Distinct Unfolding and Refolding Pathways of Ribonuclease A Revealed by Heating and Cooling Temperature Jumps

Heating and cooling temperature jumps (T-jumps) were performed using a newly developed technique to trigger unfolding and refolding of wild-type ribonuclease A and a tryptophan-containing variant (Y115W). From the linear Arrhenius plots of the microscopic folding and unfolding rate constants, activation enthalpy (ΔH#), and activation entropy (ΔS#) were determined to characterize the kinetic transition states (TS) for the unfolding and refolding reactions. The single TS of the wild-type protein was split into three for the Y115W variant. Two of these transition states, TS1 and TS2, characterize a slow kinetic phase, and one, TS3, a fast phase. Heating T-jumps induced protein unfolding via TS2 and TS3; cooling T-jumps induced refolding via TS1 and TS3. The observed speed of the fast phase increased at lower temperature, due to a strongly negative ΔH# of the folding-rate constant. The results are consistent with a path-dependent protein folding/unfolding mechanism. TS1 and TS2 are likely to reflect X-Pro114 isomerization in the folded and unfolded protein, respectively, and TS3 the local conformational change of the β-hairpin comprising Trp115. A very fast protein folding/unfolding phase appears to precede both processes. The path dependence of the observed kinetics is suggestive of a rugged energy protein folding funne

Internal structure of chlorosomes from brown-colored Chlorobium species and the role of carotenoids in their assembly

Chlorosomes are the main light harvesting complexes of green photosynthetic bacteria. Recently, a lamellar model was proposed for the arrangement of pigment aggregates in Chlorobium tepidum chlorosomes, which contain bacteriochlorophyll (BChl) c as the main pigment. Here we demonstrate that the lamellar organization is also found in chlorosomes from two brown-colored species (Chl. phaeovibrioides and Chl. phaeobacteroides) containing BChl e as the main pigment. This suggests that the lamellar model is universal among green sulfur bacteria. In contrast to green-colored Chl. tepidum, chlorosomes from the brown-colored species often contain domains of lamellar aggregates that may help them to survive in extremely low light conditions. We suggest that carotenoids are localized between the lamellar planes and drive lamellar assembly by augmenting hydrophobic interactions. A model for chlorosome assembly, which accounts for the role of carotenoids and secondary BChl homologs, is presented

Pressure-jump-induced kinetics reveals a hydration dependent folding/unfolding mechanism of ribonuclease A

Pressure-jump (p-jump)-induced relaxation kinetics was used to explore the energy landscape of protein folding/unfolding of Y115W, a fluorescent variant of ribonuclease A. Pressure-jumps of 40MPa amplitude (5ms dead-time) were conducted both to higher (unfolding) and to lower (folding) pressure, in the range from 100 to 500MPa, between 30 and 50°C. Significant deviations from the expected symmetrical protein relaxation kinetics were observed. Whereas downward p-jumps resulted always in single exponential kinetics, the kinetics induced by upward p-jumps were biphasic in the low pressure range and monophasic at higher pressures. The relative amplitude of the slow phase decreased as a function of both pressure and temperature. At 50°C, only the fast phase remained. These results can be interpreted within the framework of a two-dimensional energy surface containing a pressure- and temperature-dependent barrier between two unfolded states differing in the isomeric state of the Asn-113–Pro-114 bond. Analysis of the activation volume of the fast kinetic phase revealed a temperature-dependent shift of the unfolding transition state to a larger volume. The observed compensation of this effect by glycerol offers an explanation for its protein stabilizing effect

Design and synthesis of short antimicrobial peptides for plant protection. Study of their mode of action

Aquesta tesi doctoral està basada en el desenvolupament de nous agents antimicrobians derivats del pèptid híbrid cecropina A-melitina WKLFKKILKVL-NH2 (Pep3) que siguin sostenibles i útils per al control de malalties de plantes. Es van dissenyar i sintetitzar més de 133 anàlegs de Pep3 mitjançant química combinatòria. Es van obtenir anàlegs de Pep3 amb una elevada activitat contra fitopatògens i que presentaven baixa toxicitat. Els millors anàlegs van presentar eficàcies comparables amb pesticides de referència en la prevenció d'infeccions causades per fitopatògens. Es va estudiar el mecanisme d'acció de KKLFKKILKYL-NH2 (BP100) investigant la seva interacció amb models de membrana mitjançant tècniques espectroscòpiques. Es va observar la capacitat de BP100 a induir la permeabilització, la neutralització, i l'agregació de vesícules lipídiques aniòniques a una determinada concentració llindar. Es va deduir una equació que relaciona la CMI d'un pèptid antimicrobià amb la constant de partició i la concentració llindar en la membrana.

