Periplasmic nitrate reductases: structural and spectroscopic studies

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Bioquímica, especialidade Bioquímica-Física, pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

Heterodimeric nitrate reductase (NapAB) from Cupriavidus necator H16: purification, crystallization and preliminary X-ray analysis

Acta Cryst. (2007). F63, 516–519

Biochemical and spectroscopic characterization of the membrane-bound nitrate reductase from Marinobacter hydrocarbonoclasticus 617

J Biol Inorg Chem (2008) 13:1321–1333 DOI 10.1007/s00775-008-0416-1

Periplasmic nitrate reductase revisited: a sulfur atom completes the sixth coordination of the catalytic molybdenum

J Biol Inorg Chem. 2008 Jun;13(5):737-53. doi: 10.1007/s00775-008-0359-6

EPR and redox properties of periplasmic nitrate reductase from Desulfovibrio desulfuricans ATCC 27774

J Biol Inorg Chem (2006) 11: 609–616 DOI 10.1007/s00775-006-0110-0

Mo and W bis-MGD enzymes: nitrate reductases and formate dehydrogenases

J Biol Inorg Chem (2004) 9: 791–799 DOI 10.1007/s00775-004-0573-9

Fate of nitrogen in bioreactor landfills: lab-scale in situ aeration in well decomposed MSW

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do ambiente, perfil de engenharia sanitária

Evaluation of uv spectrophotometry for estimation of nitrite and nitrate in nitrified urine

Water is a limited resource for which demand is growing. Contaminated water from inadequate wastewater treatment provides one of the greatest health challenges as it restricts development and increases poverty in emerging and developing countries. Therefore, the connection between wastewater and human health is linked to access to sanitation and to human waste disposal. Adequate sanitation is expected to create a barrier between disposed human excreta and sources of drinking water. Different approaches to wastewater management are required for different geographical regions and different stages of economic governance depending on the capacity to manage wastewater. Effective wastewater management can contribute to overcome the challenges of water scarcity. Separate collection of human urine at its source is one promising approach that strongly reduces the economic and load demands on wastewater treatment plants (WWTP). Treatment of source-separated urine appears as a sanitation system that is affordable, produces a valuable fertiliser, reduces pollution of water resources and promotes health. However, the technical realisation of urine separation still faces challenges. Biological hydrolysis of urea causes a strong increase of ammonia and pH. Under these conditions ammonia volatilises which can cause odour problems and significant nitrogen losses. The above problems can be avoided by urine stabilisation. Biological nitrification is a suitable process for stabilisation of urine. Urine is a highly concentrated nutrient solution which can lead to strong inhibition effects during bacterial nitrification. This can further lead to process instabilities. The major cause of instability is accumulation of the inhibitory intermediate compound nitrite, which could lead to process breakdown. Enhanced on-line nitrite monitoring can be applied in biological source-separated urine nitrification reactors as a sustainable and efficient way to improve the reactor performance, avoiding reactor failures and eventual loss of biological activity. Spectrophotometry appears as a promising candidate for the development and application of on-line nitrite monitoring. Spectroscopic methods together with chemometrics are presented in this work as a powerful tool for estimation of nitrite concentrations. Principal component regression (PCR) is applied for the estimation of nitrite concentrations using an immersible UV sensor and off-line spectra acquisition. The effect of particles and the effect of saturation, respectively, on the UV absorbance spectra are investigated. The analysis allows to conclude that (i) saturation has a substantial effect on nitrite estimation; (ii) particles appear to have less impact on nitrite estimation. In addition, improper mixing together with instabilities in the urine nitrification process appears to significantly reduce the performance of the estimation model.

Molybdenum-containing proteins from Sulphate Reducing Bacteria: studying proteins with novel cofactors and revealing new features of old enzymes

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Bioquímica, especialidade de Bioquímica-Física pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Síndrome de apneia hipopneia obstrutiva do sono e óxido nítrico : que relação ?

