Protonectin (1-6): A novel chemotactic peptide from the venom of the social wasp Agelaia pallipes pallipes

Peptides constitute the largest group of Hymenoptera venom toxins; some of them interact with GPCR, being involved with the activation of different types of leukocytes, smooth muscle contraction and neurotoxicity. Most of these toxins vary from dodecapeptides to tetradecapeptides, amidated at their C-teminal amino acid residue. The venoms of social wasps can also contains some tetra-, penta-, hexa- and hepta-peptides, but just a few of them have been structurally and functionally characterized up to now. Protonectin (ILG-TILGLLKGL-NH(2)) is a polyfunctional peptide, presenting mast cell degranulation, release of lactate dehydrogenase (LDH) from mast cells, antibiosis against Gram-positive and Gram-negative bacteria and chemotaxis for polymorphonucleated leukocytes (PMNL), while Protonectin (1-6) (ILGTIL-NH(2)) only presents chemotaxis for PMNL However, the mixture of Protonectin (1-6) with Protonectin in the molar ratio of 1:1 seems to potentiate the biological activities dependent of the membrane perturbation caused by Protonectin, as observed in the increasing of the activities of mast cell degranulation, LDH releasing from mast cells, and antibiosis. Despite both peptides are able to induce PMNL chemotaxis, the mixture of them presents a reduced activity in comparison to the individual peptides. Apparently, when mixed both peptides seems to form a supra-molecular structure, which interact with the receptors responsible for PMNL chemotaxis, disturbing their individual docking with these receptors. In addition to this, a comparison of the sequences of both peptides suggests that the sequence ILGTIL is conserved, suggesting that it must constitute a linear motif for the structural recognition by the specific receptor which induces leukocytes migration. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Diverse solid-state and solution structures within a series of hexaamine dicopper(II) complexes

Mono- and dicopper(II) complexes of a series of potentially bridging hexaamine ligands have been prepared and characterized in the solid state by X-ray crystallography. The crystal structures of the following Cu-II complexes are reported: [Cu(HL3)](ClO4)(3), C11H31Cl3CuN6O12, monoclinic, P2(1)/n, a = 8.294(2) Angstrom, b = 18.364(3) Angstrom, c = 15.674(3) Angstrom, beta = 94.73(2)degrees, Z = 4; {[Cu-2(L-4)(CO3)](2)}(ClO4)(4). 4H(2)O, C40H100Cl4Cu4N12O26, triclinic, P (1) over bar, a = 9.4888(8) Angstrom, b=13.353(1) Angstrom,. c = 15.329(1) Angstrom, alpha = 111.250(7)degrees, beta = 90.068(8)degrees, gamma = 105.081(8)degrees, Z=1; [Cu-2(L-5)(OH2)(2)](ClO4)(4), C(13)H(36)Cl(4)Cu(2)Z(6)O(18), monoclinic, P2(1)/c, a = 7.225(2) Angstrom. b = 8.5555(5) Angstrom, c = 23.134(8) Angstrom, beta = 92.37(1)degrees, Z = 2; [Cu-2(L-6)(OH2)(2)](ClO4)(4). 3H(2)O, C14H44Cl4Cu2N6O21, monoclinic, P2(1)/a, a = 15.204(5) Angstrom, b = 7.6810(7) Angstrom, c = 29.370(1) Angstrom, beta = 100.42(2)degrees, Z = 4. Solution spectroscopic properties of the bimetallic complexes indicate that significant conformational changes occur upon dissolution, and this has been probed with EPR spectroscopy and molecular mechanics calculations.