La transformació del paisatge litoral de la Costa Brava: Anàlisi de l'evolució (1956-2003), diagnosi de l'estat actual i prognosi de futur

En la tesi es presenta una anàlisi de l'evolució dels canvis succeïts en el paisatge costaner de la Costa Brava (22 municipis litorals) en els darrers cinquanta anys (1956-2003); un estudi de la seva estructura ecopaisatgística, actual i passada, amb una especial èmfasi en la diagnosi de les conseqüències geoambientals de l'esclat urbanístic iniciat a la dècada de 1960, i s'ha determinat quina ha estat la tendència de canvi en els darrers vint-i-cinc anys la qual s'ha utilitzat per a elaborar models explicatius de la dinàmica territorial seguida i projectar-los cap al futur tot dissenyant escenaris probables. A les Bases teòriques s'exposa en quina parcel·la del coneixement científic es situa aquesta recerca i es repassa l'evolució dels diferents corrents i enfocaments que han precedit, dins la Ciència Geogràfica, els estudis sobre transformació del paisatge. Es posa especial en els principis i metodologies que plantegen les dues escoles d'anàlisi del paisatge en que es basa aquesta tesi: la Landscape Ecology i la estructurada a l'entorn del programa internacional Land Use and Land Cover Change (LUCC). S'ha dissenyat una pauta metodològica per a l'anàlisi paisatgística d'un territori a diferents escales: des de l'àmbit regional de tota la Costa Brava (66.230 ha), on es poden detectar les tendències generals, fins l'estudi detallat a escala local, on s'ha pres com a àrea d'estudi tres municipis del centre de la Costa Brava (6.960 Ha): Palamós, Calonge i Castell-Platja d'Aro. Els principals resultats obtinguts són els següents: Una cartografia d'usos i cobertes del sòl de tres períodes temporals i la conseqüent interpretació espacial per a cada etapa: 1957 (situació preturística), 1980 (inici de les actuacions dels ajuntaments democràtics) i 2003 (actualitat). Una anàlisi quantitativa de la transformació del paisatge i de les relacions espacials associades al canvi, a partir de la cartografia d'usos i cobertes del sòl dels tres períodes mapificats (1956, 1980, 2003). Amb l'objectiu d'arribar a definir quina ha estat la dinàmica dels canvis ocorreguts al llarg dels darrers gairebé cinquanta anys. Una anàlisi de l'estructura del mosaic paisatgístic de cadascun dels talls temporals per mitjà de l'aplicació dels principals índexs de l'Ecologia del Paisatge. S'ha analitzat la geometria de la conversió dels usos del sòl i s'han posat de manifest les repercussions ecològiques i paisatgístiques d'aquests canvis. Per una banda, a partir del càlcul i interpretació dels índexos esmentats s'ha analitzat l'evolució de la morfologia i la distribució territorial dels quatre principals usos i cobertes del sòl de la Costa Brava. Per l'altra, per a la Costa Brava centre s'ha analitzat l'estat dels dos sistemes naturals del litoral amb més pressió antròpica: la franja estrictament costanera i les masses forestals. Respecte als tres municipis de la Costa Brava centre s'han tingut en compte en l'anàlisi de l'evolució del paisatge a escala local, les actuacions desenvolupades en l'àmbit urbanístic municipal i les seves conseqüències paisatgístiques i ambientals. A partir de la informació ja processada, s'han detectat les tendències de canvi a partir de models de canvi d'usos i cobertes del sòl. S'han incorporat també els factors biofísics i antròpics, socials i econòmics, condicionants i responsables d'una determinada utilització del territori en cadascun dels tres períodes. Mitjançant l'anàlisi multivariable s'ha intentat descobrir el conjunt de factors que influencien en la taxa i el patró espacial de canvi d'usos i les seves conseqüències territorials. Finalment s'ha aplicat un model de simulació, basat en els automatismes cel·lulars de Markov, per tal de projectar les tendències de canvi i plantejar escenaris futurs, una eina bàsica per a la planificació futura del territori i per al control de les problemàtiques ambientals. Aquestes mesures serveixen per a definir, per a la Costa Brava centre, un patró espacial dels canvis d'usos del sòl a nivell local, i, per al conjunt de la Costa Brava, per a predir, mitjançant models de simulació quantitativa, els possibles desenvolupaments i per estimar els impactes.

