Identification of RNA editing in the human exome and development of DARNED DatabaseSF

RNA editing is a biological phenomena that alters nascent RNA transcripts by insertion, deletion and/or substitution of one or a few nucleotides. It is ubiquitous in all kingdoms of life and in viruses. The predominant editing event in organisms with a developed central nervous system is Adenosine to Inosine deamination. Inosine is recognized as Guanosine by the translational machinery and reverse-transcriptase. In primates, RNA editing occurs frequently in transcripts from repetitive regions of the genome. In humans, more than 500,000 editing instances have been identified, by applying computational pipelines on available ESTs and high-throughput sequencing data, and by using chemical methods. However, the functions of only a small number of cases have been studied thoroughly. RNA editing instances have been found to have roles in peptide variants synthesis by non-synonymous codon substitutions, transcript variants by alterations in splicing sites and gene silencing by miRNAs sequence modifications. We established the Database of RNA EDiting (DARNED) to accommo-date the reference genomic coordinates of substitution editing in human, mouse and fly transcripts from published literatures, with additional information on edited genomic coordinates collected from various databases e.g. UCSC, NCBI. DARNED contains mostly Adenosine to Inosine editing and allows searches based on genomic region, gene ID, and user provided sequence. The Database is accessible at http://darned.ucc.ie RNA editing instances in coding region are likely to result in recoding in protein synthesis. This encouraged me to focus my research on the occurrences of RNA editing specific CDS and non-Alu exonic regions. By applying various filters on discrepancies between available ESTs and their corresponding reference genomic sequences, putative RNA editing candidates were identified. High-throughput sequencing was used to validate these candidates. All predicted coordinates appeared to be either SNPs or unedited.

Investigação das habilidades e competências estatísticas de estudantes recém-ingressos em uma universidade pública brasileira

Educadores e pesquisadores, em âmbito internacional, vêm consolidando um campo de estudo a Educação Estatística. Suas principais discussões elucidam a importância da Estatística nas diversas áreas de conhecimento, em contraste à incompreensão de seu ensino descontextualizado e focado em cálculos. Para retratar essa realidade delineou-se essa pesquisa, com objetivo de identificar as habilidades e competências, atinentes ao Letramento Estatístico. Aplicou-se um instrumento com 20 itens em uma amostra de 200 estudantes. Ao realizar a análise de dados constatou-se que apresentaram mais habilidades para fazer inferências a partir de informações expressas em gráficos e para calcular medidas estatísticas. Já suas habilidades para resolver situações problemas e interpretar medidas estatísticas, são menores. A partir dessa pequisa, pode-se observar que as competências esperadas ainda não são plenamente contempladas, justificando a continuidade das pesquisas a fim de diagnosticar e nortear ações na Educação Estatística.

Neuropeptide-like protein diversity in phylum Nematoda

This study reports the identification of nematode neuropeptide-like protein (nlp) sequelogs from the GenBank expressed sequence tag (EST) database, using BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) search methodology. Search strings derived from peptides encoded by the 45 known Caenorhabatitis elegans nlp genes were used to identify more than 1000 ESTs encoding a total of 26 multi-species nlp sequelogs. The remaining 18 nlps (nlp-4, -16, -24 through -36, -39, -41 and -45) were identified only in C elegans, while the sole EST representative of nlp-23 was from Caenorhabditis remanei. Several ESTs encoding putative antibacterial peptides similar to those encoded by the C elegans genes nlp-24-33 were observed in several parasite species. A novel gene (nlp-46) was identified, encoding a single, amidated dodecapeptide (NIA[I/T]GR[G/A]DG[F/L]RPG) in eight species. Secretory signal peptides were identified in at least one species representing each nlp sequelog, confirming that all 46 nematode nlp genes encode secretory peptides. A random sub-set of C elegans NLPs was tested physiologically in Ascaris suum ovijector and body wall muscle bioassays. None of the peptides tested were able to modulate ovijector activity, while only three displayed measurable myoactivity on somatic body wall muscle. AFAAGWNRamide (from nlp-23) and AVNPFLDSIamide (nlp-3) both produced a relaxation of body wall muscle, while AIPFNGGMYamide (nlp-10) induced a transient contraction. Numerical analyses of nip-encoding ESTs demonstrate that nlp-3, -13, -14, -15 and -18 are amongst the most highly represented transcripts in the dataset. Using available bioinformatics resources, this study delineates the nlp complement of phylum Nematoda, providing a rich source of neuropeptide ligands for deorphanisation of nematode neuropeptide receptors. (C) 2008 Australian Society for Parasitology Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

An Expanded Multilocus Sequence Typing Scheme for Propionibacterium acnes: Investigation of ‘Pathogenic’, ‘Commensal’ and Antibiotic Resistant Strains

