Computational design of self-assembling proteins and protein-DNA nanowires

Computational protein design (CPD) is a burgeoning field that uses a physical-chemical or knowledge-based scoring function to create protein variants with new or improved properties. This exciting approach has recently been used to generate proteins with entirely new functions, ones that are not observed in naturally occurring proteins. For example, several enzymes were designed to catalyze reactions that are not in the repertoire of any known natural enzyme. In these designs, novel catalytic activity was built de novo (from scratch) into a previously inert protein scaffold. In addition to de novo enzyme design, the computational design of protein-protein interactions can also be used to create novel functionality, such as neutralization of influenza. Our goal here was to design a protein that can self-assemble with DNA into nanowires. We used computational tools to homodimerize a transcription factor that binds a specific sequence of double-stranded DNA. We arranged the protein-protein and protein-DNA binding sites so that the self-assembly could occur in a linear fashion to generate nanowires. Upon mixing our designed protein homodimer with the double-stranded DNA, the molecules immediately self-assembled into nanowires. This nanowire topology was confirmed using atomic force microscopy. Co-crystal structure showed that the nanowire is assembled via the desired interactions. To the best of our knowledge, this is the first example of a protein-DNA self-assembly that does not rely on covalent interactions. We anticipate that this new material will stimulate further interest in the development of advanced biomaterials.

Modificação química da poliacrilonitrila com grupos tetrazol assistida por micro-ondas

Nos últimos anos, a irradiação por micro-ondas tem sido cada vez mais usada na síntese de varias moléculas orgânicas, devido a uma série de vantagens que essa nova tecnologia apresenta. Até o momento, existem poucos estudos sobre polimerizações assistidas por micro-ondas e menos ainda sobre a modificação de polímeros usando essa nova fonte de energia. Polímeros heterocíclicos contendo anéis azóicos, como o tetrazol possuem interesse acadêmico e comercial devido as suas várias aplicações. Nesta Dissertação foi estuda a modificação química da poliacrilonitrila pela incorporação em sua cadeia polimérica de 10% de grupos tetrazol empregando-se a irradiação de micro-ondas e o método convencional (térmico). Foram utilizados um forno de micro-ondas doméstico e um reator de micro-ondas monomodo nas reações assistidas por micro-ondas. As reações em reator foram realizadas em vaso aberto, em solução (DMF) ou em massa, sendo variado o tempo e a temperatura reacional, bem como a potência do equipamento. Os copolímeros produzidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e os teores de grupos tetrazol incorporados na PAN foram determinados por titulometria de neutralização. A poliacrilonitrila foi modificada quimicamente com sucesso tanto no forno doméstico quanto no reator de micro-ondas, como foi verificado pela sua análise de FTIR. Pela determinação do grau de incorporação de grupos tetrazol nos polímeros concluiu-se que, para a reação em solução, nas temperaturas mais elevas, bem como em uma potência maior, o teor de heterocíclico incorporado no polímero está muito próximo do valor obtido pelo método convencional. Já as reações conduzidas em massa apresentaram graus de incorporação inferiores as das feitas em solução.

Produção de biodiesel a partir da alcoólise do óleo de palma

No presente trabalho foi investigada a produção de biodiesel a partir da alcoólise do óleo de palma catalisada por lipase imobilizada comercial. O efeito da razão molar de álcool:óleo, da forma de adição do álcool (única e escalonada), da temperatura de reação, da concentração de enzima, do tipo de álcool (metanol e etanol), do tipo de enzima e da reutilização da enzima no rendimento final de reação foi avaliado. As reações conduzidas com etanol apresentaram rendimentos superiores aos obtidos com o emprego de metanol devido à maior desativação da lipase pelo álcool de menor número de átomos de carbono. O maior rendimento em biodiesel (54%) foi obtido empregando razão molar de álcool:óleo de 3:1, com adição escalonada de etanol (0, 30 e 60 minutos), 9% (m/m) de Lipozyme TL IM a 50C. Não foi possível recuperar a lipase ao final das reações, pois a matriz de imobilização se solubilizou no meio. Além disso, para comparação, foi investigada a utilização das lipases comerciais imobilizadas Lipozyme RM IM e Novozym 435 e dos catalisadores químicos KOH, MgO e La2O3. O rendimento em biodiesel nas reações catalisadas pelas lipases foi maior do que os obtidos com catalisadores químicos. A menor eficiência dos catalisadores químicos pode ser justificada pelo alto índice de acidez do óleo de palma (6,26 mg KOH.g-1) que promove o consumo do catalisador (KOH), devido à neutralização dos ácidos graxos livres presentes no óleo, e o bloqueio dos sítios ativos dos catalisadores químicos sólidos devido à adsorção dos ácidos graxos nestes sítios

