Flores do abismo, imagens do inconsciente [2012]

Presented in a rehearsal form, this article aims to bring out a historical discussion about the relationship between art-madness in Brazil. Result of a research that had as object the critical fortune written on the first exhibit of the Museum of Images of the Unconscious, this work aims to connect two little closer fields: art criticism and mental health, especially since Mário Pedrosa’s work. It was possible to ascertain, throughout the investigation, that there was a position taken by art critics at that time (the 1940s), that position is basically divided into two, briefly explored here: those who encouraged the exhibits, and thereby attested the artistic value of the work produced in the studio of Pedro II Psychiatric Center (where it was founded the Museum); and those who decried the artistic character of "unconscious images", as would be known the works that were produced there. Thus, we can say that, indeed, the virgin art – so entitled by Pedrosa – functioned as a kind of sting to the renewal of our health practices, but mainly influenced the completion of a cycle of modernism in our country.

Modelo de poços quânticos para a transferência de elétrons

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Chlorophyll a fluorescence in Annona emarginata (Schltdl.) H. Rainer plants subjected to water stress and after rehydration

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Chlorophyll fluorescence in guanandi tree (calophyllum brasiliense) after herbicide application

Chlorophyll fluorescence is currently used as a rapid diagnostic and nondestructive method to detect and quantify damage on the photosynthetic apparatus of leaves on weeds, crops and ornamental/coniferous trees in response to both environmental stress and herbicides. This study aimed to evaluate chlorophyll fluorescence in guanandi plants (Calophyllum brasiliense) after application of different postemergence herbicides. The experiment was performed in a completely randomized design, with six treatments (control, bentazon, sulfentrazone, isoxaflutole, atrazine and glyphosate) and five replications. The herbicide treatments were applied with a stationary sprayer, and electron transport rate (ETR) was subsequently analyzed with OS5p Multi-Mode Chlorophyll Fluorometer. In the monitored period, guanandi plants subjected to atrazine showed higher sensitivity to chlorophyll fluorescence than the other treatments. Although bentazon is a photosystem II inhibitor, it showed no major changes in electron transport for the studied species and in the monitored period. In summary, ETR is a good parameter to evaluate the effect of some herbicides on Calophyllum brasiliense plants.

Cultivo de Eucalyptus urograndis em atmosfera enriquecida com CO2: mudanças no proteoma cloroplastidial

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

Proteomic Analysis of Chloroplast-to-Chromoplast Transition in Tomato Reveals Metabolic Shifts Coupled with Disrupted Thylakoid Biogenesis Machinery and Elevated Energy-Production Components

A comparative proteomic approach was performed to identify differentially expressed proteins in plastids at three stages of tomato (Solanum lycopersicum) fruit ripening (mature-green, breaker, red). Stringent curation and processing of the data from three independent replicates identified 1,932 proteins among which 1,529 were quantified by spectral counting. The quantification procedures have been subsequently validated by immunoblot analysis of six proteins representative of distinct metabolic or regulatory pathways. Among the main features of the chloroplast-to-chromoplast transition revealed by the study, chromoplastogenesis appears to be associated with major metabolic shifts: (1) strong decrease in abundance of proteins of light reactions (photosynthesis, Calvin cycle, photorespiration) and carbohydrate metabolism (starch synthesis/degradation), mostly between breaker and red stages and (2) increase in terpenoid biosynthesis (including carotenoids) and stress-response proteins (ascorbate-glutathione cycle, abiotic stress, redox, heat shock). These metabolic shifts are preceded by the accumulation of plastid-encoded acetyl Coenzyme A carboxylase D proteins accounting for the generation of a storage matrix that will accumulate carotenoids. Of particular note is the high abundance of proteins involved in providing energy and in metabolites import. Structural differentiation of the chromoplast is characterized by a sharp and continuous decrease of thylakoid proteins whereas envelope and stroma proteins remain remarkably stable. This is coincident with the disruption of the machinery for thylakoids and photosystem biogenesis (vesicular trafficking, provision of material for thylakoid biosynthesis, photosystems assembly) and the loss of the plastid division machinery. Altogether, the data provide new insights on the chromoplast differentiation process while enriching our knowledge of the plant plastid proteome.