Cleavage of hemoglobin by hookworm cathespin D aspartic proteases and its potential contribution to host specificity

Hookworms routinely reach the gut of nonpermissive hosts but fail to successfully feed, develop, and reproduce. To investigate the effects of host-parasite coevolution on the ability of hookworms to feed in nonpermissive hosts, we cloned and expressed aspartic proteases from canine and human hookworms. We show here that a cathepsin D-like protease from the canine hookworm Ancylosotoma caninum (Ac-APR-1) and the orthologous protease from the human hookworm Necator americanus (Na-APR-1) are expressed in the gut and probably exert their proteolytic activity extracellularly. Both proteases were detected immunologically and enzymatically in somatic extracts of adult worms. The two proteases were expressed in baculovirus, and both cleaved human and dog hemoglobin (Hb) in vitro. Each protease digested Hb from its permissive host between twofold (whole molecule) and sixfold (synthetic peptides) more efficiently than Hb from the nonpermissive host, despite the two proteases' having identical residues lining their active site clefts. Furthermore, both proteases cleaved Hb at numerous distinct sites and showed different substrate preferences. The findings suggest that the paradigm of matching the molecular structure of the food source within a host to the molecular structure of the catabolic proteases of the parasite is an important contributing factor for host-parasite compatibility and host species range.

Synthesis and structural properties of patellamide a derivatives and their copper(II) compounds

The synthesis, characterization and copper(II) coordination chemistry of three new cyclic peptide ligands, PatJ(1) (cyclo-(Ile -Thr- (Gly)Thz-lle-Thr(Gly)Thz)), PatJ(2) (cyclo-(Ile-Thr(Gly)Thz-(D)-Ile-Thr-(Gly)Thz)), and PatL (cyclo-(Ile-Ser-(Gly)Thz-Ile-Ser(Gly)Thz)) are reported. All of these cyclic peptides and PatN (cyclo-(Ile-Ser(Gly)Thz-Ile-Thr-(Gly)Thz)) are derivatives of patellamide A and have a [24]azacrown-8 macrocyclic structure. All four synthetic cyclic peptides have two thiazole rings but, in contrast to patellamide A, no oxazoline rings. The molecular structure of PatJ1, determined by X-ray crystallography, has a saddle conformation with two close-to-co-parallel thiazole rings, very similar to the geometry of patellamide D. The two coordination sites of PatJ1 with thiazole-N and amide-N donors are each well preorganized for transition metal ion binding. The coordination of copper(II) was monitored by UV/Vis spectroscopy, and this reveals various (meta)stable mono- and dinuclear copper(II) complexes whose stoichiometry was confirmed by mass spectra. Two types of dinuclear copper(II) complexes, [Cu-2(H4L)(OH2)(n)](2+) (n = 6, 8) and [Cu-2(H4L)(OH2)(n)] (n=4, 6; L=PatN, PatL, PatJ1, PatJ2) have been identified and analyzed structurally by EPR spectroscopy and a combination of spectra simulations and molecular mechanics calculations (MM-EPR). The four structures are similar to each other and have a saddle conformation, that is, derived from the crystal structure of PatJ(1) by a twist of the two thiozole rings. The small but significant structural differences are characterized by the EPR simulations.

Mixed gas equilibrium adsorption on zeolites and energetic heterogeneity of adsorption volume

A model for binary mixture adsorption accounting for energetic heterogeneity and intermolecular interactions is proposed in this paper. The model is based on statistical thermodynamics, and it is able to describe molecular rearrangement of a mixture in a nonuniform adsorption field inside a cavity. The Helmholtz free energy obtained in the framework of this approach has upper and lower limits, which define a permissible range in which all possible solutions will be found. One limit corresponds to a completely chaotic distribution of molecules within a cavity, while the other corresponds to a maximum ordered molecular structure. Comparison of the nearly ideal O-2-N-2-zeolite NaX system at ambient temperature with the system Of O-2-N-2-zeolite CaX at 144 K has shown that a decrease of temperature leads to a molecular rearrangement in the cavity volume, which results from the difference in the fluid-solid interactions. The model is able to describe this behavior and therefore allows predicting mixture adsorption more accurately compared to those assuming energetic uniformity of the adsorption volume. Another feature of the model is its ability to correctly describe the negative deviations from Raoult's law exhibited by the O-2-N-2-CaX system at 144 K. Analysis of the highly nonideal CO2-C2H6-zeolite NaX system has shown that the spatial molecular rearrangement in separate cavities is induced by not only the ion-quadrupole interaction of the CO2 molecule but also the significant difference in molecular size and the difference between the intermolecular interactions of molecules of the same species and those of molecules of different species. This leads to the highly ordered structure of this system.