Gestão por competências: as implicações sobre o comprometimento e a cidadania organizacional

Neste estudo foram verificadas as implicações da gestão por competências nos comportamentos de cidadania organizacional (CCO) e no comprometimento organizacional. Buscamos verificar até que ponto os modelos de gestão de pessoas baseados em competências podem influenciar positiva ou negativamente os CCO e o comprometimento, ou seja, até que ponto estas práticas funcionam como um elemento que estimula ou auxilia na desintegração, reduzindo a adoção dos comportamentos de cidadania organizacional e também o comprometimento com a organização. A pesquisa foi realizada em uma organização multinacional fabricante de produtos óticos, que utiliza os modelos de gestão baseados em competências para seleção, avaliação e remuneração variável de seus funcionários há três anos. Para investigação do comprometimento organizacional adotamos como referencial o Modelo de Três Componentes de Meyer e Allen. Para a investigação dos comportamentos de cidadania organizacional utilizamos como referência as quatro dimensões encontradas a partir dos estudos de Armênio Rego e seus colaboradores. A metodologia adotada combinou métodos quantitativos e qualitativos. Nos levantamentos quantitativos usamos a escala para mensurar o comprometimento desenvolvida por Meyer Allen e Smith, traduzida e validada para o contexto brasileiro por Medeiros, e a escala de comportamentos de cidadania organizacional desenvolvida por Armênio Rego e colaboradores. Os resultados alcançados indicam que a população estudada apresenta um grau satisfatório de comprometimento global, com maior presença da dimensão afetiva. Com relação aos CCO, os mesmos também encontram-se presentes em um grau adequado nesta amostra com maior destaque nas dimensões harmonia interpessoal e iniciativa. Dentre as conclusões obtidas a partir do estudo, destacamos que os resultados indicam a existência de variáveis organizacionais que parecem estar contribuindo para neutralizar a competição e o individualimo, por vezes potencializado pelas práticas de gestão baseadas em competências.

Síntese de sebacato de dioctila empregando lipases

A crescente demanda por lubrificantes obtidos a partir de fontes renováveis vem incentivando a pesquisa por alternativas sustentáveis. O objetivo principal deste trabalho foi investigar a síntese de sebacato de dioctila a partir da reação de esterificação entre o ácido sebácico e o 1-octanol empregando biocatalisadores e catalisador químico convencional (ácido sulfúrico). Alguns parâmetros reacionais foram estudados: tipo de lipase comercial imobilizada (Novozym 435, Lipozyme RM IM e Lipozyme TL IM), temperatura, razão molar ácido/álcool, concentração de lipase, métodos de remoção da água do meio reacional. A reutilização da lipase Novozym 435 também foi avaliada. A conversão da reação foi determinada por cromatografia em fase gasosa. A lipase Novozym 435 apresentou os melhores resultados: 100% de conversão de ácido sebácico quando foi empregada razão molar ácido:álcool de 1:5 e 5% m/m de lipase, após 150 minutos de reação a 100C. O emprego de peneira molecular e vácuo não aumentou a conversão do ácido sebácico. O produto final foi caracterizado com relação à viscosidade, ao índice de viscosidade, ao ponto de fulgor, ao ponto de fluidez e ao índice de neutralização, e apresentou comportamento semelhante a um óleo naftênico

A imunologia da infecção pelo HIV em pacientes com idade avançada: caracterização fenotípica e funcional da resposta imune mediada pela célula T CD4+

