Os transtornos do espectro autista (TEA) são distúrbios neuropsiquiátricos bastante comuns, graves, e que propiciam grande impacto social e financeiro. A identificação de vias moleculares e processos celulares alterados que são compartilhados pelos pacientes, mesmo que estes apresentem causas etiológicas distintas, pode contribuir de forma significativa para o entendimento de sua patofisiologia desses transtornos. Ainda, a identificação destas vias pode propiciar o desenvolvimento de abordagens terapêuticas mais eficientes, uma vez que o uso de medicamentos nos TEA ainda é inadequado, envolvendo baixa melhora funcional e diversos efeitos colaterais, como o ganho excessivo de peso e anormalidades metabólicas associadas. Neste trabalho, selecionamos como uma primeira abordagem o estudo da via de sinalização PI3K-mTOR em pacientes com TEA não-sindrômico, via esta envolvida com diversos aspectos do desenvolvimento e funcionamento neuronal, assim como com a patofisiologia de síndromes monogênicas que apresentam alta prevalência de TEA em seu quadro clínico. Foram utilizadas como modelo experimental in vitro células-tronco mesenquimais provenientes de polpa de dente decíduo (SHEDs) de pacientes e indivíduos controles. Os resultados aqui obtidos sugerem a importância da desregulação da via PI3K/mTOR na patofisiologia de uma parcela importante dos casos de TEA não-sindrômico. Ainda, observamos que as células dos pacientes com alterações nessa via de sinalização apresentam maior capacidade proliferativa, e que a modulação deste fenótipo alterado por meio do uso concomitante de inibidores de PI3K e mTOR nas células de um destes pacientes sugere esta via como um alvo promissor para o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas para estes pacientes. Em seguida, na tentativa de desvendar os mecanismos subjacentes aos efeitos metabólicos adversos associados com o uso de antipsicóticos prescritos para o tratamento de pacientes com TEA, investigamos os efeitos destes psicofármacos sobre a biologia do tecido adiposo humano. Foram utilizadas como modelos in vitro células-tronco (ADSCs) e adipócitos maduros derivados de tecido adiposo humano de indivíduos controles. Os resultados obtidos sugerem que a ação direta dos antipsicóticos com alta propensão ao ganho de peso (como a olanzapina e a clozapina) sobre a proliferação, diferenciação, e o metabolismo do tecido adiposo humano parece não constituir um mecanismo importante associado ao ganho de peso apresentado pelos pacientes, e que a ação desses medicamentos sobre os sistemas centrais que regulam o peso e o metabolismo deve ser o mecanismo principal levando aos efeitos metabólicos adversos. Juntos, os resultados gerados neste trabalho podem, de certa forma, contribuir para da farmacoterapia dos TEA / Autism spectrum disorders (ASD) are common neuropsypchiatric disorders, which has serious social and economic impacts. Identification of common molecular and cellular processes altered in patients, despite the underlying genetic heterogeneity, can contribute significantly to our understanding of the disease pathophysiology and can help to develop more effective treatments, since available pharmacotherapy for ASD is inefficient and frequently associated with adverse side effects, such as weight gain and metabolic disturbances. Here, we used patient-derived Stem cells from Human Exfoliated Deciduous teeth (SHEDs) as an intro model system to investigate whether non-syndromic ASD patients show altered regulation of PI3K/mTOR signaling pathway, which is involved in multiple aspects of neuronal development and physiology, and in the pathogenesis of monogenic syndromes that share features with ASD. Our results suggest that dysregulation of PI3K/mTOR-linked networks play an important role in the pathogenesis of a subgroup of non-syndromic ASD. In addition, we found enhanced proliferative capacity in cells with altered PI3K/mTOR activity, which was rescued in one of these patients through combined pharmacological inhibition of both PI3K and mTOR kinase activity, suggesting that PI3K-mTOR signaling is a promising target for the development of new therapeutic approaches for these individuals. Next, in an attempt to better understand the mechanisms underlying the metabolic side effects of the antipsychotics prescribed for ASD treatment, we investigated the effects of some of these drugs on the biology of human adipose tissue using as in vitro model systems human adipose-derived stem cells (ADSCs) and mature adipocytes. Our results suggest that a direct and potent effect of antipsychotics with high weight gain liability (such as clozapine and olanzapine) on cell proliferation, differentiation, and metabolism of human adipose tissue is not an important mechanism by which these drugs induce metabolic disturbances. Consequently, our results suggest that these side effects may mainly reflect the action of these drugs on central pathways involved in weight control and metabolism. Together, our results can, to some extent, contribute to improving pharmacotherapy of ASD