RESUMO: A síndrome de apneia hipopneia obstrutiva do sono (SAHOS), pela sua prevalência e consequências clínicas, nomeadamente as de natureza cardiovascular, é actualmente considerada um problema de saúde pública. A patogénese da doença cardiovascular na SAHOS não está ainda completamente estabelecida, mas parece ser multifactorial, envolvendo diversos mecanismos que incluem a hiperactividade do sistema nervoso simpático, a disfunção endotelial, a activação selectiva de vias inflamatórias, o stress oxidativo vascular e a disfunção metabólica. A terapêutica com CPAP diminui grandemente o risco de eventos cardiovasculares fatais e não fatais. O CPAP está inequivocamente indicado para o tratamento da SAHOS grave, no entanto, não é consensual a sua utilização nos doentes com SAHOS ligeira/moderada sem hipersonolência diurna associada. Tendo em conta este facto, é fundamental que as indicações terapêuticas do CPAP nestes doentes tenham uma relação custo-eficácia favorável. Assim, dado o posicionamento do estado da arte relativamente ao estudo da disfunção endotelial e da activação do sistema nervoso simpático estar centrada maioritariamente nos doentes com SAHOS grave, desenvolvemos este estudo com o objectivo de comparar os níveis plasmáticos de nitratos, os níveis de catecolaminas urinárias e os valores de pressão arterial nos doentes com SAHOS ligeira/moderada e grave e avaliar a resposta destes parâmetros ao tratamento com CPAP durante um mês. Realizámos um estudo prospectivo, incidindo sobre uma população de 67 doentes do sexo masculino com o diagnóstico de SAHOS (36 com SAHOS ligeira/moderada e 31com SAHOS grave). O protocolo consistia em 3 visitas: antes da terapêutica com CPAP (visita 1), uma semana após CPAP (visita 2) e um mês após CPAP (visita 3). Nas visitas 1 e 3, eram submetidos a três colheitas de sangue às 11 pm, 4 am e 7 am para doseamento dos nitratos plasmáticos e na visita 2 apenas às 7 am. Nas visitas 1 e 3 era também efectuada uma colheita de urina de 24 horas para o doseamento das catecolaminas urinárias e eram submetidos a uma monitorização ambulatória da pressão arterial de 24 horas (MAPA). Foi ainda estudado um grupo controlo de 30 indivíduos do sexo masculino não fumadores sem patologia conhecida e sem evidência de SAHOS. Antes da terapêutica com CPAP, verificou-se uma diminuição significativa dos níveis de nitratos ao longo da noite quer nos doentes com SAHOS ligeira/moderada, quer nos doentes com SAHOS grave. No entanto, esta redução diferia nos 2 grupos de doentes, sendo significativamente superior nos doentes com SAHOS grave (27,6±20,1% vs 16,5±18,5%; p<0,05). Após um mês de tratamento com CPAP, verificou-se um aumento significativo dos valores de nitratos plasmáticos apenas nos doentes com SAHOS grave, mantendo-se os níveis de nitratos elevados ao longo da noite, já não existindo o decréscimo desses valores ao longo da mesma. Os valores de noradrenalina basais eram significativamente superiores nos doentes com SAHOS grave comparativamente com os doentes com SAHOS ligeira/moderada (73,9±30,1μg/24h vs 48,5±19,91μg/24h; p<0,05). Após um mês de terapêutica com CPAP, apenas se verificou uma redução