Novel insights into the action of antimicrobial agents against human pathogens

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biochemistry

Design and implementation of an autonomous, proactive, and reactive software infrastructure to help improving the management level of projects

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Probing key DNA contacts in AraR-mediated transcriptional repression of the Bacillus subtilis arabinose regulon.

Nucleic Acid Research (2007) Vol.37 N. 14 4755-4766

Functional domains of Bacillus subtilis transcription factor AraR and identification of aminoacids important for nucleoprotein complex assembly and effector-binding.

Journal of Bacteriology (Apr 2006) 3024-3036

Epidemiologia e Saúde Públi

RESUMO - Visa-se explicitar a origem, a razão de ser, a natureza e o que se perspectiva da relação entre a Epidemiologia e a Saúde Pública, através de uma leitura histórica. As duas entidades foram-se definindo e fazendo sentido em conjunto, com sucessos e, também, muita polémica, desde há milénios e até meados do século XIX. Nesta época, uma combinação de circunstâncias proporcionou-lhes uma explosão de crescimento e de definição, de par com várias outras áreas disciplinares. Desde o antigo relato bíblico de como boa alimentação explica o bom estado de saúde, até à valorização científica das condicionantes sociais e económicas da saúde por Marmot e Rose, passando por «miasmas» causando doença e pela deslocação do conceito de risco individual de saúde para o de risco populacional — com as implicações inerentes a essa importante inovação —, este percurso permite identificar as fundações de tão notável simbiose, explicar o estado presente, vê-la evoluir e achar nela o significado do património hoje disponível, e o que ele promete. Algumas discrepâncias quanto à designação dos seus métodos, bem como a contínua discussão quanto à sua verdadeira natureza e orientação futura, atestam a juventude da Epidemiologia como disciplina científica. Entretanto, a Saúde Pública esforça-se por manter a sua essência integradora, à medida que outras disciplinas contribuem mais para que concretize os seus objectivos; é desafiada pela exposição das populações, em larga escala, a factores de doença, por vezes de intensidade mínima, e pelo surgimento de novas doenças ou a ampliação do volume de outras na população, muitas vezes não respeitando fronteiras. A história dessa simbiose mostra bem que conhecer o modo como uma doença se origina permite controlá-la na população, ou mesmo evitá-la, e que é grande o número de problemas que, em sinergia, as duas disciplinas podem clarificar e resolver. Assim, a Epidemiologia oferece à Saúde Pública explicações (olhos, inteligência e linguagem) para os problemas de saúde das populações — o que permite à segunda saber sobre o quê agir —, cenários de possível evolução dos problemas — o que permite aos decisores optarem em função de diferentes pressupostos, sobre como agir — e capacidade de juízo sobre os resultados das acções empreendidas, em simultâneo com a elevação do nível de consciência, de compreensão e de intervenção quanto ao que se está a passar, tanto pelos profissionais, como pela população — transferência do conhecimento. Facilmente se antecipa que a relação entre as duas disciplinas irá evoluir para maior complexidade e, também, solicitação e exigência da Saúde Pública sobre a Epidemiologia, que terá que corresponder em utilidade. E esta, continuando a subespecializar-se e a sofisticar-se tanto nos métodos, como nos enfoques sobre categorias específicas de factores, precisará de progredir muito na gestão da sua consistência enquanto corpo de conhecimento integrado e com peculiaridades metodológicas, à semelhança da Saúde Pública.O modo como evoluirá a relação entre ambas depende ainda da evolução dos próprios problemas, conceitos, teorias e soluções relacionados com a saúde das populações, e ainda do desenvolvimento das demais disciplinas chamadas à integração por ambas, para enfrentarem esses desafios. Nomeadamente, a Epidemiologia terá que gerir com perícia dificuldades já identificadas, como: incorporar métodos qualitativos de investigação na sua fortíssima tradição e cultura quantitativa; operacionalizar satisfatoriamente o conceito de «risco atribuível na população», ao serviço da definição de prioridades de acção dirigida às necessidades de saúde; aperfeiçoar modelos de interpretação causal que respeitem a multicausalidade; aproveitar as técnicas estatísticas de análise multivariada, sem se perder na abstracção dos seus modelos; desenvolver a investigação nas dimensões positivas de saúde, além da doença, para contribuir melhor para a realização da Saúde Pública, sua principal cliente e fornecedora de oportunidades.