The Gram-positive bacterium Propionibacterium acnes is a member of the normal human skin microbiota and is associated with various infections and clinical conditions. There is tentative evidence to suggest that certain lineages may be associated with disease and others with health. We recently described a multilocus sequence typing scheme (MLST) for P. acnes based on seven housekeeping genes (http://pubmlst.org/pacnes). We now describe an expanded eight gene version based on six housekeeping genes and two ‘putative virulence’ genes (eMLST) that provides improved high resolution
typing (91eSTs from 285 isolates), and generates phylogenies congruent with those based on whole genome analysis. When compared with the nine gene MLST scheme developed at the University of Bath, UK, and utilised by researchers at Aarhus University, Denmark, the eMLST method offers greater resolution. Using the scheme, we examined 208 isolates from disparate clinical sources, and 77 isolates from healthy skin. Acne was predominately associated with type IA₁ clonal complexes CC1, CC3 and CC4; with eST1 and eST3 lineages being highly represented. In contrast, type IA₂ strains were recovered at a rate similar to type IB and II organisms. Ophthalmic infections were predominately associated with type IA₁ and IA₂ strains, while type IB and II were more frequently recovered from soft tissue and retrieved medical devices. Strains with rRNA mutations conferring resistance to antibiotics used in acne treatment were dominated by eST3, with some evidence for intercontinental spread. In contrast, despite its high association with acne, only a small number of resistant CC1 eSTs were identified. A number of eSTs were only recovered from healthy skin, particularly eSTs representing CC72 (type II) and CC77 (type III). Collectively our data lends support to the view that pathogenic versus truly commensal lineages of P. acnes may exist. This is likely to have important therapeutic and diagnostic implications.

An integrated transcriptomics and proteomics analysis of the secretome of the helminth pathogen Fasciola hepatica: Proteins associated with invasion and infection of the mammalian host

To infect their mammalian hosts, Fasciola hepatica larvae must penetrate and traverse the intestinal wall of the duodenum, move through the peritoneum, and penetrate the liver. After migrating through and feeding on the liver, causing extensive tissue damage, the parasites move to their final niche in the bile ducts where they mature and produce eggs. Here we integrated a transcriptomics and proteomics approach to profile Fasciola secretory proteins that are involved in host-pathogen interactions and to correlate changes in their expression with the migration of the parasite. Prediction of F. hepatica secretory proteins from 14,031 expressed sequence tags (ESTs) available from the Wellcome Trust Sanger Centre using the semiautomated EST2Secretome pipeline showed that the major components of adult parasite secretions are proteolytic enzymes including cathepsin L, cathepsin B, and asparaginyl endopeptidase cysteine proteases as well as novel trypsin-like serine proteases and carboxypeptidases. Proteomics analysis of proteins secreted by infective larvae, immature flukes, and adult F. hepatica showed that these proteases are developmentally regulated and correlate with the passage of the parasite through host tissues and its encounters with different host macromolecules. Proteases such as FhCL3 and cathepsin B have specific functions in larvae activation and intestinal wall penetration, whereas FhCL1, FhCL2, and FhCL5 are required for liver penetration and tissue and blood feeding. Besides proteases, the parasites secrete an array of antioxidants that are also highly regulated according to their migration through host tissues. However, whereas the proteases of F. hepatica are secreted into the parasite gut via a classical endoplasmic reticulum/Golgi pathway, we speculate that the antioxidants, which all lack a signal sequence, are released via a non-classical trans-tegumental pathway.

Exploring the Transcriptome of Atlantic Salmon (Salmo salar) Skin, a Major Defense Organ

The skin of fish is the first line of defense against pathogens and parasites. The skin transcriptome of the Atlantic salmon is poorly characterized, and currently only 2,089 expressed sequence tags (ESTs) out of a total of half a million sequences are generated from skin-derived cDNA libraries. The primary aim of this study was to enhance the transcriptomic knowledge of salmon skin by using next-generation sequencing (NGS) technology, namely the Roche-454 platform. An equimolar mixture of high-quality RNA from skin and epidermal samples of salmon reared in either freshwater or seawater was used for 454-sequencing. This technique yielded over 600,000 reads, which were assembled into 34,696 isotigs using Newbler. Of these isotigs, 12 % had not been sequenced in Atlantic salmon, hence representing previously unreported salmon mRNAs that can potentially be skin-specific. Many full-length genes have been acquired, representing numerous biological processes. Mucin proteins are the main structural component of mucus and we examined in greater detail the sequences we obtained for these genes. Several isotigs exhibited homology to mammalian mucins (MUC2, MUC5AC and MUC5B). Mucin mRNAs are generally > 10 kbp and contain large repetitive units, which pose a challenge towards full-length sequence discovery. To date, we have not unearthed any full-length salmon mucin genes with this dataset, but have both N- and C-terminal regions of a mucin type 5. This highlights the fact that, while NGS is indeed a formidable tool for sequence data mining of non-model species, it must be complemented with additional experimental and bioinformatic work to characterize some mRNA sequences with complex features.