A proporção de idosos portadores da síndrome da imunodeficiência adquirida (aids) tem aumentado de maneira importante nos últimos anos e, até a presente data, existem poucos estudos que abordam a infecção nessa população especial. As particularidades imunológicas decorrentes do fenômeno da imunossenescência podem acarretar mudanças significativas na evolução da infecção pelo HIV, bem como na resposta ao tratamento. O objetivo maior desta Tese foi avaliar o impacto da idade na recuperação funcional do sistema imune de pacientes com aids acima de 55 anos, quando tratados adequadamente com terapia anti-retroviral, caracterizando a resultante imunológica da idade avançada e da infecção pelo HIV. Para tanto, foram estudados quatro grupos experimentais: indivíduos jovens saudáveis ou com aids, e indivíduos acima de 55 anos saudáveis ou com aids. Todos os pacientes com aids estavam recebendo terapia anti-retroviral, em sucesso terapêutico. No primeiro artigo apresentado, avaliamos resposta linfoproliferativa e produção de citocinas in vitro e resposta humoral in vivo mediante desafio antigênico com toxóide tetânico (TT) em indivíduos previamente vacinados contra o tétano. Os resultados mostraram deficiências imunológicas significativas relacionadas à idade avançada no que diz respeito a produção de IgG anti-TT, resposta linfoproliferativa e produção de IFN-. Em contrapartida, a produção de IL-10 foi significativamente maior nos indivíduos acima de 55 anos, infectados ou não pelo HIV. No segundo artigo, foram caracterizadas as subpopulações de células T mediante estímulo policlonal ou específico com antígenos do envelope do HIV (Env). Em culturas não-estimuladas de PBMC do grupo com aids e idade avançada, observamos frequência reduzida de células T naive e de memória central, associada a aumento de células T efetoras. Quando estimuladas policlonalmente, essas culturas apresentaram deficiência na produção de IFN- e hiperprodução de IL-10, como na resposta ao TT. Mediante estímulo específico com Env, a citometria de fluxo revelou frequência elevada de células T CD4+FoxP3-CD152+ com forte marcação intracelular para IL-10, indicando predomínio do fenótipo Tr-1, e não das células Treg clássicas. Interessantemente, em ambos os artigos, a replicação viral in vitro foi significativamente menor nos pacientes com aids acima de 55 anos, condizendo com a excelente resposta virológica desses pacientes ao tratamento antirretroviral. A neutralização da IL-10 com anticorpo anti-IL-10 nas culturas ativadas pelos peptídeos Env aumentou de forma significativa a replicação viral no sobrenadante. Tanto na resposta ao TT quanto aos peptídeos Env, o bloqueio da IL-10 aumentou os níveis de citocinas pró-inflamatórias, mas não melhorou a produção de IFN- dos pacientes acima de 55 anos com aids. Coletivamente, os achados dessa Tese revelam distúrbios em vários segmentos da resposta imune, particularmente no compartimento Th1, de pacientes acima 55 anos com aids e adequadamente tratados, sugerindo que, para esses pacientes, a reconstituição imune pós-tratamento não ocorre com a mesma eficácia que no jovem. Apesar do aumento da produção de IL-10 provavelmente contribuir, ao menos em parte, para o controle virológico, pode comprometer a resposta tanto ao próprio HIV, quanto a outros desafios antigênicos, a exemplo do toxóide tetânico. Sugere-se, portanto, a necessidade de recomendações específicas de manejo clínico para esse grupo de pacientes

Neutralização compensatória de carbono: estudo de caso em uma indústria do setor metal-mecânico.

Estudos têm mostrado que a intensificação do efeito estufa nos últimos anos vem ocasionando um aumento do aquecimento global com reflexos no clima que, por conseguinte, podem comprometer a vida no planeta. Tal intensificação se dá em função do acréscimo na concentração dos gases de efeito estufa proveniente de atividades antrópicas. Esta pesquisa visa quantificar a contribuição das emissões de gases do efeito estufa, lançados por uma empresa do setor metal-mecânico, situada no município do Rio de Janeiro RJ, além de propor cenários nos quais tais emissões podem ser compensadas. A quantificação foi concretizada através da utilização de metodologia elaborada pelo IPCC. A proposta de compensação das emissões se deu através da substituição de combustíveis utilizados em veículos, implantação de produção de energia por sistema fotovoltaico, biodigestão de efluentes domésticos e reflorestamento. A justificativa da pesquisa baseia-se na contribuição para a mitigação da intensificação do efeito estufa, do aquecimento global e das mudanças climáticas, o que conseqüentemente pode colaborar para a conservação da vida na Terra. Do total de emissões lançadas na atmosfera pela empresa em estudo, no ano de 2008, foi obtido um valor de 422 toneladas de CO2 equivalente, sendo 177 toneladas pelo consumo de combustíveis dos meios de transporte, 87 toneladas pelos resíduos gerados, 2,2 toneladas pelos efluentes gerados, 8,81 toneladas por consumo de energia elétrica e 148 toneladas por processos industriais internos. No cenário onde se contempla as medidas mitigadoras, tais emissões são reduzidas a 349 toneladas de CO2 equivalente. Caso seja empregado o reflorestamento como única forma de neutralização total de emissões da empresa em estudo, faz-se necessária a recuperação vegetal de uma área com 1,33 hectares de extensão. Esta alternativa pode se mostrar vantajosa em curto prazo por não acarretar maiores modificações na rotina dos processos industriais. No entanto, caso a Metal Master opte apenas pelo reflorestamento e mantenha o padrão de emissões semelhante ao ano de 2008, ao longo dos anos, será necessária uma vasta extensão de território reflorestado em relação aos valores pré-estabelecidos. Este fato denota a importância de modificações no ambiente industrial, de modo a permitir a neutralização em longo prazo.