Rtg2p é uma proteína que participa da sinalização retrógrada, uma via de comunicação da mitocôndria para o núcleo; também tem sido associada com a longevidade em S. cerevisiae. O objetivo deste trabalho foi identificar os determinantes estruturais de Rtg2p, envolvidos na sinalização retrógrada e no envelhecimento. Para isto foram produzidos treze mutantes pontuais a partir do desenho racional por decomposição de redes de correlação de aminoácidos (DRCN). Analisaram-se as cepas mutantes por ensaio de auxotrofia para glutamato, expressão do gene CIT2 e ensaio de longevidade replicativa. Em sua grande maioria as mutações realizadas causaram perturbações nas funções de Rtg2p, com destaque para as cepas E106A, R109E, E137A, T138A e D158A, que apresentaram longevidade igual à da cepa rtg2Δ, com apenas uma mutação pontual. Em conclusão, os resultados obtidos demonstram que o domínio N-terminal é muito importante para a função de Rtg2p, e indicam que existem determinantes estruturais que controlam a longevidade de forma dependente ou independente da resposta retrógrada. / Rtg2p is a protein involved in the retrograde signaling, a pathway of communcation from mitochondria to nucleus; also has been associated with longevity in S. cerevisiae. The goal of this study was to identify the structural determinants of Rtg2p, controlling the function of this protein in retrograde response and aging. For this purpose thirteen point mutants were produced by site-directed mutagenesis, using rational design by decomposition of residues correlation networks (DRCN). The strains was analyzed by glutamate auxotrophy, CIT2 gene expression and replicative life span assays. For the most of performed mutations, generated inactivation to Rtg2p functions, highlighting to R109E, E137A, T138A, and D158A showed longevity equal to rtg2Δ strain, even with a single amino acid change. In conclusion, our results demonstrate that the N-terminal domain is very important to the function of Rtg2p and also show there are structural determinants in Rtg2p that control longevity in both dependent or independent manner of the communication between mitochondria and nucleus.

Os receptores acoplados à proteína G (GPCRs), também chamados de receptores 7TM, são conhecidos por regular virtualmente todos os processos fisiológicos em mamíferos e cerca de 40% de todas as drogas comerciais agem através destes receptores. A sinalização mediada por eles é classicamente atribuída à proteína G, que é ativada pela troca de GDP por GTP, promovendo a separação das subunidades G e G, e leva à produção de mensageiros secundários como cAMP, Ca2+ e DAG. Após a resposta os GPCRs são fosforilados pelas quinases de GPCRs (GRKs), sinalizando para recrutamento das -arrestinas citoplasmáticas, que por sua vez desencadeiam a formação de endossomos internalizando e dessensibilizando o receptor. Entretanto, estudos mostram que este endossomo, contendo o complexo ligante-receptor--arrestina, pode interagir com proteínas sinalizadoras no citoplasma desencadeando vias de sinalização independentes de proteína G. Recentemente foram descritos para diferentes receptores, ligantes capazes de ativar seletivamente uma das duas vias, proteína G ou -arrestina, chamados agonistas seletivos. O receptor AT1 é um GPCR particularmente interessante no estudo do agonismo seletivo, tanto por sua vasta expressão em tecidos quanto pelo conhecimento de agonistas seletivos já estabelecidos, tais como os ligantes SII e TRV120027. O objetivo deste trabalho foi analisar comparativamente os perfis de sinalização decorrente da ativação de AT1 por SII ou TRV120027 através do uso de arranjos de quinases e da modulação de genes relacionados a sinalização de GPCRs. Ang II que é ligante natural e total (ativa via dependente de proteína G e de -arrestina) neste receptor foi usada como controle para fins de comparação. Nossos dados mostraram que o perfil da sinalização mediada pelo receptor AT1 varia não só entre AngII e os agonistas seletivos, mas também entre os dois ligantes seletivos SII e TRV120027, mostrando que a interação receptor-ligante pode influenciar a sinalização em um grau mais refinado, além da ativação dependente de -arrestina ou proteína G. Estes dados mostram que existem perspectivas para o desenvolvimento futuro de ligantes com ainda maior grau de seletividade. / G protein coupled receptors (GPCRs), also known as 7TM receptors, are known to regulate virtually all physiological processes in mammals and approximately 40% of all current clinical drugs act by modulating such receptors. The signaling mediated by them is classically by coupling to G protein, which is activated by exchanging bound GDP for GTP, dissociation of G and G subunits, then leading to production of second messengers such as cAMP, Ca2+, and DAG. After the signal transduction, GPCR are phosphorylated by GPCR kinases (GRKs), followed by recruitment of cytoplasmic -arrestins, which initiate the endosome formation with consequent internalization and desensitization of the receptor. However, is has been demonstrated that the endosome assembling the ligand-receptor--arrestin complex can interact with cytoplasmic signaling proteins, therefore activating signaling pathways independently of G protein coupling. Recently, for different receptors, it has been described ligands capable of selectively activating one of these signaling pathways, G protein or -arrestin, called biased agonists. The AT1 receptor is a particularly interesting GPCR for the study of biased agonism, either due to its wide tissue expression as well as also due the existence of known and established biased ligands, such as SII and TRV120027. The aim of our study was to comparatively analyze the AT1 receptor signaling pathways profiles after activation by SII or TRV120027, using kinases arrays, and expression modulation of genes related to GPCRs signaling. AngII is the natural and full agonist of this receptor (activates both G protein and -arrestin signaling pathways) was used for comparison. Our data show that the signaling profile mediated by AT1 receptor can be distinct not only when comparing the profiles from AngII and the biased agonists, but also when comparing the profiles from the two biased ligands SII and TRv120027; revealing that the complex ligand-receptor can influence the downstream signaling pathways in a fine-tune way, further to the activation of -arrestin or G-protein. This data show that there are perspectives for the future development of ligands with even higher degree of selectivity.

