Identificação de SNPs para uma anomalia de desenvolvimento em E. grandis e seus efeitos na estrutura proteica e interatoma

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Genética) - IBB

Estrutura supramolecular de um derivado de perileno em filmes finos fabricados por evaporação térmica a vácuo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estrutura eletrônica de derivados de politieno[3,4-b]-tiofeno-co-benzoditiofeno para aplicação em camadas ativas de células solares orgânicas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Sínteses e caracterizações de materiais microporosos com estrutura cristalográfica mista e suas aplicações como catalisadores em reações de conversão de biomassa em produtos de química fina

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Organização cromossômica e molecular do DNAr 5S em duas espécies de gafanhotos do gênero Abracris (Acrididae/Ommatolampidinae)

Os DNAs repetitivos compõem grande porção dos genomas eucariotos e estão organizados em distintos grupos, essencialmente DNAs satélite, microsatélites, minisatélites, elementos de transposição (transposons e retrotransposons) e famílias multigênicas. Estas sequências têm sido úteis nas análises cromossômicas com enfoque em estudos de diversificação cariotípica e de estrutura e evolução dos genomas. Os gafanhotos da família Acrididae representam o grupo com maior diversidade da ordem Orthoptera e apresentam do ponto de vista cromossômico ampla conservação com 2n=23,X0 (macho) na maioria das espécies estudadas. Análises enfocando o entendimento da estrutura das sequências de DNAs repetitivos neste grupo são escassas, e em geral restritas ao mapeamento de algumas famílias multigênicas. Outras sequências repetitivas, tais como DNAs satélites, genes de histonas e DNAr 5S foram realizadas principalmente em espécies de Acridídeos ocorrentes na Europa. No presente trabalho foram isolados e caracterizados do ponto de vista cromossômico e molecular o gene de DNAr 5S e seu espaçador não transcrito (NTS) nas espécies de acridídeos (Ommatolampidinae) Abracris flavolineata e Abracris dilecta. Estas análises permitiram um aprofundamento no conhecimento da estrutura/evolução desta sequência de DNA repetitivo entre as duas espécies, testando-se os possíveis modelos de evolução para esta sequência, que incluem evolução em concerto, nascimento e morte ou modelo misto

Organização cromossômica e molecular do DNAr 5S em duas espécies de gafanhotos do gênero Abracris (Acrididae/Ommatolampidinae)

Os DNAs repetitivos compõem grande porção dos genomas eucariotos e estão organizados em distintos grupos, essencialmente DNAs satélite, microsatélites, minisatélites, elementos de transposição (transposons e retrotransposons) e famílias multigênicas. Estas sequências têm sido úteis nas análises cromossômicas com enfoque em estudos de diversificação cariotípica e de estrutura e evolução dos genomas. Os gafanhotos da família Acrididae representam o grupo com maior diversidade da ordem Orthoptera e apresentam do ponto de vista cromossômico ampla conservação com 2n=23,X0 (macho) na maioria das espécies estudadas. Análises enfocando o entendimento da estrutura das sequências de DNAs repetitivos neste grupo são escassas, e em geral restritas ao mapeamento de algumas famílias multigênicas. Outras sequências repetitivas, tais como DNAs satélites, genes de histonas e DNAr 5S foram realizadas principalmente em espécies de Acridídeos ocorrentes na Europa. No presente trabalho foram isolados e caracterizados do ponto de vista cromossômico e molecular o gene de DNAr 5S e seu espaçador não transcrito (NTS) nas espécies de acridídeos (Ommatolampidinae) Abracris flavolineata e Abracris dilecta. Estas análises permitiram um aprofundamento no conhecimento da estrutura/evolução desta sequência de DNA repetitivo entre as duas espécies, testando-se os possíveis modelos de evolução para esta sequência, que incluem evolução em concerto, nascimento e morte ou modelo misto

QSAR e dinâmica molecular no estudo de sistemas biomoleculares: predição da atividade biológica de antagonistas do receptor sigma-1 e simulações de bicamadas lipídicas