Nitrate reduces the negative effect of UV radiation on photosynthesis and pigmentation in Gracilaria tenuistipitata (Rhodophyta): the photoprotection role of mycosporine-like amino acids

Photoprotection of the agarophyte red alga Gracilaria tenuistipitata against ultraviolet radiation (UVR) was investigated in algae submitted for 1 week to photosynthetically active radiation (PAR, 260 mu mol photons m(-2) s(-1)) or PAR + UVR (UV-A, 8.13 W m(-2) and UV-B, 0.42 W m(-2)) under different nitrogen concentrations: 0, 0.1, and 0.5 mM of NO3-. Photosynthetic pigments decreased during the time of the experiment mainly under low nitrogen supply and UVR. Incubation under high nitrogen supply (0.5 mM) sustained the photosynthetic levels over time. In contrast, mycosporine-like amino acids (MAAs) increased up to eightfold in the presence of UVR and 0.5 mM NO3-. Under PAR + UVR, maximal quantum yield was positively correlated to MAA abundance, whereas under PAR no correlation was found. The photosynthetic yield of algae cultivated during seven days under PAR + UVR was less affected by a 30-min exposure of high UVR (16 W m(-2)) and fully recovered after transferring to low PAR irradiances, whereas algae kept under PAR were more affected by UV exposure and no full recovery was observed. Growth rates decreased after three days in the presence of UVR and under low nitrate supply. However, these rates were similar when compared with treatments of PAR and PAR + UVR after seven days, with the exception of samples in 0 mM NO3-, indicating that the acclimation after one week's exposure is related to nitrate supply. In conclusion, the lowest negative effect of UVR on photosynthesis and growth rate in high N-supply-grown algae could be explained by the stimulation of photoprotection mechanisms, such as accumulation of MAAs. Photostimulation of MAA accumulation by UVR under high N supply was observed in G. tenuistipitata even after 20 years in culture without the induction of this photomorphogenic light signal.

Die Biogenese von Chlorophyll-a/b-bindenden Lichtsammelkomplexen : Topographie des Apoproteins bei der Thylakoidinsertion

Die Biogenese von Chlorophyll-a/b-bindenden Lichtsammelkomplexen: Topographie des Apoproteins bei der Thylakoidinsertion Der wichtigste Chlorophyll a/b-bindende Lichtsammelkomplex höherer Pflanzen ist der an Photosystem II assoziierte LHCII. Die kerncodierten Apoproteine dieses Pigment-Protein Komplexes werden posttranslational in den Chloroplasten importiert und mit Hilfe des plastidären

Advanced applications of X-ray Absorption Spectroscopy to the study of protein metal sites.

We present a study of the metal sites of different proteins through X-ray Absorption Fine Structure (XAFS) spectroscopy. First of all, the capabilities of XAFS analysis have been improved by ab initio simulation of the near-edge region of the spectra, and an original analysis method has been proposed. The method subsequently served ad a tool to treat diverse biophysical problems, like the inhibition of proton-translocating proteins by metal ions and the matrix effect exerted on photosynthetic proteins (the bacterial Reaction Center, RC) by strongly dehydrate sugar matrices. A time-resolved study of Fe site of RC with μs resolution has been as well attempted. Finally, a further step aimed to improve the reliability of XAFS analysis has been performed by calculating the dynamical parameters of the metal binding cluster by means of DFT methods, and the theoretical result obtained for MbCO has been successfully compared with experimental data.