N-aminopyrroledione-hydrazonoketene-pyrazolium oxide-pyrazolone rearrangements and pyrazolone tautomerism

Flash vacuum thermolysis (FVT) of 1-(dimethylamino)pyrrole-2,3-diones 5 causes extrusion of CO with formation of transient hydrazonoketenes 7. The transient ketenes 7 are observable in the form of weak bands at 2130 (7a) or 2115 cm(-1) (7b) in the Ar matrix IR spectra resulting from either FVT or photolysis of either 5 or 1,1- dimethylpyrazolium-5- oxides 8, and these absorptions are in excellent agreement with B3LYP/6-31G* frequency calculations. Under FVT conditions the ketenes 7 cyclize to pyrazolium oxides 8, which undergo 1,4-migration of a methyl group to yield 1,4-dimethyl-3-phenylpyrazole-5(4H)-one 9a and 1,4,4-trimethyl-3-phenylpyrazole-5(4H)-one 9b. All three tautomers of 9a have been characterized, viz. the CH form 9a (most stable form in the gas phase, the solid state and solvents of low polarity), the OH form 9a' (metastable solid at room temperature) and the NH form 9a (stable in aprotic dipolar solvents). The isomeric 1,4-dimethyl-5-phenylpyrazole-3(2H)-one 12 tautomerizes to the 3-hydroxypyrazole 12'. The crystal structure of the hydrochloride 14 of 9a'/9a is reported, representing the first structurally characterised example of a protonated 5-hydroxypyrazole.

Synthesis and characterization of mono- and bis-ligand zinc(II) and cadmium(II) complexes of the di-2-pyridylketone Schiff base of S-benzyl dithiocarbazate (Hdpksbz) and the X-ray crystal structures of the [Zn(dpksbz)2] and [Cd(dpksbz)NCS]2 complexes

New mono- and bis-chelated zinc(II) and cadmium(II) complexes of formula, [M(dpksbz)NCS] (dpksbz = anionic form of the di-2-pyridylketone Schiff base of S-benzyldithiocarbazate) and [M(dpksbz)(2)] (M = Zn-II, Cd-II) have been prepared and characterized. The structure of the bis-ligand complex, [Zn(dpksbZ)(2)] has been determined by X-ray diffraction. The complex has a distorted octahedral geometry in which the ligands are coordinated to the zinc(II) ion as uninegatively charged tridentate chelates via the thiolate sulfur atoms, the azomethine nitrogen atoms and the pyridine nitrogen atoms. The distortion from a regular octahedral geometry is attributed to the restricted bite angles of the Schiff base ligands. X-ray structural analysis shows that the [Cd(dpksbz)NCS](2) complex is a centrosymmetric dimer in which each of the cadmium(II) ions adopts a five-coordinate, approximately square-pyramidal configuration with the Schiff base acting as a tetradentate chelating agent coordinating a cadmium(II) ion via one of the pyridine nitrogen atoms, the azomethine nitrogen atom and the thiolate sulfur atom; the second pyridine nitrogen atom is coordinated to the other cadmium(II) ion of the dimer. The fifth coordination position around each cadmium(II) is occupied by an N-bonded thiocyanate ligand. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

A study of the radiation degradation of styrene/alkane and α-methylstyrene/alkane copolymers

The effects of copolymer composition and microstructure on the radiation chemistry of styrene/alkane and alpha-methylstyrene/alkane copolymers have been studied. The primary radical species formed on radiolysis of the copolymers at 77 K, and identified by ESR spectroscopy, are the same as those formed during radiolysis of the homopolymers. The yields of radicals for the copolymer are as predicted assuming that the cross-section is proportional to the electron density of each component; however, there is some evidence of radical migration to aromatic groups at 77 K. Changes in molecular structure on irradiation were detected by using C-13 NMR spectroscopy. Evidence of the consumption of terminal double bonds, and chain scission in alpha-methylstyrene/alkane copolymers was found. Measurements of viscosity supported the mechanism of cross-linking predominating in styrene/alkane copolymers, while in alpha-methylstyrene/alkane copolymers chain scission was the major result of irradiation. (C) 2003 Society of Chemical Industry.