Endocrine disruption in the terrestrial isopod porcellio scaber

Nas últimas décadas tem-se assistido a uma preocupação crescente relativamente às possíveis consequências da exposição a compostosxenóbioticos capazes de modular ou causar disrupção do sistema endócrino, os denominados Compostos Disruptores Endócrinos (CDEs). A maioria dos estudos efectuados tem-se centrado principalmente nos efeitos dos CDEs em vertebrados, enquanto que os seus efeitos em invertebrados têmsido negligenciados, embora este grupo represente mais de 95% de todas asespécies animais. Isópodes como o Porcellio scaber, combinam características associadas às mudas e aos processos reprodutivos mediados por mecanismos endócrinosconhecidos com um modo de vida terrestre, tornando-os potenciais espécies sentinela para estudos de disrupção endócrina (DE) em ambientes terrestres. Neste estudo, isópodes machos adultos, machos e fêmeas juvenis e casais foram expostos a concentrações crescentes dedois CDEs, vinclozolina (Vz) e bisfenol A (BPA). Testou-se a hipótese nula que a Vz e o BPA não interferem com o desenvolvimento e reprodução deste isópode terrestre. Foi investigadaa possível ligação entre os efeitos causados pelos compostos propostos e DE assim como a ligação a outros potenciais mecanismos de toxicidade.Parâmetros como concentração de 20-hidroxiecdisona (20E), muda, crescimento, rácios sexuais ediversos parâmetros reprodutivos foram estudados. Adicionalmente, de modo a estudar os alvos moleculares destes tóxicos, analisou-se a expressão proteica do intestino, hepatopâncreas e testículos do isópode após exposição aos químicos. Os resultados demonstram que a Vz e o BPA estimulam o aumento dos níveis de 20E de um modo dependente da dose. Excepção feita para a concentração mais baixa de BPA testada (10 mg/kg solo), para a qual concentrações significativamente mais altas de 20E foram determinadas, sugerindo a ocorrência dos “efeitos de baixas doses típicos de DE” já demonstrados por outros autores. O BPA também distorceu o rácio sexual favorecendo asfêmeas na concentração mais baixa. A mortalidade devido à ecdise incompleta foi relacionada com o hiper-ecdisonismo nas concentrações mais elevadas de Vz. Mais ainda, a Vz tende a atrasar a muda e o BPA a induzi-la. Não obstante, ambos os compostos provocam toxicidade no desenvolvimento,uma vez que foi encontrada uma diminuição generalizada nos parâmetros de crescimento. Os juvenis mostraram ser mais sensíveis à exposição aos tóxicos que os adultos. Estes compostos provocaram ainda toxicidade reprodutiva, com um decréscimo generalizado do “output” reprodutivo. A toxicidadecausada pelos ecdisteróides e o seu papel na síntese de vitelogenina são alguns dos factores chave que poderão influenciar negativamente a reprodução.A Vz e o BPA afectaram a expressão de proteínas envolvidas nometabolismo energético e induziram várias respostas de stress. Interferiram ainda com proteínas intimamente ligadas com o sucesso reprodutivo. Conclui-se assim,que ambos os CDEs propostos provocam toxicidade nodesenvolvimento e na reprodução de P. scaber, tendo sido evidenciada umaligação a DE. Alvos moleculares de natureza não-endócrina foram também revelados, através da expressão diferencial de algumas proteínaspreviamente descritas para invertebrados aquáticos e mesmo alguns vertebrados.

Avaliação do efeito de metais pesados na fertilidade do ratinho

A infertilidade é um problema actual que afecta cerca de 8 a 12% dos casais em idade fértil, sendo 50% dos casos atribuídos ao factor masculino. A exposição ocupacional e/ou ambiental a metais pesados representa uma das suas principais causas. O chumbo, o cádmio e o crómio são metais com elevada utilização industrial e muito persistentes no ambiente, sendo motivo de grande preocupação devido aos seus efeitos na saúde reprodutiva dos trabalhadores e da população em geral. Neste trabalho estudaram-se os efeitos do cloreto de chumbo (PbCl2), cloreto de cádmio (CdCl2) e cromato de potássio (K2CrO4) na fertilidade, usando como modelo ratinhos machos ICR-CD1. Os ratinhos foram injectados subcutaneamente com 74 e 100 mg de PbCl2/kg pc ou com 5 e 10 mg de K2CrO4/kg pc, respectivamente, durante 4 dias consecutivos ou com 1, 2 e 3 mg de CdCl2/kg pc numa única injecção. Nos ensaios com PbCl2 e K2CrO4 os animais foram sacrificados 5 e 35 dias após o início da exposição, enquanto que nos ensaios com CdCl2 os animais foram sacrificados após 24 horas e 35 dias. O cloreto de chumbo não alterou a histologia do testículo nem do epidídimo, mas induziu um aumento da percentagem de células em fase S no testículo. O cloreto de chumbo alterou também alguns parâmetros dos espermatozóides, tais como a motilidade, morfologia e integridade do acrossoma. Contudo, não foram observados efeitos na integridade do DNA ou na estrutura da cromatina. O cloreto de cádmio induziu lesões severas e não reversíveis nos testículos que, após 35 dias, reverteram em necrose testicular. O cloreto de cádmio alterou ainda as subpopulações de células testiculares após 24 horas e induziu IMS no testículo após 35 dias. Em consequência das lesões no testículo, a densidade espermática foi severamente afectada após 35 dias. A exposição ao cloreto de cádmio afectou também a morfologia, a motilidade e a integridade acrossómica nos espermatozóides. O cloreto de cádmio induziu ainda fragmentação do DNA nestas células após 35 dias. O cromato de potássio alterou a morfologia dos espermatozóides e a integridade do acrossoma, sobretudo nos animais sacrificados após 35 dias. Verificou-se ainda uma redução da motilidade dos espermatozóides. Não foram detectados efeitos genotóxicos nos espermatozóides, devido à acção do K2CrO4 nas doses testadas. Dos parâmetros avaliados neste trabalho, destacam-se duas novas abordagens, nomeadamente o programa informático Snakes e a análise do conteúdo em DNA de células de testículo, a partir de material incluído em parafina. O Snakes permitiu fazer medições rigorosas do diâmetro dos tubos seminíferos, enquanto que a fixação de amostras de testículo de ratinhos em formol tamponado e inclusão em parafina resultou numa boa preservação do DNA, possibilitando assim a quantificação das subpopulações de células testiculares por citometria de fluxo. Os resultados obtidos para os diferentes parâmetros testados indicam que a motilidade dos espermatozóides e a integridade do acrossoma sejam parâmetros sensíveis à toxicidade de metais. O acrossoma aparenta ser um dos principais alvos da toxicidade dos metais e cuja reacção acrossómica prematura pode reduzir a capacidade do espermatozóide para fertilizar o oócito. Assim, este trabalho representa uma contribuição para uma melhor compreensão dos efeitos do chumbo, cádmio e crómio na fertilidade masculina.