A luz solar apresenta ondas eletromagnéticas em ampla faixa espectral, incluindo as regiões do ultravioleta (UV-C, UV-B, UV-A), visível e infravermelho. Cada região interage com a pele de forma dependente da fotofísica e da fotoquímica dos seus respectivos compostos absorvedores. A luz UV-A causa a geração de espécies reativas de oxigênio e de nitrogênio (EROs e ERNs) através da fotossensibilização de moléculas endógenas (co-enzimas de flavina, porfirinas, melaninas). Quando fotossensibilizadores produzem quantidades de EROs e ERNs maiores do que a capacidade celular de supressão destas espécies, caracteriza-se um quadro de desbalanço redox, que causa lesão em biomoléculas como os ácidos nucleicos, lipídeos e as proteínas. Essas lesões podem levar à morte celular ou a outras transformações fenotípicas e genotípicas e também estimulam a liberação de citocinas pró-inflamatórias. Com a finalidade de melhor compreender a dinâmica dos mecanismos de resposta celular após exposição ao UV-A e ao visível, nós caracterizamos inicialmente as propriedades fotofísicas da melanina e detectamos a produção de oxigênio singlete (1O2) pela fotossensibilização no visível e a supressão desta espécie excitada pela reação do oxigênio singlete com a dupla ligação reativa dos grupos indóis presentes na melanina. Estes processos também foram observados no cabelo e levaram-nos a propor um modelo que explica o efeito da luz visível na estrutura e cor dos cabelos. Demonstramos também que a feomelanina produz mais (30%) 1O2 do que a eumelanina, que sofre maior modificação na sua estrutura por fotodegradação. O efeito destes processos na pele foi estudado a nível celular. Demonstramos que células epiteliais com maior teor de melanina apresentaram maior geração de 1O2 que causa lesão no DNA e morte necro-apoptótica após irradiação com luz visível. A foto-oxidação da melanina pela luz visível nos motivou a estudar um pigmento que fosse foto-protetor não somente contra luz UV-B mas também contra luz visível. A pigmentação com Acetil-Tirosina se mostrou atóxica e protetora contra luz UV-B e visível ao contrário do pigmento com tirosina, que se mostrou protetor do UV-B mas tóxico no visível. Este efeito foi relacionado com a localização celular do polímero e não com a estrutura do mesmo. A luz UV-A, por sua vez, promove o acúmulo de lipofuscina dentro dos vacúolos autofágicos de queratinócitos da pele e que também ativa a fototoxicidade pela luz visível. A lipofuscina dentro dos vacúolos autofágicos é foto-oxidada pela luz visível, causando lesão no DNA e morte celular programada tipo II. Doses UV-A que desencadeiam a liberação de citocinas também foram caracterizados. / Sunlight presents electromagnetic radiation over a wide spectral range, including the regions of ultraviolet (UV-C, UV-B, UV-A), visible and infrared. Each region interacts with skin dependending on the photophysics and photochemistry of the respective absorbing compounds. UV-A light causes the generation of reactive oxygen and nitrogen species (ROS and RNS) by photosensitization of endogenous molecules (flavin coenzymes, porphyrins, melanins). When photosensitizers produce amounts of ROS and RNS larger than the cell capacity to suppress these species, a set of redox imbalance, which damages biomolecules such as nucleic acids, lipids and proteins. This damage cause cell death and to other phenotypic and genotypic changes and also stimulates the release of proinflammatory cytokines. In order to better understand the dynamics of the mechanisms of cellular responses after exposure to UV-A and visible light, we initially characterized the photophysical properties of melanin and detected the production of singlet oxygen (1O2) by photosensitization in the visible, as well as the suppression of these excited species by reaction of singlet oxygen with the double bonds of the reactive groups presented in the melanin indols. These processes were also observed in hair and led us to propose a model that explains the effects of visible light on the structure and color of hair. We also demonstrated that pheomelanin produces more (30%) 1O2 than eumelanin, which undergoes a quick change on its structure by photodegradation. The effect of these processes in the skin was studied at the cellular level. We demonstrated that epithelial cells with larger melanin content have stronger generation of 1O2, which causes DNA damage and necro-apoptotic death after irradiation with visible light. The photo-oxidation of melanin by visible light has motivated us to study a pigment that was not only able to protect against UV-B but also against visible. Pigmentation with Acetyl-Tyrosine proved nontoxic and protective against UV-B and visible light instead of pigmentation with Tyrosine, which shielded against UV-B but showed toxicity in the visible. This effect was associated with the polymer, cell location and not with its structure. UV-A light, in turn, promotes the accumulation of lipofuscin, within autophagic vacuoles of keratinocytes also enabling phototoxicity in the visible light. The lipofuscin within the autophagic vacuoles is fotooxidized by visible light, causing DNA damage and programmed cell death type II. Linear dose of UV-A that trigger the release of cytokines were also characterized.

