsubstituted 2-formylpyridine thiosemicarbazone in its syn conformation, has been taken as template. Homology RNR models were done using as template crystallographic data of ammoniagenes (1KGN) and S. typhimurium (1R2F) as template, respectively, with identity larger than 65%. More recent1y new crystallographic data have been published for the beta chain (smaller subunity) of RNR do M. tuberculosis (1UZR). CoMFA and CoMSIA generated models showed acceptable predictive correlation coefficients with high fitted correlation coefficients and low standard errors. Betler CoMFA and CoMSIA models have been derived considering a homogeneous subset of TSC substituted only at 5-position in pyridine ring. Reasonable predictive correlation coefficients for CoMSIA models with high fitted correlation coefficients and very low standard errors were obtained. The derived CoMFA and CoMSIA countour maps suggested that a hydrogen bond acceptor near the nitrogen pyridine ring could enhance inhibitory activity value. This observation is in good agreement with literature, in which a complex formation between TSC and iron ion has been suggested, to RNR inhibition. These studies are expected to enhance the understanding of the structural features of this class of TSC-RNR inhibitors as antitumor agents in terms of steric, electrostatic, hydrophobic and hydrogen donor and acceptor fields as well as to contribute to rational design of inhibitors of this key enzyme. Additionally, two compounds that have been prepared by us showed activity against M. tuberculosis using in vivo test system.

Industrial effluents with high concentrations of heavy metals are widespread pollutants of great concerns as they are known to be persistent and non-degradable. Continuous monitoring and treatment of the effluents become pertinent because of their impacts on wastewater treatment plants. The aim of this study is to determine the correlation between heavy metal pollution in water and the location of industries in order to ascertain the effectiveness of the municipal waste water treatment plant. Heavy metal identification and physico-chemical analysis were done using Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES) and multi-parameter probe respectively. Correlation coefficients of the measured values were done to investigate the effect of the industrial effluents on the treatment plants. Heavy metal resistant bacteria were identified and characterised by polymerase chain reaction and sequencing. Leeuwkuil wastewater treatment plants were effective in maintaining temperature, pH, and chemical oxygen demand within South Africa green drop and SAGG Standards whereas the purification plant was effective in maintaining the values of Cu, Zn, Al, temperature, BOD, COD, and TDS within the SANS and WHO standard for potable water. This findings indicated the need for the treatment plants to be reviewed.The industrial wastewater were identified as a point source of heavy metal pollution that influenced Leeuwkuil wastewater treatment plants and the purification plants in Vaal, Vereenining South Africa. Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens, Bacillus sp. strain and Bacillus toyonensis that showed 100% similarity were found to be resistant to Al, Cu, Pb and Zn. These identified bacteria can be considered for further study in bioremediation. / Environmental Sciences / M. Sc. (Environmental Science)

The rational development of bees is one of the most promising agricultural activities, since it is essentially self-sustaining family and therefore helps to maintain and restore the environment, through their role in pollination, and guarantee income to the producer who employs his family on it. Honey is the main product of this activity, being generated by honey bees - native or Africanized. Its chemical composition is quite varied, depending mainly of floral, entomological and geographical origin. The purpose of this study was to evaluate the quality of honey from different entomologic sources of the State of Alagoas, in the dry season of 2008/09, by physico-chemical and microbiological criteria, and know their likely actions antioxidant and antimicrobial. Thus, 43 samples of honey (14 of Apis mellifera, 22 of M. scutellaris, 3 of M. quadrifasciata, 2 of M. subnitida e 2 of Plebeia sp) were collected from different municipalities of Alagoas. In relation to the physicochemical parameters, it were evaluated the content of reducing carbohydrates, total carbohydrates, sucrose apparent, moisture, electrical conductivity, pH, acidity, content of total protein, concentration of proline, diastase activity and hydroxymethylfurfural. Regarding to the antioxidant activity, it was evaluated in qualitative and quantitative terms of the content of total phenols and flavonoids, capture of the radical 2,2-diphenyl-1-picrilhdrazil (DPPH) and through the antioxidant power of reduction of Fe3 + &#8594; Fe2 + (FRAP