significativa nos valores da noradrenalina nos doentes com SAHOS grave (73,9±30,1μg/24h para 55,4±21,8 μg/24h; p<0,05). Os doentes com SAHOS grave apresentaram valores de pressão arterial mais elevados do que os doentes com SAHOS ligeira/moderada, nomeadamente no que diz respeito aos valores de pressão arterial média, sistólica média de 24 horas, diurna e nocturna e diastólica média de 24 horas, diurna e nocturna. Após um mês de terapêutica com CPAP, verificou-se uma redução significativa dos valores tensionais apenas nos doentescom SAHOS grave, para a pressão média (-2,32+5,0; p=0,005), para a sistólica média de 24 horas (-4,0+7,9mmHg; p=0,009), para a pressão sistólica diurna (-4,3+8,8mmHg; p=0,01), para a pressão sistólica nocturna (-5,1+9,0mmHg; p=0,005), para a pressão diastólica média de 24 horas (-2,7+5,8mmHg; p=0,016), para a pressão diastólica diurna (-3,2+6,3mmHg; p=0,009) e para a pressão diastólica nocturna (-2,5+7,0mmHg; p=0,04). Os níveis tensionais dos doentes com SAHOS grave após CPAP atingiram valores semelhantes aos dos doentes com SAHOS ligeira/moderada, relativamente a todos os parâmetros avaliados no MAPA. Este estudo demonstrou que antes do tratamento com CPAP, existe uma redução dos níveis de nitratos ao longo da noite não só nos doentes com SAHOS grave mas também nos doentes com SAHOS ligeira/moderada. No entanto, a terapêutica com CPAP leva a um aumento significativo dos valores de nitratos plasmáticos apenas nos doentes com SAHOS grave, mantendo-se os níveis de nitratos elevados ao longo da noite, já não existindo o decréscimo desses valores ao longo da mesma. O tratamento com CPAP durante um mês, apenas reduz os níveis de noradrenalina urinária e os valores de pressão arterial nos doentes com SAHOS grave.------------ ABSTRACT: In severe obstructive sleep apnea (OSA) reduced circulating nitrate, increased levels of urinary norepinephrine (U-NE) and changes in systemic blood pressure (BP) have been described and are reverted by Continuous Positive Airway Pressure (CPAP). However, the consequences of mild/moderate OSA on these parameters and the CPAP effect upon them are not well known. We aimed to: 1) compare the levels of plasma nitrate (NOx) and U-NE of mild/moderate and severe male OSA patients 2) compare BP in these patient groups; and 3) determine whether CPAP improves sympathetic dysfunction, nitrate deficiency and BP in these patients. This prospective study was carried out in 67 consecutive OSA patients (36 mild/moderate and 31 severe patients) and NOx (11 pm, 4 am, 7 am), 24-h U-NE and ambulatory blood pressure monitoring were obtained before and after 4 weeks of CPAP. Baseline: NOx levels showed a significant decrease (p<0.001) during the night in both groups of patients. The U-NE and BP were significantly higher in the severe group. Post CPAP: After one month of CPAP, there was a significant increase of NOx, a reduction of U-NE and BP only in severe patients. This study shows that in contrast to severe OSA patients, those with mild/moderate OSA, which have lower values of BP and U-NE at baseline, do not benefit from a 4 weeks CPAP treatment as measured by plasma nitrate, 24-h U-NE levels and BP.

