Electron transfer in chemically and genetically modified myoglobins

The temperature dependences of the reduction potentials (E^o') of wildtype human myoglobin (Mb) and three site-directed mutants have been measured by using thin-layer spectroelectrochemistry. Residue Val68, which is in van der Waals contact with the heme in Mb, has been replaced by Glu, Asp, and Asn. At pH 7.0, reduction of the heme iron (III) in the former two proteins is accompanied by uptake of a proton by the protein. The changes in E^o', and the standard entropy (ΔS^o') and enthalpy (ΔH^o') of reduction in the mutant proteins were determined relative to values for wild-type; the change in E^o' at 25°C was about -200 millivolts for the Glu and Asp mutants, and about -80 millivolts for the Asn mutant. Reduction of Fe(III) to Fe(II) in the Glu and Asp mutants is accompanied by uptake of a proton. These studies demonstrate that Mb can tolerate substitution of a buried hydrophobic group by potentially charged and polar residues, and that such amino acid replacements can lead to substantial changes in the redox thermodynamics of the protein.

Through analysis of the temperature dependence and shapes of NMR dispersion signals, it is determined that a water molecule is bound to the sixth coordination site of the ferric heme in the Val68Asp and in the Val68Asn recombinant proteins while the carboxyl group of the sidechain of Glu68 occupies this position in Val68Glu. The relative rhombic distortions in the ESR spectra of these mutant proteins combined with H₂¹⁷O and spin interconversion experiments performed on them confirm the conclusions of the NMRD study.

The rates of intramolecular electron transfer (ET) of (NH₃)₅Ru-His48 (Val68Asp, His81GIn, Cys110AIa)Mb and (NH₃)₅Ru-His48 (Val68GIu,His81GIn,Cys110Ala)Mb were measured to be .85(3)s^-1 and .30(2)s^-1, respectively. This data supports the hypothesis that entropy of 111 reduction and reorganization energy of ET are inversely related. The rates of forward and reverse ET for (NH₃)₅ Ru-His48 (Val68GIu, His81 GIn, Cys110AIa)ZnMb -7.2(5)•10⁴s^-1and 1.4(2)•10⁵s^-1, respectively- demonstrate that the placement of a highly polar residue nearby does not significantly change the reorganization energy of the photoactive Zn porphyrin.

The distal histidine imidazoles of (NH₃)₄isnRu-His48 SWMb and (NH₃)₅Ru-His48 SWMb were cyanated with BrCN. The intramolecular ET rates of these BrCN-modified Mb derivatives are 5.5(6)s^-1 and 3.2(5)s^-1, respectively. These respective rates are 20 and 10 times faster than those of their noncyanated counterparts after the differences in ET rate from driving force are scaled according to the Marcus equation. This increase in ET rate of the cyanated Mb derivatives is attributed to lower reorganization energy since the cyanated Mb heme is pentacoordinate in both oxidation states; whereas, the native Mb heme loses a water molecule upon reduction so that it changes from six to five coordinate. The reorganization energy from Fe-OH₂ dissociation is estimated to be .2eV. This conclusion is used to reconcile data from previous experiments in our lab. ET in photoactive porphyrin-substituted myoglobins proceed faster than predicted by Marcus Theory when it is assumed that the only difference in ET parameters between photoactive porphyrins and native heme systems is driving force. However, the data can be consistently fit to Marcus Theory if one corrects for the smaller reorganization in the photoactive porphyrin systems since they do not undergo a coordination change upon ET.

Finally, the intramolecular ET rate of (NH₃)₄isnRu-His48 SWMb was measured to be 3.0(4)s^-1. This rate is within experimental error of that for (NH₃)₄pyrRu-His48 SWMb even though the former has 80mV more driving force. One likely possibility for this observation is that the tetraamminepyridineruthenium group undergoes less reorganization upon ET than the tetraammineisonicotinamideruthenium group. Moreover, analysis of the (NH₃)₄isnRu-His48 SWMb experimental system gives a likely explanation of why ET was not observed previously in (NH₃)₄isnRu-Cytochrome C.