Espaços públicos e percursos de continuidade nas cidades contemporâneas. Cidades mais atractivas e vividas. O caso da cidade do Funchal

The article is a reflective analysis of the usage of the city and its public spaces, based on a study of the city of Funchal, in Madeira. Today, the city centre tackles the falling rate of its active user risking the disappearance of its public space usage, with the relocation of its leisure spaces to less central areas, due to the appearance of new interior spaces which offer the public the same services as the traditional outdoor ones. It is therefore imperative to make the city attractive and lively. The text presents the city of Funchal as it came into the XXI century, mentioning, in the context of urban requalification or revitalization, the different forms of use and preservation of open spaces.

Reabilitação de edifícios habitacionais com valor patrimonial : o caso do centro histórico de Guimarães

A presente dissertação centra-se no tema “reabilitação de edifícios habitacionais com valor patrimonial – o caso do centro histórico de Guimarães“ Com o passar dos anos tem-se feito, cada vez mais, um esforço para tentar combater as áreas degradadas das cidades e colmatar lacunas referentes às ações tomadas nesse sentido. É necessária a intervenção dos Arquitetos que, através dos seus conhecimentos e poderes, têm a obrigação de manter a história da Arquitetura intacta no tempo. Esta dissertação centra-se em analisar algumas questões inerentes ligadas á reabilitação de edifícios habitacionais, declarando possíveis respostas. As questões vão desde perceber como é que um espaço reabilitado pode ser tão adequado como um espaço pensado de raiz até à questão da utilização de materiais, passando pelo tipo de relacionamento entre o arquiteto e o proprietário, e como os dois protagonistas podem fazer valer as suas ideias em simultâneo. Este trabalho pretende, então, transmitir a importância da reabilitação e preservação dos centros históricos, mostrando que com a reabilitação é possível a sua conservação. Para uma melhor compreensão do tema selecionado, Guimarães apresenta-se como uma cidade que vai ao encontro de todos os pontos referidos até este momento, sendo o seu centro histórico um exemplo de requalificação e conseguindo, com uma metodologia bem determinada, manter todas as origens da cidade, no qual são utilizadas técnicas e materiais tradicionais de construção. A dissertação termina com a análise de cada projeto escolhido para estudo.

Estabilidade e eficácia clínica de formulações cosméticas hidratantes contendo Vitaminas C e E

A adição de diferentes substâncias activas em produtos cosméticos, por exemplo, vitaminas e seus derivados, tem sido bastante frequente. Desta forma, é fundamental avaliar a estabilidade e eficácia de formulações cosméticas que contêm estes ingredientes. O objectivo deste trabalho foi o de avaliar a estabilidade física e a eficácia clínica da hidratação formulações cosméticas com base em pantenol, e contendo tetraisopalmitato de ascorbilo e a-tocoferol. Por isso, as formulações foram desenvolvidas com pantenol (FA), pantenol e tetraisopalmitato de ascorbilo e a-tocoferol (FBC), que foi submetido à análise do comportamento reológico, caracterizando-as como estável. Em seguida, foram subjectivamente e objectivamente analisados ??quanto à eficácia clínica em 25 voluntários por avaliação sensorial e técnicas de bioengenharia cutânea, em termos de teor de água do estrato córneo, a perda de água transepidérmica (TEWL) e microrrelevo da pele, antes e depois de 3 horas de aplicação . As formulações estudadas apresentaram estabilidade aceitável de acordo com os aspectos físicos considerados. Nos estudos de eficácia clínica, ambas as formulações melhoraram significativamente a hidratação da pele e reduziram a TEWL, e também demonstraram uma melhoria no microrrelevo da pele, mas estes resultados não foram estatisticamente significativos. FBC recebeu notas superiores FApor análise sensorial, com melhoria significativa da suavidade da pele, além de ser preferido em intenção de compra.

A rua reconstruída: qualificação do espaço intersticial em habitação colectiva

O facto de existir uma disfuncionalidade entre o espaço e/ou tempo de socialização num contexto citadino levou-me a tentar perceber de que forma é que este desfasamento poderia ser uma consequência directa de um planeamento menos conseguido, onde não existem espaços com uma escala capaz de mediar a cidade e o Homem. Com o desígnio de reconciliar estas duas entidades, optei por centrar a minha investigação num espaço que articula a cidade, materializada pela rua, com o Homem, metaforizado pelo apartamento. Tratando-se portanto, do Espaço Intersticial em Habitação Colectiva (EIeHC). O objectivo de estudo deste trabalho consiste em compreender o EIeHC. Correspondendo o EIeHC, ao espaço, dos edifícios de habitação multi-familiares urbanos, que liga os fogos à via pública. Com esta investigação interessava-me perceber de que forma este espaço poderia ser qualificado com o propósito de estabelecer uma relação de mediação entre cidadão e cidade, passível de ser apropriada e vivida. Mais do que a criação de zonas residuais, interessava-me desenvolver um núcleo habitacional, habitável, capaz de promover a interacção e a cooperação entre vizinhos.