--------------------------ABSTRACT - The aim of the author is to explicit the origin, the rationale, the nature and the prospects of the relationship between Epidemiology and Public health, through an historic approach. The two entities have been defining and making sense together, by achieving successes, but also with much controversy, since millennia ago, until mid XIX century. A combination of circumstances provided them the opportunity for an explosion of growth and definition, then, alongside several other disciplines. From the ancient biblical report on how good food explains good health, up to the scientific appreciation of both social and economical constraints to health by Marmot and Rose, passing through «miasma» causing disease and through displacing from individual health risk to population risk — with the inherent implications of that important innovation —, this route allows the identification of the foundations of such remarkable symbiosis, the explanation of current status, to see its evolution and find in it the meaning of today’s heritage and what it promises. Some discrepancies on the name of its methods, as well as the continuing discussion about its true nature and future orientation, attest Epidemiology’s youth as a scientific discipline. Meanwhile, Public Health strives to keep its integrating essence, while other disciplines increasingly contribute so that it achieves its objectives; it is challenged by large scale population exposure to disease factors, sometimes with a minimum intensity, and by new diseases emerging in the population or by old ones getting amplified, often not respecting regions boundaries. The history of such a symbiosis shows that knowing the way a disease is generated allows to control it in the population, or even to avoid it, and that the number of problems that the two disciplines are able to clarify and solve together in synergy is considerable. Therefore, Epidemiology offers Public Health explanations (eyes, intelligence and language) for populations’s health problems — allowing that the latter knows on what to act —, scenarios on how problems may tend to evolve — allowing decision-makers to make their choices as a function of different assumptions, on how to act — and judgement capabilities on the results of already undertaken actions, accompanied by the raising of conscience level, understanding and intervention of what is going on by both professionals and the population – knowledge transfer. It is easy to anticipate that the relationship between both disciplines will develop towards increasing complexity and demand from Public Health to Epidemiology, and that this one will have to correspond in usefulness. And the latter, while continuing its subspecialisation and sophistication either in its methods, or in its approaches to specific factor categories, will need to progress in managing its consistency as an integrated body of knowledge having methodological peculiarities, similarly to Public Health. Further, the way the relationship between both will evolve depends on the evolution of the problems themselves, of the concepts, theories and solutions related to the health of populations, and on the development of remaining disciplines called to integration by both, in other to face those problems. Namely, Epidemiology will have to manage with expertise some already known difficulties, as: the inclusion of qualitative research methods in its very strong quantitative tradition and culture; to grant satisfactory operation to the «population attributable risk» concept, in support to the definition of action priorities envisaging health needs; to improve causal interpretation models that comply with multicausality; to take advantage of multivariate statistical techniques, without get