Os alunos de risco no 2º ciclo da Escola Básica 2, 3 Ana de Castro Osório, no ano lectivo 2004/2005: um estudo de caso

O presente estudo aborda a problemática dos alunos de risco no 2° Ciclo da E.B. 2,3 Ana de Castro Osório, no ano letivo 2004/2005. Na dimensão teórica são referenciadas algumas questões de Organização Escolar (escola reflexiva, autonomia de escola, gestores intermédios e supervisão escolar, o papel do Diretor de Turma, o Projeto Curricular de Escola, algumas linhas orientadoras da política educativa portuguesa, no período em que decorre a elaboração desta investigação) e abordados alguns aspetos gerais dos pré-adolescentes, diversos conceitos de risco, a ação de diversas entidades com competência na área da infância e juventude, o papel da família e a relação desta com a escola. Foi utilizada a metodologia do “Estudo Caso”, no decurso da qual foram analisados documentos internos da escola e elaborados instrumentos de recolha de dados (questionários aplicados aos Alunos e aos seus Diretores de Turma). No tratamento das informações de natureza quantitativa, utilizou-se o programa informático Excel, enquanto nas questões abertas procedeu-se à análise de conteúdo. Em síntese, concluiu-se que: a) um terço dos alunos que frequentava o 2° Ciclo do Ensino Básico, foi sinalizado como “aluno de risco”. Cerca de 75% era do 5° Ano de Escolaridade. Os fatores de risco que mais se destacam são: assiduidade irregular, desmotivação/desinteresse/apatia, défice de atenção e concentração, indisciplina e retenções sucessivas no seu percurso escolar. A família é pouco participativa. b) a resposta curricular dá-se essencialmente dentro da sala de aula; c) a resposta organizacional assenta essencialmente nalgumas medidas previstas nos documentos legislativos. Na última parte do trabalho deixamos expressas as conclusões do estudo mais pormenorizadas, bem como algumas recomendações/sugestões que eventualmente, poderão orientar posteriores investigações. /ABSTRACT - The risk students on a 2nd Cycle of classroom of the E.B. 2, 3 Ana de Castro Osório, during academic year of 2004/2005: A Case study The present study attempts to assess risk students on a 2nd Cycle (Sth and 6th grades) classroom of the “E.B. 2, 3 Ana de Castro Osório” Public School during the academic year of 2004/2005. On a theoretical scale, are assessed some questions about the Classroom Organization (reflexive school, school autonomy, intermediate directors and school supervision, the role of the Class Tutor, the School Curricular Project, some guidelines about the Portuguese education policy during the period when this study took place), and was also assessed some general aspects of preadolescents, risk concepts, and actions taken by various organizations specialized in the areas of childhood and youth, the role of the family and the interrelation between the family and the school. It was used a “Case Study” methodology during which was assessed school documents of this particularly school, and data collecting instruments (Student-applied and Class Tutor-applied questionnaires). On dealing with quantitative data, it was used the Excel application, while for the open questions was assessed by its contents. In brief, it was concluded that: a) a third of students that attended the 2nd Cycle Basic Education schools revealed to be “risk students”. Around 75% of them were 5th grade students. Among the most important risk factors are: irregular attendance, unmotivated/aloofness /apathy, lack of attention and concentration, indiscipline and successive retentions during their education pathway. The family is scarcely participative. b) The curricular response is normally given within the classroom; c) the organizational response lies mostly on some measures included in government documents. On the last part of the paper, we focus on more detailed conclusions, as well as give recommendations/suggestions which may eventually be of guidance to future studies.

Language anxiety in English teachers during their teaching practice

Este estudo explora a influência da ansiedade linguística em futuros professores de Inglês em situação de prática pedagógica. Setting the Scene descreve o aumento de interesse pela ansiedade linguística por parte dos investigadores no contexto da aprendizagem e do ensino, e a relevância desta questão para professores estagiários fazendo a transição de aluno para professor. O autor também considera a sua própria experiência de ansiedade – enquanto estudante e investigador – de modo a gerar um maior entendimento desta emoção complexa. O Capítulo 1 da Parte 1 descreve como o afecto na aprendizagem e na investigação da língua tem vindo a ser um factor preponderante no interesse mais alargado sobre as emoções em contextos educacionais. A recente influência da teoria social na aquisição de uma segunda língua e como esta pode ajudar a repensar a investigação das emoções é discutida antes do final do capítulo, onde se examina ainda como as emoções são expressas na comunicação e interacção. O Capítulo 2 concentra-se na ansiedade na aprendizagem da língua e em como o peso da noção em contexto social alargado tem provavelmente influenciado uma abordagem dominantemente de cariz positivista na investigação sobre a ansiedade linguística. Controvérsias e variáveis da personalidade relacionadas com a ansiedade linguística são discutidas, considerando-se a possibilidade de novas direcções para a investigação. A prática pedagógica é vista como um campo fértil de investigação sobre a ansiedade linguística em estagiários, com estilos de supervisão e discursos – nomeadamente estratégias de delicadeza e de mitigação – sendo considerados influências importantes na experiência desta emoção. O Capítulo 3 da Parte 2 detalha a abordagem etnográfica e etnometodológica do estudo e o procedimento de investigação em si. Os dados foram recolhidos em três momentos distintos. Primeiro, através de inquéritos aplicados aos estagiários antes do começo do estágio. Numa segunda fase, durante o estágio, os dados principais foram recolhidos através das aulas e duma entrevista semi-estruturada com os estagiários, ambas vídeo gravadas, e dos encontros de pós-observação áudio-gravados. Os dados subsidiários recolhidos nesta mesma fase incluem reflexões escritas e dossiers dos estagiários, observações escritas das aulas do investigador e o relatório intercalar dos professores supervisor e cooperante. Na última fase, posterior às aulas, a recolha dos dados principais foi realizada através de uma vídeo gravação da reunião de avaliação final com todos os participantes e de stimulated recall protocols com cada professor estagiário. O Capítulo 4 é predominantemente uma análise qualitativa de discurso, utilizando categorias de análise para identificar sinais de ansiedade emergentes dos dados. Os resultados mostram que um dos estagiários pode ser caracterizado como tendo uma experiência de ansiedade mais debilitadora, outro uma ansiedade mais facilitadora, enquanto a experiência do terceiro é menos pronunciada e mais difícil de caracterizar. Sinais e fontes múltiplos e complexos de ansiedade foram identificados mas as próprias autoimagens dos sujeitos como professores de Inglês, construídas em interacção ao longo do estágio, estão no centro desta experiência emocional. O Capítulo 5 considera as implicações e as conclusões deste estudo. São dadas indicações para a relação estagiário-supervisor e quanto aos estilos do supervisor no quadro da prática pedagógica assim como sugestões para que a ansiedade linguística seja explicitamente abordada na formação em supervisão. Finalmente, é ponderada se a experiência da ansiedade linguística destas estagiárias e as suas fontes têm ou não implicações na formação dos alunos de línguas.