Pigmentbindung verschiedener Mitglieder der erweiterten Chlorophyll a/b-Proteinfamilie und des wasserlöslichen Chlorophyll-Proteins WSCP

In dieser Arbeit wurde die Pigmentbindung verschiedener Pflanzenproteine untersucht, um daraus Rückschlüsse auf ihre Funktion zu ziehen. PsbS, die S-Untereinheit des Photosystems II, konnte mit Pigmenten isoliert werden. Es wurde kein Hinweis auf eine spezifische Wechselwirkung der Chromophore gefunden, Ergebnisse wie pigmentabhängig stärkere Helixbildung unterstützen jedoch die Vermutung, PsbS fungiere als transienter Pigmentcarrier. Die Sequenzverwandten OHP, Sep1 und Sep2 binden entweder keine Pigmente oder nur so schwach, dass eine Bindung mit den verwendeten Methoden nicht nachweisbar ist.WSCP aus Blumenkohl ist ein wasserlösliches chlorophyllbindendes Protein mit unbekannter Funktion. In dieser Arbeit wurde ein rekombinantes WSCP mit N-terminal angehängtem His-Tag hergestellt und überexprimiert. WSCP-his tetramerisiert pigmentabhängig und bindet Chlorophylle, nicht aber Carotinoide. In seinen biochemischen und spektroskopischen Eigenschaften gleicht das rekombinante dem nativen WSCP und kann als Werkzeug für Untersuchungen zur Funktion herangezogen werden. Rekonstitutionsexperimente mit Chlorophyll-Derivaten zeigten, dass der Phytolrest für die Oligomerisierung des Proteins verantwortlich ist. WSCP bindet außerdem die Chlorophyll-Vorstufen Chlorophyllid und Mg-Protoporphyrin IX. Es könnte sich um ein Carrierprotein handeln, welches die Vorstufen von der Chloroplastenhülle durch das Stroma zur Thylakoidmembran transportiert. Der Fall eines chlorophyllbindenden Pflanzenproteins ohne Carotinoide ist einmalig. Messungen zu Photostabilität und Singulettsauerstoffbildung zeigten, dass es dennoch gebundenes Chlorophyll vor photooxidativer Schädigung schützt.

Stabilisierung des pflanzlichen Lichtsammlers LHCIIb

LHCIIb, das Hauptlichtsammlerprotein des Photosystem II, ist eines der am besten untersuchten Membranproteine. Die Frage, wie die Struktur des Pigment-bindenden Proteins stabilisiert wird, konnte bisher allerdings noch nicht geklärt werden. Im Gegensatz zu anderen Membranproteinen sind im Falle des LHCIIb auch Bereiche außerhalb der Membran an der Stabilisierung beteiligt. Der Beitrag der luminalen Schleifendomäne zur Stabilisierung des LHCIIb wurde untersucht, indem Mutanten mit einzelnen Aminosäureaustauschen in diesem Bereich bezüglich ihrer Stabilität verglichen wurden. Die luminale Schleife trägt zur thermischen Stabilität des LHCIIb bei und stabilisiert den Pigment-Protein-Komplex in Gegenwart von SDS, wobei verschiedene Mutationen diese beiden Aspekte der Stabilisierung in unterschiedlichem Maße beeinflussen. Ein weiteres Ziel der Dissertation war die Entwicklung eines evolutiven Verfahrens zur Stabilitätsverbesserung des LHCIIb. Mithilfe eines geeigneten Selektionskriteriums sollten stabile Mutanten des LHCIIb aus einer Bibliothek von Zufallsmutanten selektiert werden. Dazu wurde das Lhcb1-Protein als Phage-Display exprimiert und auf der Bakteriophagenoberfläche rekonstituiert. Verschiedene Eigenschaften des Pigment-Protein-Komplexes wurden als mögliche Selektionskriterien in Betracht gezogen und getestet. Das Selektionsverfahren, stabile Mutanten durch proteolytische Degradation ungefalteter Proteine zu isolieren, erwies sich schließlich als erfolgreich.