HORMONAL-REGULATION OF TISSUE-TYPE PLASMINOGEN-ACTIVATOR AND PLASMINOGEN-ACTIVATOR INHIBITOR TYPE-1 IN CULTURED MONKEY SERTOLI CELLS

Sertoli cells play a central role in the control and maintenance of spermatogenesis. Isolated Sertoli cells of mouse and rat testes have been shown to secrete plasminogen activator (PA) and a plasminogen activator inhibitor type-1 (PAI-1) in culture. In this study, we have investigated the hormonal regulation of PA and PAI-1 activities in cultured monkey Sertoli cells. Sertoli cells (5x10(5) cells/well) isolated from infant rhesus monkey testes were preincubated at 35 degrees C for 16 h in 24-well plates precoated with poly(D-lysine) (5 mu g/cm(2)) in 0.5 mi McCoy's 5a medium containing 5% of fetal calf serum and further incubated for 48 h in 0.5 mi serum-free medium with or without various hormones or other compounds, PA as well as PAI-1 activities in the conditioned media were assayed by fibrin overlay and reverse fibrin autography techniques respectively. The Sertoli cells in vitro secreted only tissue-type PA (tPA), no detectable amount of urokinase-type PA (uPA) could be observed, Monkey Sertoli cells were also capable of secreting PAI-1, Immunocytochemical studies indicated that both tPA and PAI-1 positive staining localized in the Sertoli cells, spermatids and residual bodies of the seminiferous epithelium; Northern blot analysis further confirmed the presence of both tPA and PAI-1 mRNA in monkey Sertoli cells. Addition of follicle-stimulating hormone (FSH) or cyclic adenosine monophosphate (cAMP) derivatives or cAMP-generating agents and gonadotrophin-releasing hormone (GnRH) agonist or phorbol ester (PMA) to the cell culture significantly increased tPA activity. PAI-1 activity in the culture was also enhanced by these reagents except 8-bromo-dibutyryl-cAMP, forskolin and 3-isobutyl-1-methylxanthin (MIX) which greatly stimulated tPA activity, whereas decreased PAI-1 activity, implying that neutralization of PAI-1 activity by tile high level of tPA in the conditioned media may occur. These data suggest that increased intracellular signals which activate protein kinase A (PKA), or protein kinase C (PKC) can modulate Sertoli cell tPA and PAI-1 activities, The concomitant induction of PA and PAI-1 by the same reagents in the Sertoli cells may reflect a finely tuned regulatory mechanism in which PAI-1 could limit the excession of the proteolysis.

Coagulation removal of melanoidins from biologically treated molasses wastewater using ferric chloride

The pigments (melanoidins) in molasses wastewater are refractory to conventional biological treatment. Ferric chloride was used as coagulant to remove color and chemical oxygen demand (COD) from molasses effluent. Using jar test procedure, main operating conditions such as pH and coagulant dosage were investigated. Under the optimum conditions, up to 86% and 96% of COD and color removal efficiencies were achieved. Residual turbidity in supernatant was less than 5 NTU and Fe3+ concentration was negligible because of effective destabilization and subsequent sedimentation. The results of high performance size exclusion chromatography (HPSEC) show that low molecular weight (MW) fraction of melanoidins is more reactive than high MW fraction and increase in the concentration of the lowest MW organic group is related to the capacity of charge neutralization. Aggregate size measurement reveals the size effect on the settleability of flocs formed, with larger flocs settling more rapidly. Charge neutralization and co-precipitation are proposed as predominant coagulation mechanism under the optimum conditions. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Hydrolysis and coagulation behavior of polyferric sulfate and ferric sulfate

The hydrolysis behaviors of polyferric sulfate (PFS) and ferric sulfate (FS) under conditions similar to raw wastewater were investigated and the coagulation of biologically pretreated molasses wastewater using PFS and FS was evaluated by studying coagulation efficiency, zeta potential and microscopic surface morphology of flocs. Experimental results show that the hydrolysis behavior of PFS is different from that of FS on the basis of ferron assay. In the case of FS, fast-reacting Fe(III) polymers were the dominant polynuclear species while large fraction of slow-reacting iron polymers is present in PFS. Despite slightly fewer dosages of PFS required as compared to FS, there is no marked difference in the coagulation of molasses effluent between PFS and FS, especially at the optimum dosages. Both coagulants destabilize organic compounds predominantly through charge neutralization-precipitation mechanism. Hydrolysis rate of PFS in synthetic solution is appreciably different from that in raw wastewater. This may due to the effect of sulfate anion introduced as counter-ion as well as depolymerization of larger polymeric Fe(III) species by the organic ligands present in molasses effluent.