Studies on the role of histones in the structure and function of chromatin

Studies on the dissociation of histones from chromatin by increasing concentrations of sodium deoxycholate (DOC) have shown that histrone II is removed at lowest concentrations of DOC, while slightly higher concentrations remove histones III and IV. Still higher concentrations remove histone I.

The complete separation of chromatin and ¹⁴C-DOC by sucrose sedimentation indicated that the binding of DOC to chromatin is readily and completely reversible.

The dissociation of histones from chromatin by increasing concentrations of related cholanic acids and some of their conjugated derivatives were studied. The results suggested that the driving force for the interaction between the cholanic acid anion and histones is the lowering of the activity coefficient of the cholanic acid anion which occurs when it is partially removed from solution by interaction with hydrophobic regions of the positively charged histones.

The role of histones in the structure of chromatin has been studied by comparing the effects of selective removal of histones from chromatin by increasing concentrations of DOC with those caused by NaCl (removes histone I at lowest concentrations, while higher concentrations remove histones II, III, and IV). Properties studied included thermal denaturation, sedimentation velocity, flow dichroism, relaxation times of molecules oriented in a flow field, and the irreversible disruption of a 130 S, cross-linked component of sheared chromatin. The data indicated that none of the structural or chemical parameters with which these properties are correlated show a dependence on the presence of one particular histone fraction.

The template activity (ability to prime a 0.2 M KC1 DNA-dependent RNA synthesis system catalyzed by E. coli RNA polymerase) increases from that of native chromatin (approximately 25 per cent of that pure DNA) to that of pure DNA in a fashion which shows a nearly linear relationship to the amount of histone coverage of the template. The precipitability of partially dehistonized chromatin samples in 0.15 M NaCl shows a large dependence on the presence of histone I.

Photochemical electron transfer at fixed distance : a synthetic model of the photosynthetic primary process

A series of meso-phenyloctamethylporphyrins covalently bonded at the 4'phenyl position to quinones via rigid bicyclo[2.2.2]octane spacers were synthesized for the study of the dependence of electron transfer reaction rate on solvent, distance, temperature, and energy gap. A general and convergent synthesis was developed based on the condensation of ac-biladienes with masked quinonespacer-benzaldehydes. From picosecond fluorescence spectroscopy emission lifetimes were measured in seven solvents of varying polarity. Rate constants were determined to vary from 5.0x10⁹sec^-1 in N,N-dimethylformamide to 1.15x10¹⁰ Sec^-1 in benzene, and were observed to rise at most by about a factor of three with decreasing solvent polarity. Experiments at low temperature in 2-MTHF glass (77K) revealed fast, nearly temperature-independent electron transfer characterized by non-exponential fluorescence decays, in contrast to monophasic behavior in fluid solution at 298K. This example evidently represents the first photosynthetic model system not based on proteins to display nearly temperature-independent electron transfer at high temperatures (nuclear tunneling). Low temperatures appear to freeze out the rotational motion of the chromophores, and the observed nonexponential fluorescence decays may be explained as a result of electron transfer from an ensemble of rotational conformations. The nonexponentiality demonstrates the sensitivity of the electron transfer rate to the precise magnitude of the electronic matrix element, which supports the expectation that electron transfer is nonadiabatic in this system. The addition of a second bicyclooctane moiety (15 Å vs. 18 Å edge-to-edge between porphyrin and quinone) reduces the transfer rate by at least a factor of 500-1500. Porphyrinquinones with variously substituted quinones allowed an examination of the dependence of the electron transfer rate constant κ_ET on reaction driving force. The classical trend of increasing rate versus increasing exothermicity occurs from 0.7 eV≤ |ΔG^0'(R)| ≤ 1.0 eV until a maximum is reached (κ_ET = 3 x 10⁸ sec^-1 rising to 1.15 x 10¹⁰ sec^-1 in acetonitrile). The rate remains insensitive to ΔG⁰ for ~ 300 mV from 1.0 eV≤ |ΔG^0’(R)| ≤ 1.3 eV, and then slightly decreases in the most exothermic case studied (cyanoquinone, κ_ET = 5 x 10⁹ sec^-1).