method). It was also evaluated the microbiological safety of honeys through the detection of spores of Clostridium sp., and through the profile of various antimicrobial. We used the nonparametric test of Kruskal Wallis to 95% (p <0.05), because the data did not show normal distribution. It was also performed the correlation of Spearman to 95% significance, p <0.05, and 99% significance, p <0.01. With regard to the physico-chemical parameters, only electrical conductivity and sucrose showed no statistically significant difference (p <0.05) among the different species of honey bees. On the antioxidant activity, the honey of A. mellifera showed higher activity than those of natives, except in the case of honey of Plebeia sp, who stood out in a number of parameters compared to the other native bees. It was found also that the honey of native bees showed slight difference in comparizon to the honeys of A. mellifera regarding to its antimicrobial action, and it was not seen this variation on the activity of heat-resistant fungi, which were also much less sensitive than the bacteria to aqueous solutions of honey (25%). Therefore, the antibacterial action is probably due to the synergistic effect of high concentration of H+ ions (low pH), carbohydrates (osmotic potential) and phenolic compounds that bind to glucose forming units of its cell wall, preventing their proper proliferation. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / A criação racional de abelhas é uma das atividades agropecuárias mais promissoras, visto que é essencialmente familiar e auto-sustentável, pois auxilia na manutenção e recuperação do meio ambiente através de seu papel na polinização e garante renda ao produtor que emprega nela a sua família. O mel é o principal produto dessa atividade, sendo gerado por abelhas melíferas - nativas ou africanizadas. Sua composição química é bastante variada, dependendo principalmente da origem floral, entomológica e geográfica. O propósito deste trabalho foi avaliar qualidade do mel de diferentes origens entomológicas do Estado de Alagoas, na estação das secas de 2008/09, por meio de parâmetros físico-químicos e microbiológicos, além de conhecer suas prováveis ações antioxidante e antimicrobiana. Para tanto, coletou-se 43 amostras de méis (14 de Apis mellifera, 22 de M. scutellaris, 03 de M. quadrifasciata, 02 de M. subnitida e 02 de Plebeia sp.) em diferentes municípios alagoanos. Em relação aos parâmetros físico-químicos, avaliou-se o conteúdo de glicídios redutores, glicídios totais, sacarose aparente, umidade, condutividade elétrica, pH, acidez, teor de proteínas totais, concentração de prolina, hidroximetilfurfural e atividade diastásica. Em relação à atividade antioxidante avaliou-se quantitativamente e qualitativamente o conteúdo de fenóis e flavonóides totais, captura do radical 2,2-difenil-1- picril-hidrazil (DPPH), além do método de redução do Fe3+ &#8594; Fe2+ (método FRAP). Avaliou-se, ainda, a segurança microbiológica dos méis através da detecção de esporos de Clostridium sp., além do perfil antibacteriano e antifúngico dos diferentes méis. Foi utilizado o teste não paramétrico de Kruskal Wallis a 95 % de probabilidade (p< 0,05), pois os dados não apresentaram distribuição normal, realizando-se, ainda, a correlação de Spearman a 95 % de significância, p<0,05 e 99% de significância, p<0,01. No tocante aos parâmetros físico-químicos, apenas condutividade elétrica e sacarose não apresentaram diferença estatisticamente significativa (p<0,05) entre os méis das distintas espécies de abelhas. Em relação à atividade antioxidante, os méis de A. mellifera apresentaram ação superior do que os das nativas, exceto no caso dos méis de Plebeia sp., que se destacaram em uma série de parâmetros em comparação com o das demais abelhas nativas. Verificouse, ainda, que os méis de abelhas nativas apresentaram maior atividade antimicrobiana em relação aos méis de A. mellifera. Portanto, a ação antibacteriana provavelmente se deve ao efeito sinergístico da alta concentração de íons H+ (baixo pH), glicídios (potencial osmótico) e compostos fenólicos que se ligam às unidades glicídicas formadoras de sua parede celular, inviabilizando sua adequada proliferação.