O Metrô de São Paulo faz parte do cenário cotidiano e da identidade de lugar de 4 milhões de passageiros por dia. Essa dissertação investiga de que modo e com quais motivações, o design de sinalização do Metrô de São Paulo - pioneiro e tido como exemplar sistema de informação pública no Brasil - foi alterado desde o seu estabelecimento no manual de identidade de 1981. A partir do método estudo de caso verifica-se de que forma os gestores atenderam às demandas dos usuários e do governo e, ao mesmo tempo, lutaram para tentar padronizar o sistema. Por fim, questiona-se o processo que resultou no redesign do sistema e suas consequências atuais e futuras para os usuários, pouco inseridos no processo de criação e validação dos projetos, mas que poderiam justificar ou não as mudanças ocorridas. / The São Paulo subway is part of everyday landscape and place identity of 4 million passengers per day. This thesis investigates how and with what motivations, the signage design of São Paulo subway - considered pioneering and exemplary public information system in Brazil - has changed since its establishment by the 1981 identity manual. Using the case study method it verifies how managers answered to user and government demands, while they struggled to standardize the system. Finally, it is questioned the process that resulted in the redesign of the system and its consequences for current and future users, bit inserted in the creation and validation process of projects, but that could justify or not the changes.

Doenças da córnea estão entre as principais causas de cegueira e os mecanismos de lesão e reparação estão em grande parte concentradas no epitélio, porém os mediadores e alvos para possíveis intervenções terapêuticas são pouco conhecidos.Nas agressões ao epitélio da córnea, a ativação dos receptores vanilóides de potencial transitório 1 (TRPV1) leva a resposta inflamatória e cicatricial. O objetivo desse trabalho é identificar os mecanismos de sinalização e resposta do TRPV1 na córnea de animais experimentais. O cultivo de células epiteliais de córnea de ratos, a identificação de mediadores por western blot, medida do influxo de cálcio, resposta de citocinas medidas por ensaio quantitativo de PCR em tempo real (RNAm) e ELISA (proteína) após estímulos nocioceptivos ou inflamatórios; e a investigação histológica e imunohistoquimica em modelos animais, sejam ratos com diabetes mellitus (DM) por 8 semanas ou expostos a cloreto de benzalcônio a 0,2% (BAC) por 7 dias. Camundongos TRPV1-/- comparados aos controles C57 foram comparados sem estimulo, ou sob estimulo único com CAP a 1µM, BAC 0,2 % por 7 dias ou após queimadura alcalina com NaOH a 1M. Os resultados mostraram a presença de TRPV1 em epitélio de córnea em cultura primária, mostraram que essas células respondem com influxo de cálcio ao estímulo com o agonista Capsaicina a 1µM e aumento de TNF? e IL-1? (sendo máximo nas combinações CAP+CPZ e Win+CAP, respectivamente). Em ratos com DM e BAC ocorre a redução da expressão do RNAm de IL-1? (p=0,0269) na córnea, entre outras alterações. Os camundongos TRPV1-/- tem fenótipo físico e ocular normal, porém reduzida sensibilidade a CAP 1µM. O tratamento com BAC leva a diminuição da secreção lacrimal (p=0,0011) e de IL-1? e TNF? na glândula lacrimal (GL) de TRPV1-/- machos (p=0,0177, p=0,0245, respectivamente). A queimadura alcalina com NaOH 1M resultou em melhor cicatrização e maior espessura epitelial no grupo TRPV1-/-. Em ix conclusão, o TRPV1 está presente na córnea e atua em resposta a agressões externas. Situações adquiridas como DM e toxicidade por BAC, reconhecidas como neuropáticas diminuem a expressão de mediadores inflamatórios. A ausência genética e TRPV1 não altera o fenótipo, mas apresenta menor sensibilidade e melhor restauração da superfície ocular após queimadura alcalina / Corneal diseases are among the leading causes of blindness.Damage and repair mechanisms are largely concentrated in the epithelium, but the mediators and targets for possible therapeutic interventions are poorly understood. The aggressions to the corneal epithelium, the activation of vanilloid receptors transient potential 1 (TRPV1) leads to inflammatory and wound healing. The aim of this study is to identify the signaling mechanisms and TRPV1 response in the cornea of experimental animals.The culture of epithelial cells from rat cornea, to identify mediators by western blot analysis, measurement of calcium influx, cytokine response measured by PCR real time (mRNA) and ELISA (protein) nocioceptivos or after inflammatory stimuli; and the histological and immunohistochemical investigation in animal models are mice with diabetes mellitus (DM) for 8 weeks, and exposed to benzalkonium chloride at 0.2% (BAC) for 7 days. Mice TRPV1-/- compared to control C57 were compared with no stimulus, or under single stimulation with 1 µM Capsaicine (CAP), BAC 0.2% for 7 days or after the alkali burn with NaOH 