Zeitaufgelöste Messung der Faltung und Pigmentbindung des Lichtsammlerproteins LHCIIb anhand verschiedener spektroskopischer Monitore

Über die Biogenese des Lichtsammelkomplexes des Photosystems II höherer Pflanzen (LHCII) in der Thylakoidmembran der Chloroplasten existieren wenige Daten. Deswegen soll die Aufklärung des Faltungsmechanismus in vitro anhand von zeitaufgelösten Messungen der Rückfaltung des Komplexes Rückschlüsse auf die Situation in vivo ermöglichen.Zur Beobachtung der Rückfaltung wurden Methoden der Fluoreszenz- und CD-Spektroskopie verwendet. Die Pigmentbindung und die Ausbildung von α-helikaler Sekundärstruktur erfolgt in einem schnelleren und einem langsameren apparenten Schritt (Sekunden und Minuten); beide Vorgänge sind eng gekoppelt und limitiert durch die Bindung der Carotinoide. In der schnelleren Phase ist die Bindung von Chl a und Lutein ausreichend für die Zunahme an α-helikaler Struktur. Ein thermodynamisch stabiler Komplex erfordert die Bindung von Chl b und Carotinoiden. In der schnellen Phase bindet Chl a vor Chl b und Lutein mindestens so schnell wie Chl b; beide Pigmente limitieren die Bindung von Chl b. Chl b ist notwendig für die Ereignisse der langsameren Phase.Bzgl. der Situation in vivo deuten die Daten auf (1) eine aktive Rolle der Pigmentbindung für die Membraninsertion des Proteins, (2) einen Schutz vor Photooxidation der Chlorophylle durch die obligatorische Carotinoidbindung und (3) die Möglichkeit der Umsetzung von LHCII-gebundem Chl a zu Chl b.

Systematic studies of protein immobilization by surface plasmon field-enhanced fluorescence spectroscopy

The research interest of this study is to investigate surface immobilization strategies for proteins and other biomolecules by the surface plasmon field-enhanced fluorescence spectroscopy (SPFS) technique. The recrystallization features of the S-layer proteins and the possibility of combining the S-layer lattice arrays with other functional molecules make this protein a prime candidate for supramolecular architectures. The recrystallization behavior on gold or on the secondary cell wall polymer (SCWP) was recorded by SPR. The optical thicknesses and surface densities for different protein layers were calculated. In DNA hybridization tests performed in order to discriminate different mismatches, recombinant S-layer-streptavidin fusion protein matrices showed their potential for new microarrays. Moreover, SCWPs coated gold chips, covered with a controlled and oriented assembly of S-layer fusion proteins, represent an even more sensitive fluorescence testing platform. Additionally, S-layer fusion proteins as the matrix for LHCII immobilization strongly demonstrate superiority over routine approaches, proving the possibility of utilizing them as a new strategy for biomolecular coupling. In the study of the SPFS hCG immunoassay, the biophysical and immunological characteristics of this glycoprotein hormone were presented first. After the investigation of the effect of the biotin thiol dilution on the coupling efficiently, the interfacial binding model including the appropriate binary SAM structure and the versatile streptavidin-biotin interaction was chosen as the basic supramolecular architecture for the fabrication of a SPFS-based immunoassay. Next, the affinity characteristics between different antibodies and hCG were measured via an equilibrium binding analysis, which is the first example for the titration of such a high affinity interaction by SPFS. The results agree very well with the constants derived from the literature. Finally, a sandwich assay and a competitive assay were selected as templates for SPFS-based hCG detection, and an excellent LOD of 0.15 mIU/ml was attained via the “one step” sandwich method. Such high sensitivity not only fulfills clinical requirements, but is also better than most other biosensors. Fully understanding how LHCII complexes transfer the sunlight energy directionally and efficiently to the reaction center is potentially useful for constructing biomimetic devices as solar cells. After the introduction of the structural and the spectroscopic features of LHCII, different surface immobilization strategies of LHCII were summarized next. Among them the strategy based on the His-tag and the immobilized metal (ion) affinity chromatography (IMAC) technique were of great interest and resulted in different kinds of home-fabricated His-tag chelating chips. Their substantial protein coupling capacity, maintenance of high biological activity and a remarkably repeatable binding ability on the same chip after regeneration was demonstrated. Moreover, different parameters related to the stability of surface coupled reconstituted complexes, including sucrose, detergent, lipid, oligomerization, temperature and circulation rate, were evaluated in order to standardize the most effective immobilization conditions. In addition, partial lipid bilayers obtained from LHCII contained proteo-liposomes fusion on the surface were observed by the QCM technique. Finally, the inter-complex energy transfer between neighboring LHCIIs on a gold protected silver surface by excitation with a blue laser (λ = 473nm) was recorded for the first time, and the factors influencing the energy transfer efficiency were evaluated.