Time and Fate in Shakespeare’s Othello and Cinthio’s "The Moor of Venice"

[Introduction]Giraldi Cinthio’s short story "The Moor of Venice" forms the basis for William Shakespeare’s tragedy Othello. In addition to altering a number of minor aspects of the original tale, Shakespeare also introduces several overarching changes to the narrative by shortening the time frame of the story and excluding fate as a primary driving force of the plot. By diminishing the consequences of time and fate, Shakespeare allows the characters and their inner motivations to be at the forefront of the action.

The Interplay between Natural Selection and Susceptibility to Melanoma on Allele 374F of SLC45A2 Gene in a South European Population

We aimed to study the selective pressures interacting on SLC45A2 to investigate the interplay between selection and susceptibility to disease. Thus, we enrolled 500 volunteers from a geographically limited population (Basques from the North of Spain) and by resequencing the whole coding region and intron 5 of the 34 most and the 34 least pigmented individuals according to the reflectance distribution, we observed that the polymorphism Leu374Phe (L374F, rs16891982) was statistically associated with skin color variability within this sample. In particular, allele 374F was significantly more frequent among the individuals with lighter skin. Further genotyping an independent set of 558 individuals of a geographically wider population with known ancestry in the Spanish population also revealed that the frequency of L374F was significantly correlated with the incident UV radiation intensity. Selection tests suggest that allele 374F is being positively selected in South Europeans, thus indicating that depigmentation is an adaptive process. Interestingly, by genotyping 119 melanoma samples, we show that this variant is also associated with an increased susceptibility to melanoma in our populations. The ultimate driving force for this adaptation is unknown, but it is compatible with the vitamin D hypothesis. This shows that molecular evolution analysis can be used as a useful technology to predict phenotypic and biomedical consequences in humans.

Modelagem e otimização de experimentos para o tratamento térmico de recozimento: um estudo com o algoritmo simulated annealing

Esta dissertação apresenta um estudo da modelagem de experimentos aplicados a um processo industrial de tratamento térmico. A motivação deste trabalho surgiu diante das dificuldades associadas aos processos de recozimento industrial de aços do tipo baixa liga, na tentativa de encontrar temperaturas nas quais as durezas superficiais dos aços atingissem valores suficientemente baixos, adequados para etapas posteriores de fabricação, em especial a usinagem. Inicialmente forem realizados diversos experimentos com diferentes aços, onde a dureza superficial é obtida em função da temperatura de recozimento e dos teores de carbono e silício das amostras utilizadas. Em seguida propôs-se um modelo quadrático para modelar a dureza superficial como função dessas três variáveis. A estimação de parâmetros do modelo proposto foi realizada com o emprego do algoritmo Simulated Annealing, uma meta-heurística para otimização global que procura imitar o processo de recozimento de um material sólido. Finalmente, usando-se o modelo proposto, foi resolvido o chamado problema inverso, o qual consiste na estimação da temperatura de recozimento em função dos teores de carbono e silício e da dureza desejada.

O vampiro é o leitor: o processo de vampirização do leitor na literatura fantástica