1 M.The results showed the presence of TRPV1 in corneal epithelium in primary culture, showed that these cells respond to calcium influx the stimulus with capsaicin agonist 1?M and increase of TNF? and IL-1? (being maximum at the CAP + CPZ combinations and Win + CAP, respectively). In rats with DM and BAC occurs reducing the expression of IL-1? mRNA (p = 0.0269) in the cornea, among other changes. The TRPV1-/- mice have physical phenotype and normal ocular but low sensitivity to CAP 1?M. Treatment with BAC leads to decreased tear secretion (p = 0.0011) and IL-1? and TNF? in the lacrimal gland (GL) of TRPV1-/- mice (p = 0.0177, p = 0.0245, respectively) . The alkaline burn with NaOH 1M resulted in better healing and greater epithelial thickness in TRPV1-/- group .In conclusion, TRPV1 is present in the cornea and operates in response to external aggressions. Situations existing as DM and xi toxicity BAC recognized as neuropathic decrease the expression of inflammatory mediators. Genetic absence and TRPV1 does not alter the phenotype, but has lower sensitivity and better restoration of the ocular surface after alkaline burn

Diversos atletas e praticantes de atividades físicas incorporam em suas rotinas de treinamento, exercícios aeróbios e de força motora simultaneamente. Contudo, essa combinação conhecida como treinamento concorrente (TC) tem demonstrado uma atenuação da resposta adaptativa da força e hipertrofia muscular. O presente estudo analisou se alguns genes e proteínas envolvidos na resposta hipertrófica e na biogênse mitocondrial do músculo esquelético poderiam explicar a atenuação da resposta adaptativa com o TC. Trinta e sete sujeitos foram divididos nos grupos: controle (C), aeróbio (TA), força (TF) e concorrente (TC) e submetidos a oito semanas de treinamento. Os resultados significantes foram: aumento na força dinâmica máxima de 270,3 (±45,5) para 320,3 (±57,0) Kg para o TF e de 268,4 (±47,6) para 315,7 (±63,5) para o TC; área de secção transversa do quadríceps de 8332,4 (±817,5) mm2 para 8849,5 (±893,3) mm2 para o TF e de 8340,8 (±1000,0) mm2 para 8996,8 (±919,5 )mm2 para o TC; o gene da mTOR demonstrou aumento significante de 1,01 (±0,10) U.A para 1,44 (±0,17) U.A no TF e redução de 1,01 (±0,15) para 0,536 (± 0,25) U.A da p70S6K1 no TC; a expressão total da proteína p70S6K1 demonstrou aumentou no grupo TC em relação ao C (1,1 (±0,2) U.A vs 0,8 (±0,3) U.A), a fosforilação da Akt no resíduo ser473 e da p70S6K1no resíduo thr389 aumentou somente no TF em relação ao C (1,3 (±0,2) U.A vs 0,9 (±0,1) U.A e 1,3 (±0,4) vs 0,8 (±0,3) U.A, respectivamente). O grupo TF e TC demonstraram adaptações similares nas variáveis de força e hipertrofia muscular apesar de algumas diferenças na resposta molecular. Esses achados indicam que na fase inicial do TC as diferenças na adaptação molecular não refletem em alterações na força e hipertrofia muscular quando comparadas ao TF / Many athletes and individuals involved in physical training perform strength and endurance exercises in the same training unit. However, this combination, referred as concurrent training (CT), has shown to blunt strength and skeletal muscle growth responses. This study investigated whether some genes and proteins associated with muscle growth and mitochondrial biogenesis may explain the decreased adaptive response to CT. Thirty seven participants were divided into four groups: control (C), endurance (TA), strength (TF) and concurrent (TC) and submitted to eight weeks of training. Significant results were found in the following variables from pre to post training: maximum dynamic strength - TF from 270,3 (±45,5) to 320,3 (±57,0) Kg and TC from 268,4 (±47,6) to 315,7 (±63,5); quadriceps cross sectional area (CSA) - TF from 8332,4 (±817,5) mm2 to 8849,5 (±893,3) mm2, TC from 8340,8 (±1000,0) mm2 to 8996,8 (±919,5)mm2; mTOR gene expression increased significantly post-training only for the TF (1,01 (±0,10) A.U to 1,44 (±0,17) A.U) and p70S6K1 was significantly reduced post-training (1,01 (±0,15) to 0,536 (± 0,25) A.U) for the TC; p70S6K1 total protein content was significantly greater after TC when compared with C (1,1 (±0,2) U.A vs 0,8 (±0,3)) and phosphorylation of both Akt at ser473 and p70S6K1 at thr389 increased only after TF compared with C (1,3 (±0,2) U.A vs 0,9 (±0,1) U.A and 1,3 (±0,4) vs 0,8 (±0,3) U.A, respectively). TF and TC groups had similar improvements in muscle strength and hypertrophy, besides some differences in the molecular responses. These differences at the molecular level in early phases of the TC do not blunt muscle strength and hypertrophy adaptations compared with the TF