Elektrochemisch gesteuerte zeitaufgelöste Infrarotspektroskopie an Redox-Membranproteinen in einer biomimetischen Membran-Architektur

Das Protein Cytochrom c Oxidase (CcO) ist ein Enzym der mitochondrialen Atmungskette. Als letzter Komplex (Komplex IV) einer Elektronentransportkette katalysiert sie die Reduktion von molekularem Sauerstoff zu Wasser. Hierbei werden Elektronen von Cytochrom c (Cc) in das Enzym geleitet. Die durch den Redoxprozess freiwerdende freie Enthalpie wird dazu genutzt, einen Protonengradienten über die innere Mitochondrien-Membran aufzubauen. Die zurückwandernden Protonen treiben in der ATP-Synthase die Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) an, dem universellen Energieträger in lebenden Organismen. Gegenstand dieser Dissertation sind zeitaufgelöste ATR-FTIR-Messungen des direkten Elektronentransfers in die CcO. Das Protein wird hierzu orientiert auf einer Goldelektrode immobilisiert und in eine künstliche Membran rekonstituiert (Protein-tethered Bilayer Lipid Membrane, ptBLM). Das ptBLM-System wird hinsichtlich einer möglichst hohen Protein-Aktivität optimiert. Elektronen werden durch elektrochemische Anregung von der Elektrode in die CcO injiziert. Die Goldoberfläche wird auf die reflektierende Oberfläche eines Silizium-ATR-Kristalls aufgebracht. Durch die Präparation einer rauen Oberfläche (RMS-Rauigkeit ca. 5 nm) wird eine Verstärkung der IR-Absorption erreicht. Die mit den Ladungstransferprozessen einhergehenden Konformationsänderungen der die Redoxzentren umgebenden Gruppen (CONH-Gerüst und Aminosäure-Seitenketten) können durch Infrarot-Spektroskopie nachgewiesen werden. Phasensensitive Detektion (PSD) wird zur Rauschminderung eingesetzt, um Geschwindigkeitskonstanten für die Redox-Übergänge zu bestimmen. Im Bereich der Amid-I-Bande werden etliche Peaks identifiziert, die sich mit dem Redoxzustand des Proteins ändern. Für das CuA-Zentrum, welches als erstes der vier Redoxzentren der CcO reduziert wird, wird die schnellste Geschwindigkeitskonstante ks=4870/s ermittelt. Für das Häm a3-Zentrum wird eine Geschwindigkeitskonstante von ks=13,8/s ermittelt. Die Ergebnisse sind konsistent zu elektrochemischen und Raman-Spektroskopie-Experimenten, welche ebenfalls in unserer Gruppe durchgeführt wurden. Weitere Themen dieser Dissertation sind der Nachweis der Anwendbarkeit des ptBLM-Systems für andere Membranproteine (Beispiel: bakterielles photosynthetisches Reaktionszentrum) und der Einsatz des ATR-FTIR-Setups für verschiedene künstliche Membransysteme (Aktivitätsnachweis des OR5-Geruchsrezeptors in einer peptidgestützten Membran, Eigenschaften eines Oligoethylenglycol-Spacers).