Characterization of Nitric Oxide Reductase (NOR) from pseudomonas nautica, a study on biologic nitric oxide reduction

Dissertation submitted to obtain the phD degree in Biochemistry, specialty in Physical- Biochemistry, by the Faculdade de Ciências e Tecnologia from the Universidade Nova de Lisboa

Crystallographic studies on molybdopterin-dependent enzymes

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Bioquímica, Especialidade Bioquímica Estrutural

Influência do ciclo menstrual na fracção exalada de óxido nítrico

RESUMO:A determinação da fracção exalada de óxido nítrico (FENO) é amplamente utilizada como um biomarcador da inflamação eosinofílica das vias aéreas. Alguns estudos sugerem que a produção de óxido nítrico (NO) é influenciada pelas variações cíclicas hormonais na mulher,porém os dados não são consensuais. Deste modo, o objectivo do nosso estudo foi avaliar como varia a FENO ao longo do ciclo menstrual. Com esta finalidade, avaliamos um grupo de 20 voluntárias, em idade fértil, com ciclo menstrual regular, não fumadoras, que não utilizavam contraceptivos hormonais, nem suplementos alimentares e/ou medicamentosos e que não se encontravam grávidas, nem a amamentar. Todas referiram não ter conhecimento de qualquer patologia que afecte a FENO. A existência de atopia foi controlada através de testes cutâneos por prick, tendo-se excluído as participantes que apresentaram testes positivos. Realizamos quatro visitas de estudo, com base na periodicidade do ciclo de cada participante, nas quais, efectuamos a determinação da FENO, a quantificação dos níveis plasmáticos de óxido nítrico e nitratos (NO/NO3 -) e o doseamento hormonal de 17 -estradiol e progesterona. As avaliações realizaram-se no período da manhã, em jejum absoluto, tendo respeitado uma dieta pobre em nitratos no dia anterior e abstido da prática de exercício vigoroso uma hora antes da avaliação. Com este trabalho, verificamos um aumento significativo da FENO na fase secretora (17.97 ppb ± 5.8) comparativamente com a fase menstrual e proliferativa (16.48 ppb ± 3.6 e 15.95 ppb ±2.8, respectivamente). Não observamos variações significativas dos níveis plasmáticos de NO/NO3 - ao longo do ciclo. Constatamos uma correlação positiva entre a FENO e os níveis plasmáticos de NO/NO3 - durante a ovulação e verificamos que, para a nossa amostra, os níveis hormonais de estradiol e progesterona não são preditores do valor da FENO, nem dos níveis plasmáticos de NO/NO3-. Os resultados deste trabalho mostram uma variação da FENO ao longo do ciclo, ainda assim, mantendo-se os seus valores dentro do intervalo de referência, reforçando a fiabilidade deste biomarcador.--ABSTRACT:The determination of fractional exhaled nitric oxide (FENO) is widely used as a biomarker of eosinophilic airway inflammation. Some studies suggest that nitric oxide (NO) is influenced by cyclical hormonal changes in women, but those are not consensual. The aim of our study was to assess how FENO varies throughout the menstrual cycle. With this purpose, we studied a group of 20 volunteers within childbearing age, with regular menstrual cycle, non-smokers, who were not taking any medications including hormonal contraception and food supplements and who were not pregnant or breast-feeding. All participants reported not being aware of any condition that could affect the FENO. The presence of atopy was controlled by a skin prick test, having been excluded participants with positive test. We conducted four study visits, based on the periodicity of the cycle of each participant. In each visit, we made the determination of the FENO, the quantification of plasmatic levels of nitric oxide and nitrates (NO/NO3 -) and the blood levels of hormone estradiol-17 and progesterone. The evaluations occurred at morning, after overnight fasting. The participants were request to follow a low-nitrate diet in the previous day and refrained from vigorous exercise, for at least one hour before the visit We found a significant increase of FENO on secretory phase (17.97 ppb ± 5.8) compared with the menstrual and proliferative phase (16.48 ppb ± 3.6 and 15.95 ppb ± 2.8, espectively). No significant variations were found throughout the menstrual cycle in plasmatic levels of NO/NO3 -. We found a positive correlation between FENO and plasmatic levels of NO/NO3 - during ovulation. Finally, in our sample, the levels of oestradiol and progesterone are not predictors of FENO value nor of plasmatic levels of NO/NO3-. This study shows a variation of FENO over the menstrual cycle, nevertheless, the values remain within the reference range, reinforcing the reliability of this biomarker.

Modelling and optimization of the ion exchange membrane bioreactor for removal of anionic pollutants from drinking water streams

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Química, especialidade de Engenharia Bioquímica

Nitrite reduction by xanthine oxidase family enzymes: a new class of nitrite reductases

J Biol Inorg Chem (2011) 16:443–460 DOI 10.1007/s00775-010-0741-z