Diferentes abordagens teóricas têm sido utilizadas em estudos de sistemas biomoleculares com o objetivo de contribuir com o tratamento de diversas doenças. Para a dor neuropática, por exemplo, o estudo de compostos que interagem com o receptor sigma-1 (Sig-1R) pode elucidar os principais fatores associados à atividade biológica dos mesmos. Nesse propósito, estudos de Relações Quantitativas Estrutura-Atividade (QSAR) utilizando os métodos de regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLS) e Rede Neural Artificial (ANN) foram aplicados a 64 antagonistas do Sig-1R pertencentes à classe de 1-arilpirazóis. Modelos PLS e ANN foram utilizados com o objetivo de descrever comportamentos lineares e não lineares, respectivamente, entre um conjunto de descritores e a atividade biológica dos compostos selecionados. O modelo PLS foi obtido com 51 compostos no conjunto treinamento e 13 compostos no conjunto teste (r² = 0,768, q² = 0,684 e r²teste = 0,785). Testes de leave-N-out, randomização da atividade biológica e detecção de outliers confirmaram a robustez e estabilidade dos modelos e mostraram que os mesmos não foram obtidos por correlações ao acaso. Modelos também foram gerados a partir da Rede Neural Artificial Perceptron de Multicamadas (MLP-ANN), sendo que a arquitetura 6-12-1, treinada com as funções de transferência tansig-tansig, apresentou a melhor resposta para a predição da atividade biológica dos compostos (r²treinamento = 0,891, r²validação = 0,852 e r²teste = 0,793). Outra abordagem foi utilizada para simular o ambiente de membranas sinápticas utilizando bicamadas lipídicas compostas por POPC, DOPE, POPS e colesterol. Os estudos de dinâmica molecular desenvolvidos mostraram que altas concentrações de colesterol induzem redução da área por lipídeo e difusão lateral e aumento na espessura da membrana e nos valores de parâmetro de ordem causados pelo ordenamento das cadeias acil dos fosfolipídeos. As bicamadas lipídicas obtidas podem ser usadas para simular interações entre lipídeos e pequenas moléculas ou proteínas contribuindo para as pesquisas associadas a doenças como Alzheimer e Parkinson. As abordagens usadas nessa tese são essenciais para o desenvolvimento de novas pesquisas em Química Medicinal Computacional.

Antichagásicos potenciais: síntese e modelagem molecular de híbridos de hidrazonas e liberadores de óxido nítrico

A doença de Chagas é uma parasitose extremamente negligenciada, cujo agente etiológico é o protozoário Trypanosoma cruzi. Atualmente, 21 países da América Latina são considerados regiões endêmicas, onde 75-90 milhões de pessoas estão expostas à infecção, 6-7 milhões estão infectadas e mais de 41 mil novos casos surgem por ano. Entretanto, apenas os fármacos nifurtimox e benznidazol estão disponíveis no mercado. Estes, além da baixa eficácia na fase crônica da parasitose, apresentam diversos efeitos adversos, sendo que no Brasil apenas o benznidazol é utilizado. Este fato mostra a importância de se ampliar o número de fármacos disponíveis e propor quimioterapia mais eficaz para o tratamento da doença de Chagas. Como forma de contribuir para essa busca, este trabalho objetiva a síntese de compostos híbridos bioisostéricos N-acilidrazônicos e sulfonilidrazônicos, contendo grupo liberador de óxido nítrico, com potencial de interação com cisteíno-proteases parasitárias, tais como a cruzaína. Nestes derivados, os grupos liberadores de óxido nítrico utilizados foram os grupos furoxano (contendo substituinte metílico e fenílico) e éster nitrato. Propôs-se a variação de anéis aromáticos substituídos e não-substituídos, com o intuito de avaliar a possível relação estrutura-atividade (REA) desses análogos. Até o momento, somente os compostos da série N-acilidrazônica tiveram avaliação biológica realizada. Os valores de IC50 dos compostos na forma amastigota do parasita variaram entre >100 a 2,88 µM, sendo este último valor comparável ao fármaco de referência. A atividade inibitória frente à cruzaína foi de 25,2 µM a 2,2 µM. Já a liberação de óxido nítrico foi avaliada pelo método indireto de detecção de nitrato e os valores variaram entre 52,0 µM e 4.232,0 µM. Estes são bem inferiores ao composto padrão, além de não se identificar correlação direta entre a atividade biológica e a liberação de NO. Na sequência, os dois compostos mais ativos (6 e 14) foram submetidos a estudos de permeabilidade e de citotoxicidade. O composto 6 foi considerado o de maior permeabilidade segundo o Sistema de Classificação Biofarmacêutica (SCB) e todos os compostos apresentaram a taxa de fluxo menor que 2, indicando a ausência de mecanismo de efluxo. Na avaliação do potencial citotóxico desses compostos em células humanas, o derivado 6 apresentou índice de seletividade superior ao do benznidazol. Em estudos de modelagem molecular usando análise exploratória de dados (HCA e PCA), propriedades estéricas/geométricas e eletrônicas foram consideradas as mais relevantes para a atividade biológica. Além disso, estudos de docking mostraram que a posição do grupo nitro no anel aromático é importante para a interação com a cruzaína. Ademais o composto 6 não provocou mudanças significativas no ciclo celular e na fragmentação de DNA em células humanas, mostrando-se como líder promissor para futuros estudos in vivo. Atividade tripanomicida, citotoxicidade, potencial de liberação de NO e estudos de permeabilidade dos 23 derivados sulfonilidrazônicos e ésteres nitrato estão sendo avaliados.

