Coordinate and time-dependent diffusion dynamics in protein folding

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The Origin of Nonmonotonic Complex Behavior and the Effects of Nonnative Interactions on the Diffusive Properties of Protein Folding

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Separation and partitioning of Green Fluorescent Protein from Escherichia coli homogenate in poly(ethylene glycol)/sodium-poly(acrylate) aqueous two-phase systems

The partitioning of Green Fluorescent Protein (GFP) in poly(ethylene glycol)/Na-poly(acrylate) aqueous two-phase systems (PEG/NaPA-ATPS) has been investigated. The aqueous two-phase systems are formed by mixing the polymers with a salt and a protein solution. The protein partitioning in the two-phase system was investigated at 25 degrees C. The concentration of the GFP was measured by fluorimetry. It was found that the partitioning of GFP depends on the salt type, pH and concentration of PEG. The data indicates that GFP partitions more strongly to the PEG phase in presence of Na2SO4 relative to NaCl. Furthermore, the GFP partitions more to the PEG phase at higher pH. The partition to the PEG phase is strongly favoured in systems with larger tie-line lengths (i.e. systems with higher polymer concentrations). The molecular weight of PEG is important since the partition coefficient (K) of GFP gradually decreases with increasing PEG size, from K ca. 300-400 for PEG 400 to K equal to 1.19 for PEG 8000. A separation process was developed where GFP was separated from a homogenate in two extraction steps: the GFP is first partitioned to the PEG phase in a PEG 3000/NaPA 8000 system containing 3 wt% Na2SO4, where the K value of GFP was 8. The GFP is then re-extracted to a salt phase formed by mixing the previous top-phase with a Na2SO4 solution. The K-value of GFP in this back-extraction was 0.22. The total recovery based on the start material was 74%. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Configuration-dependent diffusion can shift the kinetic transition state and barrier height of protein folding

We show that diffusion can play an important role in protein-folding kinetics. We explicitly calculate the diffusion coefficient of protein folding in a lattice model. We found that diffusion typically is configuration- or reaction coordinate-dependent. The diffusion coefficient is found to be decreasing with respect to the progression of folding toward the native state, which is caused by the collapse to a compact state constraining the configurational space for exploration. The configuration- or position-dependent diffusion coefficient has a significant contribution to the kinetics in addition to the thermodynamic free-energy barrier. It effectively changes (increases in this case) the kinetic barrier height as well as the position of the corresponding transition state and therefore modifies the folding kinetic rates as well as the kinetic routes. The resulting folding time, by considering both kinetic diffusion and the thermodynamic folding free-energy profile, thus is slower than the estimation from the thermodynamic free-energy barrier with constant diffusion but is consistent with the results from kinetic simulations. The configuration- or coordinate-dependent diffusion is especially important with respect to fast folding, when there is a small or no free-energy barrier and kinetics is controlled by diffusion. Including the configurational dependence will challenge the transition state theory of protein folding. The classical transition state theory will have to be modified to be consistent. The more detailed folding mechanistic studies involving phi value analysis based on the classical transition state theory also will have to be modified quantitatively.

Desenvolvimento de materiais adsorventes de óleos a partir de resíduos do beneficiamento do café e sua aplicação na ração para aves

O objetivo deste trabalho foi modificar quimicamente resíduos do beneficiamento do café (pergaminho), visando a obtenção de um produto mais hidrofóbico, testá-lo quanto ao seu poder adsorvente de óleo e utilizá-lo em formulações de rações para aves. Os resíduos foram analisados quanto a sua composição química-bromatológica e, posteriormente, acetilados com anidrido acético usando diferentes concentrações de N-bromossuccinimida, a temperatura de 120°C por 4 horas. A análise dos resíduos indicou altos teores de fibras. A acetilação possibilitou ganho de massa em todas as amostras estudadas. Nos testes de adsorção de óleo verificou-se aumento significativo na retenção de óleo dos materiais modificados, comprovando a hidrofobização. O material acetilado e com certa quantidade de óleo adsorvida foi chamado de OSoL (óleo sólido) sendo avaliado o seu valor nutricional em rações para aves, substituindo o óleo de soja. Nos ensaios metabólicos adotou-se o método de alimentação forcada, sendo determinados os valores de energia metabolizável verdadeira, energia metabolizável verdadeira corrigida para nitrogênio, coeficiente de digestibilidade da matéria seca, coeficiente de digestibilidade da proteína bruta e coeficiente de metabolizibilidade da energia metabolizável. Os tratamentos mostraram-se semelhantes estatisticamente, sendo, portanto, viável a inclusão do OSoL nas rações animais.