Novos métodos de síntese de 4-quinolonas e benzo[b]acridonas

As 4-quinolonas e as acridonas são duas importantes famílias de compostos heterocíclicos azotados naturais que apresentam uma variedade de importantes aplicações biológicas. As 4-quinolonas têm sido objecto de extensos estudos devido às suas potenciais aplicações como fortes agentes citotóxicos, antimitóticos e anti-plaquetários e como protectores cardiovasculares, mas o seu uso é principalmente como antibióticos de largo espectro. As acridonas são conhecidas por apresentarem importante actividade antiviral, antiparasitária, contra a leishmania e a malária, e anticancerígena. A variedade de importantes aplicações biológicas das 4-quinolonas e das acridonas e a contínua procura pela comunidade científica de novas substâncias com actividades biológicas atractivas destaca estes compostos como alvos interessantes para a preparação de novos derivados e/ou para o desenvolvimento de novos métodos de síntese destas duas famílias de compostos. No primeiro capítulo desta dissertação descreve-se a síntese dos compostos de partida que tiveram de ser previamente preparados para o desenvolvimento das novas rotas de síntese apresentadas nos capítulos seguintes. A 4-cloro-3- formilquinolina foi obtida através da reacção de Vilsmeier-Haack da 2’-aminoacetofenona enquanto que a 3-formilquinolin-4(1H)-ona foi facilmente preparada por hidrólise ácida da anterior. Foi necessário proteger o grupo amina da quinolin-4(1H)-ona para evitar reacções secundárias e foram descritas as reacções de protecção com o grupo metilo, etoxicarbonilo e ptoluenossulfonilo. Os 2,2-dióxidos de 1,3-di-hidrobenzo[c]tiofeno, necessários para o estudo das reacções de Diels-Alder, não se encontram disponíveis comercialmente e a sua síntese é também descrita. No segundo capítulo reporta-se uma nova e eficiente rota de síntese de (Z)- e (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas a partir da reacção de Wittig da 4-cloro-3- formilquinolina e de 3-formilquinolin-4(1H)-onas com benzilidenotrifenilfosforanos. As (Z)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas foram obtidas com elevada diastereoselectividade a partir da reacção das 3-formilquinolin- 4(1H)-onas N-protegidas enquanto que as (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas foram preparadas através da reacção de Wittig da 4-cloro-3-formilquinolina seguida da hidrólise ácida das respectivas (Z)- e (E)-4-cloro-3-estirilquinolinas obtidas. Ambas as rotas sintéticas são eficientes, independentemente dos substituintes dos benzilidenotrifenilfosforanos. No terceiro capítulo, descreve-se um novo método de síntese de novas benzo[b]acridonas a partir da reacção de Diels-Alder de 3-formilquinolin-4(1H)- onas N-protegidas, que actuam como dienófilos, com dienos altamente reactivos, os orto-benzoquinodimetanos, preparados in situ através da extrusão térmica do dióxido de enxofre dos respectivos 2,2-dióxidos de 1,3-dihidrobenzo[ c]tiofeno. A reacção de cicloadição das 3-formilquinolin-4(1H)-onas N-protegidas com orto-benzoquinodimetanos origina as benzo[b]-1,6,6a,12atetra- hidroacridin-12(7H)-onas esperadas, que são o resultado da referida cicloadição seguida de desformilação in situ, e mostrou ser eficiente apenas quando o grupo amina está derivatizado com um grupo sacador de electrões. A desidrogenação destas benzo[b]-1,6,6a,12a-tetra-hidroacridin-12(7H)-onas em dimetilsulfóxido utilizando uma quantidade catalítica de iodo foi também descrita e originou como produto principal as benzo[b]acridin-12(7H)-onas N-desprotegidas. Todos os compostos novos sintetizados foram caracterizados por diversas técnicas analíticas, especialmente por estudos espectroscópicos de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espectros de 1H e 13C, bidimensionais de correlação espectroscópica homonuclear e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). Foram também efectuados, sempre que possível, espectros de massa (EM) e análises elementares ou espectros de massa de alta resolução (EMAR) para todos os compostos novos sintetizados. O tautomerismo da 3-formil- e 3-estirilquinolin-4(1H)-onas e as isomerizações (E) (Z) e rotacional das 3-estirilquinolin-4(1H)-onas e das 4-cloro-3-estirilquinolinas foram estudados através de ressonância magnética nuclear experimental (RMN 1H e 13C) e teórica [B3LYP/6-311++G(d,p)].