O estudo da evolução da concentração de elementos de uma reação química, conhecida como Cinética Química, é de extrema importância para a compreensão das complexas interações em sistemas biológicos. Uma maneira de descrever a cinética de uma reação química é utilizando um sistema de equações diferenciais ordinárias (EDOs). Uma vez que para resolver um sistema de equações diferenciais ordinárias pode ser uma tarefa difícil (ou mesmo inviável), métodos numéricos são utilizados para realizar simulações, ou seja, para obter concentrações aproximadas das espécies químicas envolvidas durante um determinado período de tempo. No entanto, quanto maior for o sistema simulado de EDOs, mais os métodos numéricos estão sujeitos a erros. Além disso, o aumento do tamanho do sistema muitas vezes resulta em simulações que são mais exigentes do ponto de vista computacional. Assim, o objetivo deste projeto de mestrado é o desenvolvimento de regras para simplificar os sistemas de equações diferenciais ordinárias que modelam a cinética de reações químicas e, portanto, a obtenção de um algoritmo para executar simulações numéricas de um modo mais rápido e menos propenso a erros. Mais do que diminuir o erro e o tempo de execução, esta simplificação possibilita o biólogo escolher a solução mais factível do ponto de vista de medida. Isso porque, a identificação dos sistemas (i.e., inferência dos parâmetros) requer que a concentração de todas as espécies químicas seja conhecida, ao menos em um certo intervalo de tempo. Contudo, em muitos casos, não é possível medir a concentração de todas as espécies químicas consideradas. Esta simplificação gera sistemas equivalentes ao original, mas que dispensa a utilização de certas concentrações de espécies químicas. Um sistema de equações diferenciais ordinárias pode ser simplificado considerando as relações de conservação de massa, que são equações algébricas. Além disso, no caso de reações enzimáticas, o sistema de equações diferenciais ordinárias pode ser simplificado pelo pressuposto de que a concentração do complexo enzima-substrato mantém-se constante, o que permite a utilização da equação de Michaelis-Menten. De todas as combinações possíveis das equações algébricas com as equações diferenciais, uma família de sistemas simplificados de EDOs foi construída, permitindo a escolha do sistema mais simples. Esta escolha segue um critério guloso que favorece a minimização do número de equações diferenciais e do número total de termos. As regras em desenvolvimento de simplificação dos sistemas de equações diferenciais ordinárias foram utilizados para projetar um algoritmo, que foi implementado usando a linguagem de programação Python. O algoritmo concebido foi testado utilizando instâncias artificiais. / The study of the evolution of the concentration of species in a chemical reaction, known as Chemical Kinetics, is of paramount importance for the understanding of complex interactions in biological systems. One way to describe the kinetics of a chemical reaction is using a system of ordinary differential equations (ODEs). Once to solve a system of ODEs can be a difficult (or even unfeasible) task, numerical methods are employed to carry out simulations, that is, to obtain approximated concentrations of the involved chemical species for a certain time frame. However, the larger is the simulated system of ODEs, the more numerical methods are subject to error. Moreover, the increase of the system size often results in simulations that are more demanding from the computational point of view. Thus, the objective is the development of rules to simplify systems of ODEs that models the kinetics of chemical reactions, hence obtaining an algorithm to execute numerical simulations in a faster way and less prone to error. More than decrease error and run time, this simplification allows the biologist to choose the most feasible solution from the point of view of measurement. This is because the identification of systems (i.e., inferring parameters) requires that the concentration of all chemical species is known, at least in a certain time interval. However, in many cases it is not possible to measure the concentration of all chemical species considered. This simplification creates systems equivalent to the original, but that does not require the use of certain concentrations of chemical species. A system of ODEs can be simplified considering the relations of mass conservation, which are algebraic equations. Furthermore, in the case of enzymatic reactions, the system of ODEs can be simplified under the assumption that the concentration of enzyme-substrate complex remains constant, which allows us to use the Michaelis-Menten equation. From all possible combinations of the algebraic equations with differential equations, a family of simplified systems of ODEs will be built, allowing the choice of a simplest system. This choice will follow a greedy criterion which favors the minimization of number of differential equations and the total number of terms. The rules under development to simplify systems of ODEs will be used to design an algorithm, which will be implemented using Python programming language. The designed algorithm will be tested using synthetic data.