Risk-based decision support system for life cycle management of industrials plants

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Comparative effects of sediments contaminated by carcinogenic and non-carcinogenic PAHs in Dicentrarchus labrax: a semi-quantitative histopathological approach

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente

How reporting and controlling systems can be effectively designed to support the decision-making process: The case of a Software SME

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Management from the NOVA – School of Business and Economics

The Impact of Bilingualism on Acquiring Second Language Vocabulary: A Case Study

Trabalho de Projecto apresentado para cumprimento dos requisitos necessários à obtençao do grau de Mestre em Didáctica do Inglês,

Diving into the depth of primary motor cortex: a high-resolution investigation of the motor system using 7Tesla fMRI

Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Green synthesis of 2-Oxazoline-based polymers with antimicrobial activity using scCO2

Using a green methodology, 17 different poly(2-oxazolines) were synthesized starting from four different oxazoline monomers. The polymerization reactions were conducted in supercritical carbon dioxide under a cationic ring-opening polymerization (CROP) mechanism using boron trifluoride diethyl etherate as the catalyst. The obtained living polymers were then end-capped with different types of amines, in order to confer them antimicrobial activity. For comparison, four polyoxazolines were end-capped with water, and by their hydrolysis the linear poly(ethyleneimine) (LPEI) was also produced. After functionalization the obtained polymers were isolated, purified and characterized by standard techniques (FT-IR, NMR, MALDI-TOF and GPC). The synthesized poly(2-oxazolines) revealed an unusual intrinsic blue photoluminescence. High concentration of carbonyl groups in the polymer backbone is appointed as a key structural factor for the presence of fluorescence and enlarges polyoxazolines’ potential applications. Microbiological assays were also performed in order to evaluate their antimicrobial profile against gram-positive Staphylococcus aureus NCTC8325-4 and gram-negative Escherichia coli AB1157 strains, two well known and difficult to control pathogens. The minimum inhibitory concentrations (MIC)s and killing rates of three synthesized polymers against both strains were determined. The end-capping with N,N-dimethyldodecylamine of living poly(2- methyl-2-oxazoline) and poly(bisoxazoline) led to materials with higher MIC values but fast killing rates (less than 5 minutes to achieve 100% killing for both bacterial species) than LPEI, a polymer which had a lower MIC value, but took a longer time to kill both E.coli and S.aureus cells. LPEI achieved 100% killing after 45 minutes in contact with E. coli and after 4 hours in contact with S.aureus. Such huge differences in the biocidal behavior of the different polymers can possibly underlie different mechanisms of action. In the future, studies to elucidate the obtained data will be performed to better understand the killing mechanisms of the polymers through the use of microbial cell biology techniques.

Role of sympathetic innervation in obesity

Part of the results presented in this thesis were published in the following reference (DOI 10.1016/j.cell.2015.08.055): Wenwen Zeng*, Roksana M. Pirzgalska*, Mafalda M.A. Pereira, Nadiya Kubasova, Andreia Barateiro, Elsa Seixas, Yi-Hsueh Lu, Albina Kozlova, Henning Voss, Gabriel G. Martins, Jeffrey M. Friedman and Ana I. Domingos. Sympathetic Neuro-adipose Connections Mediate Leptin-Driven Lipolysis. Cell 163, 84-94 (2015). The work was also presented through poster presentations at iMED Conference 6.0 (Lisbon, 2014), Sociedade Portuguesa de Bioquímica Meeting (Coimbra, 2014) and Sociedade Portuguesa de Neurociências Meeting (Póvoa de Varzim, 2015).

Access of WetAMD and DME patients to treatment in public hospitals

Degeneration (WetAMD) and Diabetic Macular Edema (DME) patients’ access to treatment in public hospitals, by identifying bottlenecks and stress points that prevent timely and adequate care to patients who suffer from a degenerative disease, and consequently for whom the lack of access to treatment can have disastrous consequences. Considering the specificity and degenerative traits of these conditions, the long queues for specialty appointments in public hospitals are a significant threat to patients’ health, as the disease may be misdiagnosed and or progress significantly, causing unnecessary permanent and non-reversible loss in visual acuity. Therefore optimizing the patient journey will increase patients’ access to adequate treatment, and prevent avoidable progress of a degenerative condition which causes permanent and non-reversible blindness. Following the investigation which supports this thesis, the patient journey was broken down into its different phases, so that key issues could be identified, and referred back to the main stress points highlighted during the interviews with physicians and administrators. Finally results were scrutinized and systematized, and a set of action points was proposed, considering what may cause major impact and is actually feasible to implement.