O efeito do stress celular na proteína precursora de amilóide de Alzheimer = The effect of cellular stress on the Alzheimer's amyloid precursor protein

A proteína precursora de amilóide de Alzheimer (APP) é um factor chave na doença de Alzheimer (AD). Essencialmente o processamento da APP resulta na produção de Abeta, o peptídeo tóxico depositado nas placas de amilóide dos indivíduos com AD. Ainda permanece por esclarecer se o processamento da APP é afectado sob condições de stress celular, potencialmente aumentando a quantidade de Abeta produzida. Além disso, o stress celular pode induzir alterações moleculares, associadas à AD, que podem representar marcadores moleculares úteis para o diagnóstico da AD. Com estas questões em mente, procurámos identificar alterações, em resposta ao stress celular, no processamento da APP e na expressão de outras proteínas. Nestes estudos de monitorização considerámos que a fosforilação proteica anormal e o stress oxidativo podem contribuir para a condição patológica. Assim, investigámos o processamento da APP dependente da fosforilação durante o stress celular. Os dados obtidos confirmam que a secreção da APP é reduzida em situações de stress, e que o efeito é idêntico em linhas celulares de tipo neuronal e não neuronal. Os resultados obtidos revelam que o PMA, mesmo em situações de stress (azida de sódio 1 mM) pode afectar o processamento da APP, aumentando a produção de sAPP (o fragmento secretado após o processamento de APP) que pode potencialmente reduzir a produção de Abeta. A hipótese de afectar a produção de Abeta dependente da fosforilação, que por sua vez pode ter relevância num quadro clínico, mantém-se mesmo em condições de stress. Os resultados revelaram que a indução de sAPP, após a adição de ésteres de forbol, ou ácido ocadeíco, em condições de stress não é idêntica. Em contraste, sob condições controlo, tanto os ésteres de forbol como o ácido ocadeíco produzem o mesmo efeito em termos da produção de sAPP. Aparentemente estas duas vias podem ser dissociadas em condições de stress, o que de algum modo pode reflectir processamento alterado da APP em condições adversas. Nas experiências em que se analisou a expressão de outros potenciais marcadores moleculares, foram detectadas alterações nos níveis de expressão de várias proteínas. Estes marcadores moleculares representam alvos interessantes para futura validação e potenciais candidatos para um diagnóstico molecular na AD. As proteínas já identificadas são importantes do ponto de vista da transdução de sinais, e incluem a PP1, a HSP70, a PARP e a própria APP.

Nucella lapillus: imposex transcriptome analysis and phenotypic plasticity

O conhecimento de mecanismos de genómica funcional tem sido maioritariamente adquirido pela utilização de organismos modelo que são mantidos em condições laboratoriais. Contudo, estes organismos não reflectem as respostas a alterações ambientais. Por outro lado, várias espécies, ecologicamente bem estudadas, reflectem bem as interacções entre genes e ambiente mas que, das quais não existem recursos genéticos disponíveis. O imposex, caracterizado pela superimposição de caracteres sexuais masculinos em fêmeas, é induzido pelo tributilestanho (TBT) e trifenilestanho (TPT) e representa um dos melhores exemplos de disrupção endócrina com causas antropogénicas no ambiente aquático. Com o intuito de elucidar as bases moleculares deste fenómeno, procedeu-se à combinação das metodologias de pirosequenciação (sequenciação 454 da Roche) e microarrays (Agilent 4*180K) de forma a contribuir para um melhor conhecimento desta interacção gene-ambiente no gastrópode Nucella lapillus, uma espécie sentinela para imposex. O trancriptoma de N. lapillus foi sequenciado, reconstruído e anotado e posteriormente utilizado para a produção de um “array” de nucleótidos. Este array foi então utilizado para explorar níveis de expressão génica em resposta à contaminação por TBT. Os resultados obtidos confirmaram as hipóteses anteriormente propostas (esteróidica, neuroendócrina, retinóica) e adicionalmente revelou a existência de potenciais novos mecanismos envolvidos no fenómeno imposex. Evidência para alvos moleculares de disrupção endócrina não relacionados com funções reprodutoras, tais como, sistema imunitário, apoptose e supressores de tumores, foram identificados. Apesar disso, tendo em conta a forte componente reprodutiva do imposex, esta componente funcional foi a mais explorada. Assim, factores de transcrição e receptores nucleares lipofílicos, funções mitocondriais e actividade de transporte celular envolvidos na diferenciação de géneros estão na base de potenciais novos mecanismos associados ao imposex em N. lapillus. Em particular, foi identificado como estando sobre-expresso, um possível homólogo do receptor nuclear “peroxisome proliferator-activated receptor gamma” (PPARγ), cuja função na indução de imposex foi confirmada experimentalmente in vivo após injecção dos animais com Rosiglitazone, um conhecido ligando de PPARγ em vertebrados. De uma forma geral, os resultados obtidos mostram que o fenómeno imposex é um mecanismo complexo, que possivelmente envolve a cascata de sinalização envolvendo o receptor retinoid X (RXR):PPARγ “heterodimer” que, até à data não foi descrito em invertebrados. Adicionalmente, os resultados obtidos apontam para alguma conservação de mecanismos de acção envolvidos na disrupção endócrina em invertebrados e vertebrados. Finalmente, a informação molecular produzida e as ferramentas moleculares desenvolvidas contribuem de forma significativa para um melhor conhecimento do fenómeno imposex e constituem importantes recursos para a continuação da investigação deste fenómeno e, adicionalmente, poderão vir a ser aplicadas no estudo de outras respostas a alterações ambientais usando N. lapillus como organismo modelo. Neste sentido, N. lapillus foi também utilizada para explorar a adaptação na morfologia da concha em resposta a alterações naturais induzidas por acção das ondas e pelo risco de predação por caranguejos. O contributo da componente genética, plástica e da sua interacção para a expressão fenotípica é crucial para compreender a evolução de caracteres adaptativos a ambientes heterogéneos. A contribuição destes factores na morfologia da concha de N. lapillus foi explorada recorrendo a transplantes recíprocos e experiências laboratoriais em ambiente comum (com e sem influência de predação) e complementada com análises genéticas, utilizando juvenis provenientes de locais representativos de costas expostas e abrigadas da acção das ondas. As populações estudadas são diferentes geneticamente mas possuem o mesmo cariótipo. Adicionalmente, análises morfométricas revelaram plasticidade da morfologia da concha em ambas as direcções dos transplantes recíprocos e também a retenção parcial, em ambiente comum, da forma da concha nos indivíduos da F2, indicando uma correlação positiva (co-gradiente) entre heritabilidade e plasticidade. A presença de estímulos de predação por caranguejos estimulou a produção de conchas com labros mais grossos, de forma mais evidente em animais recolhidos de costas expostas e também provocou alterações na forma da concha em animais desta proveniência. Estes dados sugerem contra-gradiente em alterações provocadas por predação na morfologia da concha, na produção de labros mais grossos e em níveis de crescimento. O estudo das interacções gene-ambiente descritas acima demonstram a actual possibilidade de produzir recursos e conhecimento genómico numa espécie bem caracterizada ecologicamente mas com limitada informação genómica. Estes recursos permitem um maior conhecimento biológico desta espécie e abrirão novas oportunidades de investigação, que até aqui seriam impossíveis de abordar.