Synthesis, characterization and redox behaviour of benzoyldiazenido- and oxorhenium complexes bearing N,N- and S,S-type ligands

The reactions of [ReCl2{eta(2)-N2C(O)Ph}(PPh3)(2)](1) with 2-aminopyrimidine (H(2)Npyrm), 2,2'-bipyridine (bpy) and tetraethylthiuram disulfide (tds), in MeOH upon reflux, lead to the new eta(1)-(benzoyldiazenido)-rhenium(III) complexes [ReCl{eta(1)-N2C(O)Ph}(HNpyrm)(PPh3)(2)](2)and [ReCl2{eta(1)-N2C(O)Ph}(bpy)(PPh3)] (3), and the known oxo(diethyldithiocarbamato)dirhenium(v)complex [Re2O2(mu O){Et2NC(S)S}(4)](4), respectively. The Et2NC(S)S ligands in 4 result from S-S bond rupture of tds molecules. The obtained compounds have been characterized by IR, H-1, P-31{H-1} and C-13{H-1} NMR spectroscopies, FAB(+)-MS, elemental and single-crystal X-ray diffraction (for 2 and 4)analyses. Complex 2 represents the first structurally characterized Re compound derived from 2-aminopyrimidine. Besides, the redox behaviour of 2-4 in CH2Cl2 solution has been studied by cyclic voltammetry, and the Lever electrochemical ligand parameter (E-L)has been estimated, for the first time, for HNpyrm. The electrochemical results are discussed in terms of electronic properties of the Re centres and the ligands.

Estudos de absorção de CO2 com soluções aminadas

A absorção química de dióxido de carbono (CO2) através de soluções aquosas de aminas tem sido estudada nos últimos anos devido à preocupação ambiental face ao aquecimento global. Nestes estudos, foram tidos como principais objectivos a realização de ensaios preliminares de absorção e desabsorção de CO2 em soluções aquosas de aminas bem como a construção de uma instalação piloto para a mesma finalidade. Inicialmente, a nível laboratorial, procedeu-se à absorção de CO2 através de soluções aquosas de aminas. As aminas utilizadas nestes estudos foram a monoetanolamina (MEA), etilenodiamina (EDA), 1,6- hexanodiamina (HDA) e piperazina anidra (PZ). A absorção de CO2 através destas aminas foi realizada experimentalmente às condições normais de pressão e temperatura. A concentração das soluções aquosas foi de 20% em massa de cada amina. Foram também realizados estudos de regeneração das soluções aquosas de aminas saturadas de CO2 em banho de glicerina, para determinar as condições de regeneração. Para além disso, observou-se o estado físico das aminas no estado puro até saturação com CO2 para garantir a não ocorrência de danos a nível de entupimento numa posterior utilização na instalação piloto. Por fim, voltaram-se a repetir todos estes ensaios experimentais utilizando-se, em vez da água destilada, um solvente polar aprótico, dimetilsulfóxido (DMSO). Numa segunda fase destes estudos, a absorção de CO2 através de soluções aquosas de aminas foi investigada experimentalmente numa instalação piloto. O objectivo era utilizar nesta fase do estudo as mesmas aminas utilizadas nos ensaios preliminares mas uma vez que não se dispunha das quantidades necessárias de aminas e para a sua aquisição teria que se despender bastante tempo e dinheiro, utilizaram-se duas soluções aquosas de alcanolaminas. As alcanolaminas utilizadas no presente estudo foram a amina secundária dietanolamina (DEA) e a amina terciária N-metildietanolamina (MDEA), duas aminas amplamente utilizadas nas indústrias químicas e petroquímicas para a purificação dos gases de combustão. A absorção de CO2 através destas duas alcanolaminas foi realizada experimentalmente às condições normais de pressão e temperatura. As concentrações das soluções aquosas foram de (10, 20 e 30) % em massa de MDEA e de DEA. O processo de adição de cloreto de bário (BaCl2.2H2O) às alcanolaminas ajuda à formação de carbonato de bário, quando o CO2 passa através da solução de alcanolamina. A quantidade de carbonato de bário formado foi utilizado para determinar a solubilidade do CO2 (mol CO2/mol alcanolamina). O principal desafio na captura de CO2 dos gases de combustão é o de reduzir o consumo de energia necessária para a regeneração do solvente. Deste modo, foram também realizados estudos de regeneração das soluções de alcanolaminas saturadas, para determinar as condições de regeneração. Os resultados obtidos, a nível laboratorial, revelaram que uma amina secundária (PZ) e uma amina primária de cadeia longa (HDA) são mais favoráveis ao processo de absorção e regeneração de CO2. No entanto, e devido a essa mesma estrutura molecular, necessitam de maiores valores de temperaturas para desabsorver o CO2. Garantiu-se poder trabalhar com as quatro aminas no estado puro em estudos futuros, na instalação piloto, garantindo que não ocorrerão danos a nível de entupimento. Relativamente ao solvente utilizado concluiu-se que um solvente polar aprótico não é um solvente favorável para estes estudos. Os resultados obtidos, na instalação piloto, revelaram que a amina terciária, MDEA, consegue absorver maiores quantidades de CO2 do que a amina secundária, EDA, bem como é a mais fácil de regenerar com menor perda de capacidade de absorção do que a EDA.