Chemical composition and apparent digestibility of the ostrich offal meal for Nile tilapia

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Study of the proteins in the defatted flour and protein concentrate of baru nuts (Dipteryx alata Vog)

O baru (Dipteryx alata Vog.) é uma leguminosa abundante no Cerrado brasileiro, cuja castanha pode ser explorada através do uso sustentável para o aproveitamento das frações proteicas e lipídicas. Este trabalho teve como objetivo estudar as proteínas desta castanha, presentes na farinha desengordurada e no concentrado proteico, quanto as suas propriedades funcionais, ao perfil das frações proteicas e à digestibilidade in vitro. A farinha desengordurada com hexano foi submetida à extração no pH de maior solubilidade das proteínas, obtendo-se o concentrado proteico. O perfil eletroforético das frações proteicas foi avaliado em gel de SDS-PAGE. As propriedades funcionais indicaram a possibilidade de emprego em diversos alimentos, assim como a soja, conferindo capacidade de absorção de água, capacidade de absorção de óleo, propriedades emulsificantes e espumabilidade. As globulinas, seguidas das albuminas, são as frações majoritárias da farinha e do concentrado proteico, respectivamente. A digestibilidade foi superior no concentrado em relação à farinha desengordurada.

Valor nutritivo e desempenho de leitões alimentados com rações contendo silagem de grãos úmidos de milho

Um ensaio de digestibilidade (experimento 1) foi conduzido para determinar os coeficientes de digestibilidade aparentes da matéria seca (CDMS), proteína bruta (CDPB), amido (CDAM) e energia bruta (CDEB) e o coeficiente de metabolização da energia bruta (CMEB) da silagem de grãos úmidos de milho (SGUM). Foram utilizados 12 suínos mestiços (Landrace, Large-White e Duroc) machos castrados, alojados em gaiolas de metabolismo, distribuídos em um delineamento experimental inteiramente casualizado. O método utilizado foi o da coleta total de fezes e urina. Os valores de matéria seca digestível (MSD), proteína digestível (PD), amido digestível (AD), energia digestível (ED) e energia metabolizável (EM), na matéria natural (60,18% de MS), foram, respectivamente, 48,70; 3,77; 42,35%; 2.389 e 2.327 kcal/kg de SGUM. O experimento 2 foi conduzido para avaliar o desempenho de leitões e a viabilidade econômica da utilização das rações com diferentes níveis de substituição do milho seco por SGUM. Foram utilizados 48 suínos mestiços (Landrace, Large White e Duroc), distribuídos em um delineamento inteiramente casualizado, com seis repetições e dois animais por unidade experimental. Os tratamentos consistiram de uma ração à base de milho e farelo de soja e outras três com 33, 66 e 100% de substituição do milho seco por SGUM com base nos valores de energia digestível. Não houve efeito da inclusão de SGUM sobre o ganho de peso e o consumo de ração, porém ocorreu redução linear na conversão alimentar e no custo da ração por quilograma de peso vivo ganho. Os dados indicam que o milho seco pode ser totalmente substituído pela SGUM em rações para leitões em fase de creche, com melhora nos índices produtivos e econômicos.

Avaliação de dietas com diferentes fontes protéicas para cães adultos

Foram comparados os coeficientes de digestibilidade aparente (CDA) de quatro alimentos secos extrusados para cães, cada um formulado com um dos ingredientes protéicos em estudo: farelo de soja (FS); farelo de glúten de milho (GM); farinha de carne e ossos (FCO); e farinha de vísceras de frango (FV). O experimento foi realizado em delineamento inteiramente casualizado, com quatro tratamentos (ingredientes protéicos) e seis repetições, totalizando 24 animais. As médias dos tratamentos foram comparadas pelo teste Tukey. O CDA da PB (média ± erro-padrão da média) foi maior na ração à base de GM (88,13±0,40%), seguida pelas dietas com FS (86,31±0,34%), FCO (85,88±0,16%) e FV (84,84±0,15%). O CDA da MS foi maior para a ração com FV (83,69±0,09%), intermediário para GM (82,41±0,23%) e FCO (82,76±0,11%) e menor para FS (81,10±0,16%). As rações à base de proteína animal apresentaram os maiores CDA dos extrativos não-nitrogenados. O teor de MS das fezes dos cães foi elevado na ração com FCO, intermediário naquela com FV e GM e baixo naquela à base de FS. As quatro fontes protéicas estudadas apresentaram bons CDA e, portanto, podem ser utilizadas em rações para cães adultos.