Parte-se da perspectiva do fantástico como um entrelugar espaço plural e fragmentado, marcado por descentramento e heterogeneidade, capaz de comportar até o contraditório percebido como um ambiente caracterizado por uma inerente duplicidade. Entendido isso, observa-se que esse caráter dual intensifica-se nas narrativas vampirescas, na medida em que ele é estendido ao vampiro e refletido no leitor. Por conseguinte, identificam-se e analisam-se os aspectos distintivos do leitor desse tipo de narrativa, reconhecendo-se seu papel na construção do gênero e na manutenção do caráter aberto da obra, como em uma coautoria cuja marca registrada é a hesitação. Entretanto, da relação entre vampiro e leitor, evidencia-se mais que isso, afinal a narrativa fantástica de modo geral e não apenas a de vertente vampiresca sempre aponta para o leitor como sendo este o fio solto que não permite que a obra feche-se. Percebe-se ainda, por meio da descrição e análise de diferentes tipos de manifestação do vampiro na literatura, um processo de reconfiguração da relação existente entre vampiro e leitor, e entre este e a narrativa fantástica, bem como com a literatura de forma geral. Assim, considera-se a relação do leitor com o vampiro clássico um tipo assustador , marcada pela desidentificação; com o moderno um tipo sedutor, e humanizado na figura de Louis, personagem de Anne Rice , marcada pela identificação; e com o contemporâneo um tipo sedutor e humano , marcada pela apropriação de identidade. Neste último movimento, entendido como a vampirização do leitor, intenta-se provar que este, depois de transformado, reconhecendo-se como tal em seu duplo (o vampiro), nutre-se da força vital deste seu duplo e da narrativa fantástica e retém a aparência de hesitação, a qual é a força motriz do gênero em questão. O leitor torna-se o personagem mais atuante sobre a/na narrativa, operando no campo da realidade e também no da ficção. A compreensão desse processo que vai da desidentificação à apropriação de identidade é aprofundada na análise destas três narrativas vampirescas marcantes ao pensamento desenvolvido neste estudo: Drácula, de Bram Stoker; Entrevista com o vampiro, de Anne Rice; e A confissão, de Flávio Carneiro

O senso comum como fator de adesão às igrejas neopentecostais

O presente trabalho teve como objetivo descrever o fenômeno da adesão nas igrejas neopentecostais a partir da psicologia social, mais especificamente, da teoria das representações sociais. Desta maneira, nós procuramos identificar os elementos constitutivos das práticas religiosas decorrentes de um determinado grupo religioso neopentecostal correlacionando-os àss representações sociais. Destarte, este trabalho identificou e analisou o processo de utilização do senso comum religioso pela comunidade neopentecostal Igreja Mundial do Poder de Deus, como instrumento gerador de adesão, considerando-se os fatores emocionais pertinentes ao senso comum do grupo como força motivadora de adesão à igreja referida. Deste modo, chegamos a quatro temas básicos que nos possibilitaram identificar as representações sociais construídas na interatividade da igreja. Os temas foram: oferta de milagres e feitos extraordinários; a singularidade da Igreja Mundial do Poder de Deus; a batalha entre o bem e o mal; o líder espiritual e sua relação com os adeptos de sua comunidade. As representações sociais identificadas foram: representação social da igreja como lugar de bênçãos e feitos extraordinários; representação social dos demônios; representação social do divino; representação social do ungido de Deus. Tendo em vista as representações identificadas e analisadas, o que se conclui é que, na igreja pesquisada, o senso comum - enquanto significações circulantes entre os membros desta igreja - aliado a fatores emocionais que lhe são pertinentes, se constitui como fator causativo de adesão, na medida em que os sujeitos percebem que as soluções para suas demandas e males são ofertadas, pela igreja, de maneira identificada com os significados já presentes neste senso comum.

Vertigens de uma psicanálise a céu aberto: a cidade contribuições do acompanhamento terapêutico à clínica na reforma psiquiátrica