Diversidade e estrutura genética de populações de batata da serra (Ipomoea serrana Sim.-Bianch. & L.V. Vasconcelos) da Chapada Diamantina, Bahia, utilizando marcadores ISSR

A batata-da-serra, Ipomoea serrana Sim.-Bianch. & L.V. Vasconcelos, é uma liana endêmica da Chapada Diamantina, Bahia, cuja raiz tuberosa e consumida por populações humanas ha muitos anos. Apesar da espécie, classificada como vulnerável pela IUCN (União Internacional para a Conservação da Natureza), estar submetida à pressão antrópica devido à exploração de raízes tuberosas, para uso na alimentação, são raros os estudos com a espécie, razão pela qual e de grande importância conhecer a diversidade e estrutura genética da espécie. Estudos sobre diversidade e estrutura genética a partir de marcadores moleculares são importantes por fornecerem dados sobre impactos da exploração antrópica sobre as populações, podendo oferecer subsídio para planos de manejo e conservação de espécie. Cinco populações da Chapada Diamantina, constituindo um total de 142 indivíduos, foram investigados com quatro iniciadores Inter Simple Sequence Repeats (ISSR), resultando em 34 bandas, das quais 25 foram polimórficas. A analise dos parâmetros genéticos mostrou que as populações apresentam variabilidade moderada, com 73,8% de bandas polimórficas, 0,264 de índice de diversidade de Nei e 0,389 de índice de Shannon (valores médios). A maior parte da variação ocorreu dentro das populações (77%), estimado pela analise de variância molecular (AMOVA), enquanto que a variação entre populações foi de 23%, o que corroborou os resultados de estruturação obtidos pelo programa Structure, analise de coordenadas principais (PCoA) e agrupamento estimado pelo método Neighbor-Joining, a partir do coeficiente de dissimilaridade de Jaccard. A analise Bayesiana separou os indivíduos em quatro grupos, sendo que as populações Andaraí e Capão foram alocadas em grupos distintos, enquanto as outras três populações compartilharam indivíduos distribuídos em outros dois grupos. Este estudo, por seu caráter pioneiro com relação aos marcadores moleculares, constituiu o primeiro passo para o conhecimento da diversidade genética da espécie. Estudos futuros poderão ampliar o conhecimento sobre a espécie podendo oferecer subsidio para a elaboração de um plano de manejo para esta espécie que tem sido explorada na região.

Dinâmica molecular de sistemas iônicos poliatômicos: modelos polarizável e não-polarizável

Simulações de sais de carbonato fundidos pelo método de Dinâmica Molecular (MD) foram efetuadas com o modelo polarizável de cargas flutuantes (FC). O modelo de cargas flutuantes implementa os efeitos de polarização pelo método de Lagrangiano estendido, onde as variáveis extras são as próprias cargas parciais do íon poliatômico. O modelo FC foi parametrizado por meio de cálculos ab inito, aplicado ao ânion carbonato. Cálculos de Química Quântica ab initio foram utilizados para corroborar o modelo proposto para o ânion carbonato. Os sistemas investigados consistem em misturas de carbonatos alcalinos fundidos, Li2CO3/K2CO3, os quais são utilizados como eletrólitos em células a combustível. As simulações MD foram utilizadas para verificar o efeito da polarização dos ânions sobre a estrutura e dinâmica do líquido. Estudamos o efeito da inclusão de polarização sobre a condutividade do eletrólito.