A natureza sob o olhar da química: caracterizaçao de novas moléculas activas isoladas de productos naturais Açorianos

Jornadas "Ciência nos Açores – que futuro?", Ponta Delgada, 7-8 de Junho de 2013.

Synthesis, characterization, electrochemical behavior and in vitro protein tyrosine kinase inhibitory activity of the cymene-halogenobenzohydroxamato [Ru(eta(6)-cymene)(bha)Cl] complexes

The ruthenium(II)-cymene complexes [Ru(eta(6)-cymene)(bha)Cl] with substituted halogenobenzohydroxamato (bha) ligands (substituents = 4-F, 4-Cl, 4-Br, 2,4-F-2, 3,4-F-2, 2,5-F-2, 2,6-F-2) have been synthesized and characterized by elemental analysis, IR, H-1 NMR, C-13 NMR, cyclic voltammetry and controlled-potential electrolysis, and density functional theory (DFT) studies. The compositions of their frontier molecular orbitals (MOs) were established by DFT calculations, and the oxidation and reduction potentials are shown to follow the orders of the estimated vertical ionization potential and electron affinity, respectively. The electrochemical E-L Lever parameter is estimated for the first time for the various bha ligands, which can thus be ordered according to their electron-donor character. All complexes exhibit very strong protein tyrosine kinase (PTK) inhibitory activity, even much higher than that of genistein, the clinically used PTK inhibitory drug. The complex containing the 2,4-difluorobenzohydroxamato ligand is the most active one, and the dependences of the PTK activity of the complexes and of their redox potentials on the ring substituents are discussed. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Síntese de derivados de ácidos fenólicos e estudo da sua actividade antioxidante

A peroxidação lipídica, além de causar sérios danos no corpo humano, é a principal causa da deterioração dos alimentos afectando a sua cor, aroma e valor nutricional, o que conduz a uma diminuição do seu ciclo de vida. O fenómeno de oxidação pode ser retardado com recurso a antioxidantes, de origem natural ou sintética, que inibam a formação de espécies reactivas, ou que reajam com estas, formando posteriormente radicais com menor grau de reactividade. Nesta dissertação procedeu-se à síntese e elucidação estrutural de novos antioxidantes, derivados dos ácidos 3,4-diidroxibenzóico (PCA) e 3,4-diidroxifenilacético (DOPAC), e à avaliação da sua actividade anti-radicalar e antioxidante. Os novos antioxidantes sintetizados foram caracterizados usando RMN de 1H e de 13C, FTIR e EM-IE. A avaliação da actividade antioxidante foi realizada com base no método do radical 2,2- difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH·) e por técnicas electroquímicas (voltametria de impulso diferencial e voltametria cíclica). Os resultados obtidos permitiram concluir que a eficácia anti-radicalar (AE) é determinada por aspectos da estrutura molecular dos compostos, nomeadamente pela presença de grupos hidroxilo no anel aromático e também de grupos extensores relativamente à posição do grupo carboxílico. Os resultados permitiram verificar que o DOPAC apresenta a mais elevada eficiência anti-radicalar dos compostos em estudo, incluindo o trolox e o ácido gálhico (compostos de referência). Com base nos resultados obtidos concluiu-se que, um menor potencial de oxidação conduz a uma melhor actividade anti-radicalar dos compostos. De facto, verificou-se para o PCA e respectivos ésteres o maior potencial de oxidação e também a menor eficiência anti-radicalar. Em contrapartida, os antioxidantes com maior eficiência anti-radicalar, DOPAC, trolox e ácido gálhico, apresentaram menor potencial de oxidação.