Aluminium toxicity in wheat and rye

Com o presente trabalho pretendeu-se determinar e compreender melhor quais os alvos do Alumínio (Al) nas plantas, e contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos de tolerância presentes em genótipos com elevado grau de tolerância ao Al. O Al é um dos maiores constituintes do solo e torna-se biodisponível em solos com baixo pH. Nesses casos, a exposição ao Al afecta negativamente o crescimento das plantas conduzindo a uma diminuição da produção. Estes factos são especialmente visíveis nos cereais, sendo a exposição ao Al uma das principais causas das quebras de produção nestas espécies. O Capítulo I consiste numa revisão geral sobre a toxicidade do Al nas plantas, apontando os seus principais alvos. Apresenta também os mecanismos de resistência, que inclui Al-destoxificação externa e interna, em diferentes espécies. O Capítulo II aborda os estudos sobre a exposição de curto prazo ao Al em duas espécies de cereais: Triticum aestivum L. e Secale cereale L., tendo-se sempre utilizado um genótipo Al-tolerante e um Al-sensível para cada espécie. Este capítulo está dividido em três estudos: no Capítulo II.1 realça-se o efeito da exposição a 185 μM de Al no equilíbrio nutricional em trigo. Verificou-se que em ambos os genótipos (sensível e tolerante) o perfil de macro e micro nutrientes se alterou, tendo uma interferência negativa, sobretudo no nível de P, Mg e K. Além disso, registaram-se diferenças na diferenciação da endoderme consoante o grau de tolerância/sensibilidade do genótipo. No Capítulo II.2 apresenta-se uma visão mais abrangente dos efeitos da exposição a 185 μM de Al em trigo, incluindo parâmetros fisiológicos, estruturais, citológicos e genotóxicos. Demonstra-se, pela primeira vez, que a progressão do ciclo celular é diferentemente regulada, dependendo da tolerância/sensibilidade do genótipo e que, mesmo em zonas já diferenciadas da raiz a exposição ao Al leva à deposição de calose. O Capítulo II.3 aborda os efeitos da exposição de 1.1 mM de Al em centeio, numa perspectiva bastante alargada. Apresenta-se o desequilíbrio nutricional, sobretudo no genótipo sensível, assim como a translocação de Al para a parte aérea nesse mesmo genótipo. Analisa-se também o comportamento de ambos os genótipos no que se refere ao ciclo celular, diferenciação da endoderme, crescimento radicular, reservas de hidratos de carbono, entre outros. Os resultados apontam para estratégias bem definidas adoptadas pelo genótipo tolerante de forma a minimizar a acção do Al no sistema radicular. O Capítulo III compreende a exposição longa ao Al. Dois genótipos de centeio com diferentes graus de tolerância ao Al foram expostos a 1.11 mM e 1.85 mM de Al durante 21 dias, tendo sido usados dois pontos de amostragem (15 e 21 dias). Este capítulo está dividido em dois estudos: No Capítulo III. 1 analisamse os mecanismos antioxidantes (folhas e raízes) como resposta à exposição ao Al, dando-se especial atenção ao ciclo do ascorbato-glutationas. A exposição ao Al levou a stress oxidativo e a alterações na actividade de enzimas antioxidantes e no conteúdo de antioxidantes não-enzimáticos. Demonstra-se que os dois órgãos apresentam respostas diferentes à exposição ao Al e que a capacidade de sobreviver em ambientes ricos em Al depende da eficácia da resposta antioxidante. Para além disso, a resposta do ciclo ascorbato-glutationas parece estar dependente do tipo de órgão, grau de tolerância e do tempo de exposição ao Al. No Capítulo III. 2 analisam-se os efeitos da exposição ao Al na fotossíntese. Verificou-se que o Al afecta negativamente a taxa fotossintética em ambos os genótipos, embora as alterações que o Al provoca nas trocas gasosas e no Ciclo de Calvin sejam dependentes do genótipo. Verificou-se também que os danos no genótipo sensível surgem mais cedo do que no genótipo tolerante, mas que ambos apresentam susceptibilidade ao Al após exposição de longo termo. Por fim, no Capítulo IV são apresentadas as conclusões da Tese de Doutoramento.