A pesquisa, interessada em precisar as ferramentas conceituais que possibilitam operar a clínica no campo da reforma psiquiátrica quando a cidade invade o setting do tratamento e vem colocar a clínica em questão tem como ponto de partida o percurso de uma experiência desenvolvida nos últimos dez anos junto à Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em parceria com serviços de saúde mental da rede pública, tendo a atividade do acompanhamento terapêutico como vetor. Clínica e cidade foram os fios condutores desta investigação, que recorre inicialmente a leituras diversas, da história, geografia, ciências sociais, literatura, filosofia, para acompanhar desde a formação das cidades medievais até o advento das metrópoles contemporâneas. O nascimento do alienismo é inscrito nesse contexto, no momento de instauração das sociedades democráticas modernas, cuja ambição pelo governo das lamas engendra o ideal isolacionista que o asilo psiquiátrico veio presentificar, de forma que a psiquiatria e suas congêneres, nascidas na cidade, dela vêm se apartar, o que se coloca como paradoxo presente nos processos de reforma psiquiátrica contemporâneos que propugnam o retorno da loucura ao convívio nas cidades. Considerando que é esses paradoxo que o acompanhamento terapêutico, ao abrir-se à cidade, vem habita, a pesquisa busca identificar as ferramentas conceituais de que se serve o acompanhamento terapêutico em cada uma de suas vertentes em cada uma de suas vertentes teóricas referendadas seja em Lacan, em, Winnicott ou Deleuze e Guattari e o modo como essas ferramentas possibilitam à clínica a incorporação do espaço pública, através de objetos e relações, tanto simbólicos como materiais, sem fazer uso de uma relação de domínio à parte que implique em segregação com respeito à sociedade comum. Conclui-se, daí, que, se a incidência da cidade na prática do acompanhamento terapêutico configura o traço que singulariza essa prática como um dos modos de fazer clínica, ela é, ao mesmo tempo, o que leva ao seu limite paradoxal o modo como a clínica se faz, cabendo disso extrais as consequências que interessam a uma clínica conforme a radicalidade do que propõe a reforma psiquiátrica.

Efficient Synthesis of Single-Chain Polymer Nanoparticles via Amide Formation

Single-chain technology (SCT) allows the transformation of individual polymer chains to folded/collapsed unimolecular soft nanoparticles. In this work we contribute to the enlargement of the SCT toolbox by demonstrating the efficient synthesis of single-chain polymer nanoparticles (SCNPs) via intrachain amide formation. In particular, we exploit cross-linking between active methylene groups and isocyanate moieties as powerful "click" chemistry driving force for SCNP construction. By employing poly(methyl methacrylate)- (PMMA-) based copolymers bearing beta-ketoester units distributed randomly along the copolymer chains and bifunctional isocyanate cross-linkers, SCNPs were successfully synthesized at r.t. under appropriate reaction conditions. Characterization of the resulting SCNPs was carried out by means of a combination of techniques including size exclusion chromatography (SEC), infrared (IR) spectroscopy, proton nuclear magnetic resonance (H-1 NMR) spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), and elemental analysis (EA).

Protagonistas impensáveis; muralha do quase; prestígio subalterno: uma trilogia inspirada por mulheres negras, visibilidades midiáticas, territórios do Rio

No presente estudo, proponho-me a mostrar narrativas de/sobre mulheres negras nascidas e/ou radicadas na cidade do Rio de Janeiro que, por se manifestarem publicamente por intermédio do exercício de práticas artístico-culturais, são contempladas pela visibilidade midiática. Trata-se de uma pesquisa qualitativa situada nos campos dos estudos pós-coloniais e dos estudos do cotidiano. Nega Gizza e Tati Quebra Barraco protagonizam a investigação. As narrativas foram coletadas em artefatos culturais midiatizados disponibilizados ao público em geral cotidianamente, ao longo do século XXI. Achados apontam que a cidade do Rio de Janeiro, o lugar do estudo, é um centro propulsor de narrativas, discursos e dispositivos atuantes nacionalmente sobre mulheres negras, os quais mantêm aspectos essencializantes e subalternizantes que sobrepujam supostos fatores positivos que seriam decorrentes de visibilidades, bem como limitam processos de ressignificações identitárias e processos empoderadores. Destacam-se: 1) o discurso sobre a feiura, que se contrapõe ao discurso estético corporal hegemônico; 2) o discurso do corpo negro suspeito. Sendo assim, o dispositivo de transformar negra/o em branca/o embranquecimento continua operando com muita potência na cidade do Rio de Janeiro, em especial tendo em vista aquilo que se espera das mulheres. Tais achados inspiraram a construção da seguinte trilogia: protagonistas impensáveis; muralha do quase; prestígio subalterno. O prestígio subalterno se manifesta por intermédio da mobilidade social restrita a lugares marcados racializados. A muralha do quase é a responsável pela ausência de redes de poder com as quais a população negra possa contar para galgar a mobilidade social. As protagonistas impensáveis são as sujeitas que, por não disporem de atributos ditados pelo discurso da legitimidade estética que merece ser representada, estão interditadas para ocupar o papel principal do espetáculo. Paradoxalmente, no entanto, em algum momento inusitado, elas levantam e falam.