Filogenia molecular das enzimas isocitrato liase e malato sintase e sua evolução em Viridiplanta

The plant metabolism consists of a complex network of physical and chemical events resulting in photosynthesis, respiration, synthesis and degradation of organic compounds. This is only possible due to the different kinds of responses to many environmental variations that a plant could be subject through evolution, leading also to conquering new surroundings. The glyoxylate cycle is a metabolic pathway found in glyoxysomes plant, which has unique role in the seedling establishment. Considered as a variation of the citric acid cycle, it uses an acetyl coenzyme A molecule, derived from lipids beta-oxidation to synthesize compounds which are used in carbohydrate synthesis. The Malate synthase (MLS) and Isocitrate lyase (ICL) enzyme of this cycle are unique and essential in regulating the biosynthesis of carbohydrates. Because of the absence of decarboxylation steps as rate-limiting steps, detailed studies of molecular phylogeny and evolution of these proteins enables the elucidation of the effects of this route presence in the evolutionary processes involved in their distribution across the genome from different plant species. Therefore, the aim of this study was to establish a relationship between the molecular evolution of the characteristics of enzymes from the glyoxylate cycle (isocitrate lyase and malate synthase) and their molecular phylogeny, among green plants (Viridiplantae). For this, amino acid and nucleotide sequences were used, from online repositories as UniProt and Genbank. Sequences were aligned and then subjected to an analysis of the best-fit substitution models. The phylogeny was rebuilt by distance methods (neighbor-joining) and discrete methods (maximum likelihood, maximum parsimony and Bayesian analysis). The identification of structural patterns in the evolution of the enzymes was made through homology modeling and structure prediction from protein sequences. Based on comparative analyzes of in silico models and from the results of phylogenetic inferences, both enzymes show significant structure conservation and their topologies in agreement with two processes of selection and specialization of the genes. Thus, confirming the relevance of new studies to elucidate the plant metabolism from an evolutionary perspective

Desenvolvimento de marcadores microssatélites e estrutura genética espacial da Copernicia prunifera (Miller) H. E. Moore (Arecaceae)

The present study aimed to develop microsatellite markers (SSR) for Copernicia prunifera; and characterize the demographic pattern and the spatial genetic structure (SGS) in different development stages of C. prunifera in a natural population of Rio Grande do Norte (RN) by using ISSR molecular markers. 17 SSR primers pairs were developed, which were tested by using DNA from samples of different populations. The demographic and genetic spatial structure was assessed in a plot with an area of 0.55 ha, where all individuals were georeferenced. The molecular analyses with the use of microsatellite markers pointed out that all built primers pairs, when submitted to PCR, had amplification. They showed sizes of base pairs ranging between 113 and 250 bp. The demographic analyses showed a clustered standard of spatial distribution in the first distance classes, random between 40 and 50 m and segregated in higher distances. Eight ISSR primers were used, thereby producing a total of 102 loci, with 100 of them being polymorphic. Among the three stages, the young showed the highest Nei’s genetic diversity index (He = 0.37); whilst the lowest index was found in the reproductive adults (He = 0.34). The AMOVA results showed a greater genetic differentiation within the development stages (98.61%) in comparison to the interval among the stages (1.39%). The total population (n = 161) showed a positive and significant relationship of kinship in the first distance class (12.3 m). The young showed a significant kinship up to 10.5 m and negative in the fifth distance class (37.6 m). The non-reproductive adults had a positive relationship of kinship in the first distance class (11.0 m) and random distribution of genotypes in the remaining classes. The reproductive adults showed genotypes spatially distributed in a random way. The values for the genetic bottleneck tests proved that the number of loci with excess observed heterozygosity was greater than expected. The SGS results reflect the restricted dispersion of the species, and the bottleneck tests reflect the reduction genotypes provoked by the anthropization of natural environments of C. prunifera.

Elucidação molecular e micelar dos superagregados de anfotericina B

A Anfotericina B (AmB) é amplamente utilizada no tratamento de infecções fúngicas sistêmicas. No entanto, a sua utilização é limitada devido a sua elevada toxicidade aguda e crônica. Os superagregados de AmB (H-AmB) obtido pelo processo de aquecimento controlado apresentam um potencial reduzido de toxicidade quando comparados à Anfotericina B micelar não aquecida (M-AmB). Diante do exposto, o objetivo deste estudo foi avaliar as características físico-químicas do processo de formação dos superagregados após a liofilização do H-AmB, por meio de técnicas tais como a calorimetria de exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG) e análise térmica diferencial (DTG), ressonância magnética nuclear (RMN), espalhamento dinâmico de luz (DLS) e difração de raios X (DRX). Os dados de DLS indicaram um tamanho de aproximadamente 260 nm deste novo sistema, sendo este tamanho compatível e viável para administração intravenosa. A análise de DRX demonstrou a formação de um novo estado cristalino do sistema micelar, podendo este estar relacionado a presença de grande proporção de desoxicolato de sódio (NaDC) na formulação. O aquecimento do NaDC resulta na formação de uma estrutura helicoidal intermolecular, promovendo desta forma o aumento da agregação micelar e consequentemente aumento de seu tamanho. Os estudos das análises térmicas demonstraram que o processo de aquecimento não influência no comportamento das amostras. Os dados de RMN da H-AmB demonstraram a presença de ácido desoxicólico além do NaDC. O ácido desoxicólico é formado após o processo de aquecimento e sugere-se que o equilíbrio entre ambas as moléculas seja responsável pela redução da toxicidade da AmB. Os resultados aqui apresentados sugerem que o processo de aquecimento controlado altera a organização estrutural das micelas, resultando na diminuição da toxicidade, na melhoria da estabilidade térmica e na manutenção da atividade.