Este trabalho visa propor um sistema consorciado para a manutenção da sinalização urbana em municípios de pequeno porte. A viabilidade do uso do consórcio foi verificada através da análise comparativa de custos e da carga operacional de uma central de atendimento para todas as cidades e da instalação de um centro de serviços em cada cidade. Um sistema de informações geográficas (TransCAD) foi usado para simular dois cenários: o serviço de manutenção a partir de uma central que atende todas as cidades versus um centro de atendimento em cada cidade. A viabilidade do uso do consórcio intermunicipal proposto é demonstrada através de um estudo de caso compreendendo 18 cidades na região central do estado de São Paulo. Os resultados finais mostram que os objetivos iniciais propostos foram alcançados. / The objective of this research was to propose the use, by small towns, of intercity consortia for the maintenance of traffic signs and road markings at urban intersections. The comparison was made in terms of total costs and operational load for a central service center, as opposed to the costs and operational loads of service centers located in each town. A geographical information system (TransCAD) was used to simulate two scenarios: maintenance services from a central location, serving all participating towns versus the use of a service center in each town. The feasibility of the proposed approach was demonstrated by a case study for 18 towns in the central region of the state of São Paulo. The final results prove that the initial objectives were achieved.

Um dos grupos de doenças mais importante que acomete o desenvolvimento da caixa craniana humana é o das craniossinostoses, caracterizado pelo fechamento prematuro de uma ou mais suturas cranianas. Entre as formas mendelianas das craniossinostoses sindrômicas, mutações dominantes em FGFR2 são uma das causas mais frequentes e estão associadas às síndromes de Apert, de Crouzon e de Pfeiffer. A sinalização intracelular subseqüente à ativação de FGFR2, tanto selvagem quanto mutante, é bastante intrincada e pode sofrer inúmeras bifurcações. As porções iniciais destas vias, imediatamente subsequentes à ativação do receptor, são relativamente bem compreendidas. Grande parte, porém, do controle dessas vias, principalmente no que tange a regulação transcricional e sua associação com alterações em comportamentos celulares, não é entendido. Assim sendo, os objetivos gerais deste trabalho foram: 1) estudar o potencial de diferenciação e o perfil diferencial de transcrição gênica de culturas primárias de células fibroblastóides isoladas a partir do periósteo das suturas coronais de pacientes acometidos por síndrome de Apert (heterozigotos para a mutação de ganho de função p.Ser252Trp em FGFR2, a mutação mais comum em pacientes com esta síndrome) e 2) estudar o potencial de diferenciação osteogênico e o perfil transcricional respectivamente de células mesenquimais e de tecido provenientes de sutura coronal de um modelo murino para Síndromes de Crouzon/Pfeiffer (heterozigotos para a mutação p.Cys342Tyr em Fgfr2, a mutação mais comum associada a estas síndromes). Certificamo-nos da expressão gênica e proteica de FGFR2 nas células fibroblastóides humanas e de Fgfr2 nas células mesenquimais murinas. Em seguida, testamos o potencial osteogênico (in vitro e in vivo ) e adipogênico (in vitro ) das células de pacientes com Síndrome de Apert, comparadas a células do mesmo tecido mas de indivíduos sem esta mutação e o potencial osteogênico (in vitro ) das células mesenquimais de camundongos portadores da mutação p.Cys342Tyr em Fgfr2, comparadas a células também das suturas coronais mas de animais selvagens. O potencial de diferenciação das células mutantes, nos dois grupos de experimentos, foi muito aumentado em relação ao potencial das células livres destas mutações. Conduzimos experimentos de microarrays de expressão gênica (sistema CodeLink) com 7 amostras de culturas primárias de células de pacientes com S. de Apert e as comparamos com 7 amostras de culturas primárias controles. Identificamos 263 genes com valores de expressão estatisticamente diferentes (SNR ≥ |0.4|, P ≤ 0,05) nas amostras de pacientes com S. de Apert quando comparadas às controles (118 superexpressos, 145 subexpressos). Categorias funcionais enriquecidas foram regulação de proliferação celular, metabolismo de nucleotídeos, regulação de expressão gênica, adesão celular, organização de matriz extracelular e cascata PI3K MAPK. Para a validação deste experimento constatamos superexpressão, por PCR em tempo real, de genes identificados como superexpressos na assinatura de expressão associada às células mutadas, além de verificarmos o mesmo comportamento destes genes em células controles tratadas com FGF2 exógeno para superativação do receptor. Os experimentos de expressão gênica com os tecidos de suturas coronais do modelo murino foram feitos com 15 amostras de tecidos de animais mutantes em 3 grupos de 5 e comparadas a amostras de mesmo tecido de animais selvagens agrupadas da mesma forma. Identificamos três listas de genes diferencialmente expressos: a primeira contendo 188 transcritos (P ≤0,05, FC ≥ 1,5,sendo 91 superexpressos e 97 subexpressos), e as outras duas filtradas previamente para coeficiente de variação < 50% dentro de cada grupo, contendo 488 transcritos (P ≤0,05, FC ≥ 1,2, sendo 183 superexpressos e 305 subexpressos) e 31 transcritos (P ≤0,05, FC ≥ 1,5, sendo 11 superexpressos e 20 subexpressos). Categorias funcionais mais enriquecidas foram crescimento, proliferação e ciclo celular, diferenciação celular, sinalização célula-célula, resposta