Composição química e energia metabolizável de híbridos de milho para frangos de corte

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Replacement of dicalcium phosphate by rock phosphate in cattle diets: nutrients digestibility, plasma parameters, ruminal fermentation and microbial synthesis efficiency

Este estudo foi conduzido para avaliar os efeitos da substituição do fosfato bicálcico pelo fosfato de rocha na dieta de bovinos em crescimento. Foram determinados a digestibilidade aparente das dietas, a absorção aparente do fósforo, cálcio e flúor, o pH ruminal, a concentração de amônia ruminal, a eficiência microbiana e o fósforo no plasma utilizando-se cinco bovinos da raça Holandesa Preto-e-Branco, fistulados, pesando entre 275 e 283 kg. O delineamento estatístico foi um quadrado latino 5 × 5 e as dietas consistiram de 0, 25, 50, 75 e 100% de substituição do fosfato bicálcico pelo fosfato de rocha no suplemento mineral. A adição de fosfato de rocha nas dietas ocasionou aumento linear na ingestão, no fluxo omasal, no fluxo fecal e no desaparecimento total do flúor. As dietas não diferiram quanto à absorção aparente do cálcio, assim como em relação à ingestão, excreção, digestão e digestibilidades aparentes parcial e total da matéria seca, matéria orgânica, proteína bruta, fibra em detergente neutro e carboidratos não-fibrosos. O fósforo no plasma não foi influenciado pelos tratamentos e a média foi de 5,93 mg/dL. Não houve diferença para o pH ruminal e concentração de amônia ruminal. A substituição do fosfato bicálcico não afetou a síntese microbiana aparente e verdadeira de proteína. A total substituição do fosfato bicálcico pelo fosfato de rocha em suplementos minerais em bovinos em crescimento não afetou o ambiente ruminal e a síntese de proteína no rúmen. Assim, a substituição do fosfato bicálcico em dietas para bovinos em crescimento diminui a absorção de fósforo e deveria ser vista com cuidado dependendo dos requerimentos.

In-vitro digestibility of the caged laying hen manure at different stocking times

In order to determine the in vitro digestibility of the dry matter, crude protein and gross energy of caged laying hen manure, an experiment was conducted at the Faculdade de Ciências Agrarias e Veterinarias, campus de Jaboticabal, using completely randomized design with four treatments and six replications. The treatments T1, T2, T3 and T4 consisted of manure stocked for 0, 7, 14 and 21-days, respectively. The in vitro digestibility mean values for T1, T2, T3 and T4 were, respectively, 49.25; 51.43; 49.60 and 46.27% for the dry matter, 60.20; 66.90; 59.40 and 49.21% for the crude protein and 57.30; 63.71; 61.17 and 54.50% for the gross energy. The digestibility regression equations for the dry matter, crude protein and gross energy were, respectively: Y = 49.37 + 0.44X - 0.028X2; Y - 60.77 + 1.23X - 0.086X2 and Y = 57.54 + 1.24X - 0.066X2 were Y = digestibility coefficients and X = stocking times.

THE EVOLUTIVE SIGNIFICANCE OF POLLEN USE AS PROTEIN RESOURCE BY TRIGONINI BEES (HYMENOPTERA, APIDAE, MELIPONINAE)

The origin of bees was marked by the change from the use of animal of vegetal protein to feed the larvae. The advantages of this change and the existence of some necrophagous species among the bees is discussed regarding to the poor digestibility of pollen.

Fibre analysis and fibre digestibility in pet foods - a comparison of total dietary fibre, neutral and acid detergent fibre and crude fibre

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Changes in protein fractions, trypsin inhibitor and proteolytic activity in the cotyledons of germinating chickpea

The chickpea seed germination was carried out in 6 days. During the period it was observed a little variation on total nitrogen contents, however the non protein nitrogen was double. A decrease of 19.1 and 20.6% in relation to total nitrogen was observed to the total globulin and albumin fractions, respectively. The gel filtration chromatography on Sepharose CL-6B and SDS-PAGE demonstrated alterations on the distribution patterns of the albumin and total globulin fractions between the initial and the sixth day of germination suggesting the occurrence of protein degradation in the germination process.The assay for acid protease only appeared in the albumin fraction with casein and chickpea total globulin as substrates, whereas the former was more degradated than the latter, however the transformations detected in the protein fractions apppear indicated that others enzymes could be acting during the process. The trypsin inhibitor activity had a little drop after six day of germination indicating a possible increase on the digestibility of the proteins.