Elucidação molecular e micelar dos superagregados de anfotericina B

A Anfotericina B (AmB) é amplamente utilizada no tratamento de infecções fúngicas sistêmicas. No entanto, a sua utilização é limitada devido a sua elevada toxicidade aguda e crônica. Os superagregados de AmB (H-AmB) obtido pelo processo de aquecimento controlado apresentam um potencial reduzido de toxicidade quando comparados à Anfotericina B micelar não aquecida (M-AmB). Diante do exposto, o objetivo deste estudo foi avaliar as características físico-químicas do processo de formação dos superagregados após a liofilização do H-AmB, por meio de técnicas tais como a calorimetria de exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG) e análise térmica diferencial (DTG), ressonância magnética nuclear (RMN), espalhamento dinâmico de luz (DLS) e difração de raios X (DRX). Os dados de DLS indicaram um tamanho de aproximadamente 260 nm deste novo sistema, sendo este tamanho compatível e viável para administração intravenosa. A análise de DRX demonstrou a formação de um novo estado cristalino do sistema micelar, podendo este estar relacionado a presença de grande proporção de desoxicolato de sódio (NaDC) na formulação. O aquecimento do NaDC resulta na formação de uma estrutura helicoidal intermolecular, promovendo desta forma o aumento da agregação micelar e consequentemente aumento de seu tamanho. Os estudos das análises térmicas demonstraram que o processo de aquecimento não influência no comportamento das amostras. Os dados de RMN da H-AmB demonstraram a presença de ácido desoxicólico além do NaDC. O ácido desoxicólico é formado após o processo de aquecimento e sugere-se que o equilíbrio entre ambas as moléculas seja responsável pela redução da toxicidade da AmB. Os resultados aqui apresentados sugerem que o processo de aquecimento controlado altera a organização estrutural das micelas, resultando na diminuição da toxicidade, na melhoria da estabilidade térmica e na manutenção da atividade.

Low molecular weight compounds from mushrooms as potential Bcl-2 inhibitors: docking and virtual screening studies

Mushrooms have the ability to promote apoptosis in tumor cell lines, but the mechanism of action is not quite well understood. Inhibition of the interaction between Bcl-2 and pro-apoptotic proteins could be an important step that leads to apoptosis. Therefore, the discovery of compounds with the ability to inhibit Bcl-2 is an ongoing research topic in drug discovery. In this study, we started by analyzing Bcl-2 experimental structures that are currently available in Protein Data Bank database. After analysis of the more relevant Bcl-2 structures, 4 were finally selected. An analysis of the best docking methodology was then performed using a cross-docking and re-docking approach while testing 2 docking softwares: AutoDock 4 and AutoDock Vina. Autodock4 provided the best docking results and was selected to perform a virtual screening study applied to a dataset of 40 Low Molecular Weight (LMW) compounds present in mushrooms, using the selected Bcl-2 structures as target. Results suggest that steroid are the more promising family, among the analyzed compounds, and may have the ability to interact with Bcl-2 and this way promoting tumor apoptosis. The steroids that presented lowest estimated binding energy (ΔG) were: Ganodermanondiol, Cerevisterol, Ganoderic Acid X and Lucidenic Lactone; with estimated ΔG values between -8,45 and -8,23 Kcal/mol. A detailed analysis of the docked conformation of these 4 top ranked LMW compounds was also performed and illustrates a plausible interaction between the 4 top raked steroids and Bcl-2, thus substantiating the accuracy of the predicted docked poses. Therefore, tumoral apoptosis promoted by mushroom might be related to Bcl-2 inhibition mediated by steroid family of compounds.