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Sergio Theodoro.pdf: 1744465 bytes, checksum: 132da5a46d9247da552f8a27ee087fed (MD5) Previous issue date: 2010-02-18 / The aim of this work is devoted to reduction of the environmental impact of galvanic industry effluents. An electro-coagulation (EC) laboratory scale system using iron plates electrodes was studied for the removal of organic and inorganic pollutants as a by-product from the treatment of galvanic process based-platining industry. An EC reactor consisting of a 1,5 L conical container and a set of seven firmly assembled iron electrode plates, which were parallelly arranged to each other and electrically operated in mono-polar mode, was built. A 1.0 cm gap between the anode and cathode plates using a non-conducting horizontal support was chosen in order to operate the EC reactor in a low electrical current range. A long, electrical rotating cilindrical rotor, with 2,7cm blades at the end of it, made in non-conducting material, was used to turn mechanically the effluent around the rotor axis during the EC treatment. In addition, a 225 cm2 active electrode surface area was kept during the whole EC experiments. In order to obtain optimal values of reaction time, electrical current, rotor angular velocity, and initial effluent pH, a central composite rotatable design (CCRD) was applied. A wide range of reaction time (10-60 min), electrical current (0.3-3.0 A), rotor angular velocity (50-300 rpm), and initial efluent pH (3-10) were used, performing a total of 28 runs with 24+2x4 axial points and 4 central points. Physico-chemical parameters such as chemical oxygen demand (COD), color, turbidity, total solids, and metals (Cr, Ni, Zn, and Cu) were used as response variables. The measurements of physico-chemical parameter and metal concentration values in non- and treated waste waters were carried out by applying the Standard Methodology and the Synchrotron Radiation X-Ray Fluorescence (SR-TXRF) technique, respectively. Using the Statistica software, a 95%-significance level (p<0.05) of the predicted models and interaction effects between reactor operating variables on response variables were evaluated using 3-D response surface curves and analysis of variance. With the factorial design was obtained the following optimum conditions of the reactor, 35 minutes for the time of electrolysis, 170 rpm for agitation, 2.2 A for the electric current and 6.5 for pH. Under these conditions the removal of color and turbidity reached 100%, another considerable value was the removal of around 90% of COD and total solids. Moreover, a removal of around 99% of Zn and Cu was obtained, whereas for Cr and Ni obtained a removal of 100%. Finally, the results of technical and economic analysis showed the cost obtained by the treatment, indicating clearly that the method of electro-coagulation is very promising for industrial application. / O presente trabalho tem como objetivo remover os poluentes de um efluente de galvanização, de modo a reduzir o impacto ambiental dos efluentes da indústria galvânica. Para a remoção dos poluentes, orgânicos e inorgânicos, gerado nos processos de galvanização foi aplicada a eletrocoagulação (EC) em escala de laboratório utilizando eletrodos de ferro. Foi construído um reator de EC, constituído por um recipiente cônico com capacidade de 1,5 L e um eletrodo de ferro montado firmemente com seis placas de ferro, que foram dispostas paralelamente com uma distância de 1(um) centímetro, operado em modo mono-polar. O sistema de agitação mecânico foi construído com duas pás de geometria cilíndrica de 2,7 cm e uma haste de 31,5 cm feito com material não condutor acoplado em um motor elétrico. Durante o experimento da EC foi utilizada uma área efetiva de 225 cm2 do eletrodo. A fim de obter valores ideais do tempo de eletrolise, corrente elétrica, agitação e pH inicial do efluente, foi aplicado o planejamento estatístico composto central (DCCR) com fatorial 24+2X4 pontos axiais + 4 ponto centrais, totalizando 28 ensaios experimentais. Os valores aplicados as variáveis independentes foram de 0,3 a 3 A para a corrente, de 10 a 60 min. para o tempo de eletrolise, de 3 a 10 para o pH inicial e agitação como valores entre 50 e 300 rpm. Foram utilizadas como variáveis resposta os parâmetros físico químico tais como, a demanda química de oxigênio (DQO), cor, turbidez, Sólidos totais e concentração dos metais Cr, Ni, Zn e Cu.Todos os parâmetros físico-químicos foram determinados através o Método Padrão para análise de água, enquanto que as concentrações dos metais foram determinadas através da técnica de Fluorescência de Raios X por Reflexão Total, (SR-TXRF). Utilizando o software Statistica, com nível de significância de 95% (p <0,05), os modelos preditos e os efeitos de interação entre as variáveis de operação do reator e as variáveis respostas foram avaliados, utilizando as curvas 3-D de superfície de resposta e a análise de variância. Com o planejamento fatorial foi obtido as seguintes condições ótimas de trabalho do reator, 35 minutos para o tempo de eletrolise, 170 rpm para a agitação, 2,2 A para a corrente elétrica e 6,5 para o pH. Nestas condições a remoção da cor e turbidez alcançaram 100%, outro valor considerável foi a remoção em torno de 90% da DQO e sólidos totais. Além disso, uma remoção em torno de 99% de Zn e Cu também foi obtida, enquanto que para o Cr e Ni obteve-se uma remoção de 100%. Finalmente, os resultados da análise técnico-econômica mostraram o baixo custo obtido pelo tratamento, evidenciando claramente que o método da eletrocoagulação é muito promissor para aplicação industrial.