Generation of recombinant monoclonal antibodies to study structure-function of envelope protein VP28 of white spot syndrome virus from shrimp

White spot syndrome virus (WSSV) is a major pathogen in shrimp aquaculture. VP28 is one of the most important envelope proteins of WSSV. In this study, a recombinant antibody library, as single-chain fragment variable (scFv) format, displayed on phage was constructed using mRNA from spleen cells of mice immunized with-full-length VP28 expressed in Escherichia coli. After several rounds of panning, six scFv antibodies specifically binding to the epitopes in the N-terminal, middle, and C-terminal regions of VP28, respectively, were isolated from the library. Using these scFv antibodies as tools, the epitopes in VP28 were located on the envelope of the virion by immuno-electron Microscopy, Neutralization assay with these antibodies in vitro suggested that these epitopes may not be the attachment site of WSSV to host cell receptor. This study provides a new way to investigate the structure and function of the envelope proteins of WSSV. (c) 2008 Published by Elsevier Inc.

LITHIUM PASSIVATION OF ZN AND CD ACCEPTORS IN P-TYPE GAAS

We report lithium passivation of the shallow acceptors Zn and Cd in p-type GaAs which we attribute to the formation of neutral Li-Zn and Li-Cd complexes. Similar to hydrogen, another group-I element, lithium strongly reduces the concentration of free holes when introduced into p-type GaAs. The passivation is inferred from an increase of both the hole mobility and the resisitivity throughout the bulk of the sample. It is observed most clearly for Li concentrations comparable to the shallow-acceptor concentration. In addition, compensation of shallow acceptors by randomly distributed donors is present in varying degree in the Li-diffused samples. Unlike hydrogenation of n-type GaAs, Li doping shows no evidence of neutralizing shallow donors in GaAs.

HIRFL-CSR频谱现象：中心频率突变分析研究

In commissioning the HIRFL-CSR (Cooler Storage Ring of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou),with the spectrum analyzer monitoring the beams on-line, we measured many parameters of the beam status for improving quality of the heavy ion beams. In this paper, the sudden change of the beam center frequency is analyzed.A theoretical analysis is done mainly on instabilities of the electron voltage and the neutralization factor. Simulations were made for the problem. According to the simulation result, we can conclude that it is the instability of neutralization factor that caused the problem. 中文摘要：HIRFL-CSR调试过程中，利用频谱分析仪实时监测束流，根据其上测的数据进行相关参数调整，改善束流的品质。本文对分析仪上观测到的现象一束流的中心频率发生突变进行了研究，主要就电子束的高压不稳定性和中性化因子的突变做了理论分析，并进行了相关的模拟计算 ，根据模拟结果初步断定该现象的出现由电子束的中性化因子导致。

Near infrared lights emission of Ar-40(16+) impacting on metal surfaces

The highly charged ion Ar-40(16+) with the velocity (kinetic energy E (K)=150 keV, velocity V=8.5x10(5) m/s) smaller than Bohr velocity (V (Bohr)=2.9x10(6) m/s) was found to hove impacts on the surfaces of metals Ni, Mo, Au and Al, and the Ar atomic infrared light lines and X-rays spectra were simultaneously measured. The experimental results show that the highly charged ion that captures electrons is neutralized, and the multiply-excited hollow atom forms. The hollow atom cascade decay radiates lights from infrared to X-ray spectrum. The intensity of infrared lights shows that the metallic work functions play an important role in the neutralization process of highly charged ions during their interaction with metallic surfaces, which verifies the classical over-the-barrier model.

L-shell x-ray yields and production cross sections of Zr and Mo bombarded by slow highly charged Ar16+ ions

The L-shell x-ray yields of Zr and Mo bombarded by slow Ar16+ ions are measured. The energy of the Ar16+ ions ranges from about 150keV to 350keV. The L-shell x-ray production cross sections of Zr and Mo are extracted from these yields data. The explanation of these experimental results is in the framework of the adiabatic directionization and the binding energy modified BEA approximation. We consider, in the slow asymmetric collisions such as Ar and Mo/Zr, the transient united atoms (UA) are formed during the ion-surface interaction and the direct-ionization is the main mechanism for the inner-shell vacancy production. Generally, the theoretical results are in good agreement with the experimental data.