Study of multiferroic materials

The present PhD work aims the research and development of materials that exhibit multiferroic properties, in particular having a significant interaction between ferromagnetism and ferroelectricity; either directly within an intrinsic single phase or by combining extrinsic materials, achieving the coupling of properties through mechanic phenomena of the respective magnetostriction and piezoelectricity. These hybrid properties will allow the cross modification of magnetic and electric polarization states by the application of cross external magnetic and/or electric fields, giving way to a vast area for scientific investigation and potential technological applications in a new generation of electronic devices, such as computer memories, signal processing, transducers, sensors, etc. Initial experimental work consisted in chemical synthesis of nano powders oxides by urea pyrolysis method: A series of ceramic bulk composites with potential multiferroic properties comprised: of LuMnO3 with La0.7Sr0.3MnO3 and BaTiO3 with La0.7Ba0.3MnO3; and a series based on the intrinsic multiferroic LuMn1-zO3 phase modified with of Manganese vacancies. The acquisition of a new magnetron RF sputtering deposition system, in the Physics Department of Aveiro University, contributed to the proposal of an analogous experimental study in multiferroic thin films and multilayer samples. Besides the operational debut of this equipment several technical upgrades were completed like: the design and construction of the heater electrical contacts; specific shutters and supports for the magnetrons and for the substrate holder and; the addition of mass flow controllers, which allowed the introduction of N2 or O2 active atmosphere in the chamber; and the addition of a second RF generator, enabling co-deposition of different targets. Base study of the deposition conditions and resulting thin films characteristics in different substrates was made from an extensive list of targets. Particular attention was given to thin film deposition of magnetic phases La1-xSrxMnO3, La1-xBaxMnO3 and Ni2+x-yMn1-xGa1+y alloy, from the respective targets: La0.7Sr0.3MnO3, La0.7Ba0.3MnO3; and NiGa with NiMn. Main structural characterization of samples was performed by conventional and high resolution X-Ray Diffraction (XRD); chemical composition was determined by Electron Dispersion Spectroscopy (EDS); magnetization measurements recur to a Vibrating Sample Magnetometer (VSM) prototype; and surface probing (SPM) using Magnetic-Force (MFM) and Piezo-Response (PFM) Microscopy. Results clearly show that the composite bulk samples (LuM+LSM and BTO+LBM) feat the intended quality objectives in terms of phase composition and purity, having spurious contents below 0.5 %. SEM images confirm compact grain packaging and size distribution around the 50 nm scale. Electric conductivity, magnetization intensity and magneto impedance spreading response are coherent with the relative amount of magnetic phase in the sample. The existence of coupling between the functional phases is confirmed by the Magnetoelectric effect measurements of the sample “78%LuM+22%LSM” reaching 300% of electric response for 1 T at 100 kHz; while in the “78%BTO+22%LBM” sample the structural transitions of the magnetic phase at ~350 K result in a inversion of ME coefficient the behavior. A functional Magneto-Resistance measurement system was assembled from the concept stage until the, development and operational status; it enabled to test samples from 77 to 350 K, under an applied magnetic field up to 1 Tesla with 360º horizontal rotation; this system was also designed to measure Hall effect and has the potential to be further upgraded. Under collaboration protocols established with national and international institutions, complementary courses and sample characterization studies were performed using Magneto-Resistance (MR), Magneto-Impedance (MZ) and Magneto-Electric (ME) measurements; Raman and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS); SQUID and VSM magnetization; Scanning Electron Microscopy (SEM) and Rutherford Back Scattering (RBS); Scan Probe Microscopy (SPM) with Band Excitation Probe Spectroscopy (BEPS); Neutron Powder Diffraction (NPD) and Perturbed Angular Correlations (PAC). Additional collaboration in research projects outside the scope of multiferroic materials provided further experience in sample preparation and characterization techniques, namely VSM and XPS measurements were performed in cubane molecular complex compounds and enable to identify the oxidation state of the integrating cluster of Ru ions; also, XRD and EDS/SEM analysis of the acquired targets and substrates implied the devolution of some items not in conformity with the specifications. Direct cooperation with parallel research projects regarding multiferroic materials, enable the assess to supplementary samples, namely a preliminary series of nanopowder Y1-x-yCaxØyMn1O3 and of Eu0.8Y0.2MnO3, a series of micropowder composites of LuMnO3 with La0.625Sr0.375MnO3 and of BaTiO3 with hexagonal ferrites; mono and polycrystalline samples of Pr1-xCaxMnO3, La1-xSrxMnO3 and La1-xCaxMnO3.