The effect of shape on the adhesion of fibrillar surfaces.

Experimental data have demonstrated that mushroom-shaped fibrils adhere much better to smooth substrates than punch-shaped fibrils. We present a model that suggests that detachment processes for such fibrils are controlled by defects in the contact area that are confined to its outer edge. Stress analysis of the adhered fibril, carried out for both punch and mushroom shapes with and without friction, suggests that defects near the edge of the adhesion area are much more damaging to the pull-off strength in the case of the punch than for the mushroom. The simulations show that the punch has a higher driving force for extension of small edge defects compared with the mushroom adhesion. The ratio of the pull-off force for the mushroom to that of the punch can be predicted from these simulations to be much greater than 20 in the friction-free case, similar to the experimental value. In the case of sticking friction, a ratio of 14 can be deduced. Our analysis also offers a possible explanation for the evolution of asymmetric mushroom shapes (spatulae) in the adhesion organ of geckos.

The influence of climate on phytoplankton communities in the upper San Francisco estuary

EXTRACT (SEE PDF FOR FULL ABSTRACT): The 1977 climate shift was characterized by low chlorophyll a concentrations and a shift in phytoplankton community composition throughout the upper San Francisco Bay estuary. ... For climate to be a driving force in phytoplankton communities, it must affect mechanisms that control biomass and community composition. The influence of climate on environmental conditions and phytoplankton community composition among water-year types was examined using 19 years of physical, chemical, and phytoplankton data collected monthly at 15 stations throughout the estuary.

A comparison of different failure assessment methodologies applied to the NESC-1 test

Predictions for a 75x205mm surface semi-elliptic defect in the NESC-1 spinning cylinder test have been made using BS PD 6493:1991, the R6 procedure, non-linear cracked body finite element analysis techniques and the local approach to fracture. All the techniques agree in predicting ductile tearing near the inner surface of the cylinder followed by cleavage initiation. However they differ in the amount of ductile tearing, and the exact location and time of any cleavage event. The amount of ductile tearing decreases with increasing sophistication in the analysis, due to the drop in peak crack driving force and more explicit consideration of constraint effects. The local approach predicts a high probability of cleavage in both HAZ and base material after 190s, while the other predictions suggest that cleavage is unlikely in the HAZ due to constraint loss, but likely in the underlying base material. The timing of this event varies from ∼150s for R6 predictions to ∼250-300s using non-linear cracked body analysis.

Characterization of the fisheries of the major and minor lakes of Uganda and the socio-economic factors influencing fishery exploitation

There is growing recognition that the performance of the fisheries sector depends on the communities responsible for activities within it. These communities include fishers, processors, fish mongers, traders, local leaders, fishery administrators etc. On the basis of this, characterisation and diagnostic studies were conducted in 1995 focussing on mainly the fishers and opinion leaders on the major and some minor water bodies in Uganda. The study revealed that the desire to earn income is the driving force behind the malfishing practices experienced on Uganda fisheries. The destructive fishing gears and fishing methods as responses advanced by the fishers and opinion leaders were seines and cast nets on lakes Victoria, Kyoga and Albert and to a less extent traps