Deteção eletroquímica da norfloxacina e trimetoprim em amostras de urina utilizando polímero molecularmente impresso modificado e grafeno

A norfloxacina e o trimetoprim são dois antibióticos antibacterianos usados para o tratamento de infeções urinárias, intestinais e respiratórias. A maioria dos fármacos exige uma dosagem que garanta os níveis de segurança e eficácia de atuação. A necessidade de dosear os medicamentos e os seus metabolitos é assim um controlo imperioso e em muitos casos regular no tratamento de um paciente. Neste trabalho desenvolveram-se dois sensores eletroquímicos para a deteção da norfloxacina (NFX) e do trimetoprim (TMP), usando como superfície de suporte o carbono vítreo. A busca de novos materiais que conferiram maior seletividade e sensibilidade aos sistemas de deteção e por outro lado apresentem menores riscos para o paciente quando usados em dispositivos que permitam uma análise point-of-care, é especialmente importante e pode ser uma parte crucial do processo de decisão clínica. Assim, os polímeros molecularmente impresos enquadram-se nesse perfil e o seu uso tem vindo a ser cada vez mais avaliado. A impressão molecular é uma tecnologia capaz de produzir polímeros que incorporam as moléculas do analito e que após remoção por solventes específicos, permitem dotá-los de locais específicos de reconhecimento estereoquímico. A seleção do pirrol como polímero molecularmente impresso (MIP) permitiu construir com sucesso os sensores para doseamento dos antibióticos. A fim de aumentar a sensibilidade do método incorporou-se grafeno na superfície do elétrodo. Este material tem vindo a ser largamente utilizado devido às suas propriedades: estrutura molecular, condutividade elétrica e aumento da superfície são algumas das características que mais despertam o interesse para a sua aplicação neste projeto. Os sensores desenvolvidos foram incorporados em sistemas eletroquímicos. Os métodos voltamétricos aplicados foram a voltametria cíclica, a voltametria de onda quadrada e ainda a impedância. As condições de análise foram otimizadas no que respeita à polimerização do pirrol (concentração do polímero, número de ciclos de eletropolimerização e respetivos potenciais aplicados, tempo de incubação, solvente de remoção do analito), ao pH da solução do fármaco, à gama de concentrações dos antibióticos e aos parâmetros voltamétricos dos métodos de análise. Para cada um dos antibióticos um elétrodo não-impresso foi também preparado, usando o procedimento de polimerização mas sem a presença da molécula do analito, e foi usado como controlo. O sensor desenvolvido para o trimetoprim foi usado no doseamento do fármaco em amostras de urina. As amostras foram analisadas sem qualquer diluição, apenas foram centrifugadas para remoção de proteínas e algum interferente. Os sensores construídos apresentaram comportamento linear na gama de concentrações entre 102 e 107 mol/L. Os resultados mostram boa precisão (desvios padrão inferiores a 11%) e os limites de deteção foram de 8,317 e 1,307 mol/L para a norfloxacina e o trimetoprim, respetivamente. Para validação do método foram ainda efetuados ensaios de recuperação tendo obtido valores superiores a 94%.

Preparação e análise estrutural de complexos de samário

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica - Ramo de Bioprocessos