imune mediada por células e sinalização por receptor Wnt. Estes resultados nos permitiram: a) demonstrar que células fibroblastóides de periósteo craniano de paciente portadores de S. de Apert (mutação p.Ser252Trp em FGFR2) e células mesenquimais do modelo murino para S. de Crouzon e Pfeiffer, portador da mutação p.Cys342Tyr em Fgfr2, apresentam potencial osteogênico aumentado, agregando evidências que sugerem que esta alteração de comportamento celular tem função fundamental no desencadeamento das craniossinostoses nestas síndromes; b) revelar assinaturas de expressão gênicas associadas a estas mutações nas condições estudadas, que podem reger este comportamento celular anormal; c) identificar um novo grupo de genes associados à patofisiologia da Síndrome de Apert ou às características fenotípicas do modelo murino investigado, podendo também ser genes candidatos a outras craniossinostoses de causa desconhecida. / Craniosynostosis is one of the most important group of diseases linked to the development of the human skull and is characterized by the premature fusion of one or more cranial sutures. Dominant mutations in FGFR2 are frequent molecular causes amongst the mendelian inherited forms of the syndromic craniosynostosis and are associated to Apert, Crouzon and Pfeiffer syndromes. The intracellular signaling pathways following the activation of wild type or mutant FGFR2 are very complex due to several possible bifurcations. The initial portions of these pathways, immediately following the receptor activation, are relatively well delineated. However the great majority of the events related to the control of these pathways is still not well understood, mainly concerning its transcriptional regulation and its association to other cell behavior anomalies. Therefore the key scopes of this work were: 1) to study the differentiation potential and the differential gene expression profile of primary fibroblastoid cell cultures isolated from the periosteum of the coronal sutures of Apert Syndrome patients (heterozygous for the mutation p.Ser252Trp in FGFR2, the most common cause of the Apert Syndrome condition) and 2) to study the osteogenic differentiation potential and the transcriptional profile of mesenchymal cells and tissue isolated from the coronal sutures of a mouse model for the Crouzon and Pfeiffer Syndromes (heterozygous for the p.Cys342Tyr mutation in Fgfr2, the mutation most commonly associated to these syndromes). We assured the FGFR2 /FGFR2 gene and the protein expression in human fibroblastoid cells and Fgfr2 /Fgfr2 expression in the mesenchymal murine cells. We tested the (in vitro and in vivo ) osteogenic and the (in vitro ) adipogenic potentials of the Apert Syndrome patients cells compared to cells from the same tissue but from subjects without this mutation and the (in vitro ) osteogenic potential of mesenchymal cells from mice bearing the p.Cys342Tyr mutation in Fgfr2 compared to coronal suture cells but from wild type mice. On both experiments the differentiation potential of the mutant cells were very increased when compared to the potential of the wild type cells. We conducted gene expression microarray experiments (CodeLink system) using 7 samples from primary cultures of cells from Apert Syndrome patients compared to 7 samples from primary control cultures. We identified 263 genes with significantly different expression (SNR ≥ |0.4|, P ≤ 0,05) associated to the Apert Syndrome profile (118 upregulated, 145 downregulated). Enriched functional cathegories were regulation of cell proliferation, nucleotide metabolism, gene expression regulation, cell adhesion, extracellular matrix organization and PI3K MAPK cascades. In order to validate this gene expression signature we confirmed through Real-Time PCR the upregulation of genes identified as upregulated in the Apert cell profile in samples from the microarray experiment and in control cells treated with exogenous overactivate the receptor. The gene expression experiments with the coronal suture tissues from the mouse model were performed with 15 samples of mutant animal tissue in 3 groups of 5 and compared to samples from the same tissue of wild type animals, with identical grouping. We identified three sets of differentially expressed genes: the first set containing 188 transcripts (P ≤0,05, FC ≥ 1,5, 91 upregulated e 97 downregulated), and the other two filtered for coeficient of variation < 50% in each group, containing 488 transcripts (P ≤0,05, FC ≥ 1,2, sendo 183 upregulated and 305downregulated) e 31 transcripts (P ≤0,05, FC ≥ 1,5, 11 upregulated and 20 downregulated). The most enriched functional categories were growth, proliferation and cell cycle, cell differentiation, cell-to-cell signaling, cell mediated immune response and Wnt receptor signaling. These results allowed us: a) to demonstrate that fibroblastoid cells from coronal periosteum PF Apert Syndrome patients (p.Ser252Trp mutation in FGFR2) and mesenchymal cells from the coronal tissue of the mouse model for Crouzon and Pfeiffer syndromes (bearing the p.Cys342Tyr in Fgfr2) have enhanced osteogenic potential, summoning evidences suggesting that this cell behavior alteration have a fundamental role to the craniosynostotic process in these syndromes; b) to unravel gene expression signatures linked to these mutations in the studied conditions, that could orchestrate this abnormal cell behavior; c) to identify a ser of genes associated to the pathophysiology of Apert Syndrome and to the phenotypic characteristics of the animal model investigated, which might be candidate genes to other craniosynostosis of unknown cause.