Layer-by-layer electrostatic entrapment of protein molecules on superparamagnetic nanoparticle: new strategy to enhance adsorption capacity and maintain biological activity

There is a recent interest to use inorganic-based magnetic nanoparticles as a vehicle to carry biomolecules for various biophysical applications, but direct attachment of the molecules is known to alter their conformation leading to attenuation in activity. In addition, surface immobilization has been limited to monolayer coverage. It is shown that alternate depositions of negatively charged protein molecules, typically bovine serum albumin (BSA) with a positively charged aminocarbohydrate template such as glycol chitosan (GC) on magnetic iron oxide nanoparticle surface as a colloid, are carried out under pH 7.4. Circular dichroism (CD) clearly reveals that the secondary structure of the entrapped BSA sequential depositions in this manner remains totally unaltered which is in sharp contrast to previous attempts. Probing the binding properties of the entrapped BSA using small molecules (Site I and Site II drug compounds) confirms for the first time the full retention of its biological activity as compared with native BSA, which also implies the ready accessibility of the entrapped protein molecules through the porous overlayers. This work clearly suggests a new method to immobilize and store protein molecules beyond monolayer adsorption on a magnetic nanoparticle surface without much structural alteration. This may find applications in magnetic recoverable enzymes or protein delivery.

Plant roots release phospholipid surfactants that modify the physical and chemical properties of soil

Plant root mucilages contain powerful surfactants that will alter the interaction of soil solids with water and ions, and the rates of microbial processes. The lipid composition of maize, lupin and wheat root mucilages was analysed by thin layer chromatography and gas chromatography-mass spectrometry. A commercially available phosphatidylcholine (lecithin), chemically similar to the phospholipid surfactants identified in the mucilages, was then used to evaluate its effects on selected soil properties. The lipids found in the mucilages were principally phosphatidylcholines, composed mainly of saturated fatty acids, in contrast to the lipids extracted from root tissues. In soil at low tension, lecithin reduced the water content at any particular tension by as much as 10 and 50% in soil and acid-washed sand, respectively. Lecithin decreased the amount of phosphate adsorption in soil and increased the phosphate concentration in solution by 10%. The surfactant also reduced net rates of ammonium consumption and nitrate production in soil. These experiments provide the first evidence we are aware of that plant-released surfactants will significantly modify the biophysical environment of the rhizosphere.

S6K1 is acetylated at lysine 516 in response to growth factor stimulation

The 70kDa ribosomal protein S6 kinase 1 (S6K1) plays important roles in the regulation of protein synthesis, cell growth and metabolism. S6K1 is activated by the phosphorylation of multiple serine and threonine residues in response to stimulation by a variety of growth factors and cytokines. In addition to phosphorylation, we have recently shown that S6K1 is also targeted by lysine acetylation. Here, using tandem mass spectrometry we have mapped acetylation of S6K1 to lysine 516, a site close to the C-terminus of the kinase that is highly conserved amongst vertebrate S6K1 orthologues. Using acetyl-specific K516 antibodies, we show that acetylation of endogenous S6K1 at this site is potently induced upon growth factor stimulation. Although S6K1 acetylation and phosphorylation are both induced by growth factor stimulation, these events appear to be functionally independent. Indeed, experiments using inhibitors of S6K1 activation and exposure of cells to various stresses indicate that S6K1 acetylation can occur in the absence of phosphorylation and vice versa. We propose that K516 acetylation may serve to modulate important kinase-independent functions of S6K1 in response to growth factor signalling.

Nucleolin is regulated both at the level of transcription and translation

Nucleolin is a multi-functional protein that is located to the nucleolus. In tissue Culture cells, the stability of nucleolin is related to the proliferation status of the cell. During development, rat cardiomyocytes proliferate actively with increases in the mass of the heart being due to both hyperplasia and hypertrophy. The timing of this shift in the phenotype of the myocyte from one capable of undergoing hyperplasia to one that can grow only by hypertrophy occurs within 4 days of post-natal development. Thus, cardiomyocytes are an ideal model system in which to study the regulation of nucleolin during growth in vivo. Using Western blot and quantitative RT-PCR (TaqMan) we found that the amount of nucleolin is regulated both at the level of transcription and translation during the development of the cardiomyocyte. However, in cells which had exited the cell cycle and were subsequently given a hypertrophic stimulus, nucleolin was regulated post-transcriptionally. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.