The role of arl13b in cilia length regulation and in zebrafish development

RESUMO: Arl13b é uma importante proteína ciliar, presente em cílios primários e cílios móveis. Ratinhos mutantes para Arl13b têm comprimento dos cílios reduzido e defeitos nos B-túbulos dos cílios. Como consequência destes fenótipos, deficiências na Arl13b originam, em modelos animais, várias doenças congénitas, incluindo problemas no estabelecimento do eixo esquerda-direita, malformações cerebrais e deformações corporais. Nos seres humanos, deficiências na Arl13b levam a uma doença crónica congénita chamada Síndrome de Joubert. Por outro lado, a sobreexpressão de Arl13b origina cílios mais longos, no entanto existe uma ausência da caracterização dos fenótipos celulares e durante o desenvolvimento embrionário. Neste trabalho, quisemos explorar o efeito da sobre-expressão de Arl13b em embriões de peixezebra. Descobrimos que, ao nível ciliar, a sobre-expressão de Arl13b nas células aumenta o comprimento ciliar em cílios primários e móveis, no entanto, a esses cílios falta adequada acetilação da alfa-tubulina no citoesqueleto feito por microtúbulos. Os nossos resultados mostraram que esse efeito é específico de Arl13b sobre-expressão e quando se manipularam as enzimas responsáveis pela acetilação (Mec17) e pela de-acetilação (HDAC6) encontrámos uma sinergia potencial com ambas. Testámos ainda, que o aumento no comprimento ciliar não estava causalmente relacionado com a falta de acetilação, ou seja, os cílios com menos acetilação não eram necessariamente os mais longos. Também mostrámos que a sobre-expressão de Arl13b é capaz de restaurar o comprimento dos cílios em mutantes com cílios curtos e como isso pode ser explorado para um futuro potencial papel terapêutico para Arl13b. Em seguida, foi avaliado o impacto do aumento da quantidade de Arl13b no desenvolvimento embrionário do peixe-zebra. Observou-se que a sobre-expressão de Arl13b apresentava fenótipos muito fracos, quando comparados com a perda de função dos mutantes de Arl13b. Focados no inesperado fenótipo leve no estabelecimento do eixo esquerda-direita abordámos a questão através do estabelecimento de uma colaboração com matemáticos, descobrimos que os cílios mais longos que potencialmente têm a capacidade de movimentar mais fluido são atenuados por amplitudes de batimento menores, e, como resultado, estes longos cílios não prejudicam o movimento do fluido e consequentemente não afetam o estabelecimento dos padrões de esquerda-direita. Sugerimos assim que a Arl13b é um regulador chave, do comprimento ciliar. Descobrimos uma nova interação com as enzimas de acetilação/de-acetilação e levantamos novas hipóteses quanto aos mecanismos moleculares da função da Arl13b. Propomos um novo modelo para o mecanismo molecular da Arl13b na regulação do comprimento dos cílios onde podemos integrar os nossos resultados com os relatados na literatura. Este trabalho adiciona mais conhecimento para o mecanismo de ação da Arl13b e, portanto, fornece uma importante contribuição para o campo da investigação em cílios.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ABSTRACT: Arl13b is an important ciliary protein, present in primary and motile cilia. arl13b-/- mouse mutants have reduced cilia length and cilia B-tubule defects. As a consequence of these phenotypes, Arl13b loss of function animal models suffer from several congenital disorders including left-right problems, brain malformations and body deformations. In humans Arl13b depletion leads to a congenital chronic disease called Joubert Syndrome. On the other hand, overexpressing Arl13b leads to longer cilia but the characterization of the cellular and developmental phenotypes was missing. In this work we explore the effect of Arl13b overexpression in zebrafish embryos. We found that, at the ciliary level, Arl13b overexpression from 1 cell stage produces longer primary and motile cilia, but these cilia lack proper alpha tubulin acetylation of their microtubule cytoskeleton. Our results showed that this effect is specific from Arl13b overexpression and when we manipulated the enzymes responsible for acetylation, Mec17, and de-acetylation, HDAC6, we found a potential synergy of both mec17 knockdown and HDAC6 activity with Arl13b overexpression. We tested that the ciliary increase in length was not causally related to the lack of acetylation, meaning the more de-acetylated cilia were not necessarily the longer ones. We also showed that Arl13b overexpression is able to restore cilia length in short cilia mutants and how that may be explored to a potential future therapeutic role for Arl13b. Next, we evaluated the impact of increasing the amount of Arl13b in zebrafish embryonic development. We observed that Arl13b overexpression presented very mild phenotypes when compared to the loss of function mutants. We focused on the unexpected left-right mild phenotype and by establishing a mathematical modeling collaboration, we found out that the longer cilia generated force was attenuated by smaller beating amplitudes, and as a result, these long cilia were not impairing the cilia generated flow and the establishment of left-right patterning. We suggest that Arl13b is one key cilia length regulator. We disclosed a novel interaction with the acetylation / de-acetylation enzymes and raised new hypothesis as to the mechanisms of Arl13b function. We propose a new model for the Arl13b molecular mechanism of cilia length regulation where we integrate our findings with those reported in the literature. This work adds more knowledge to the Arl13b mechanism of action and therefore provides an important contribution to the cilia research field.