UV-damage-mediated induction of homologous recombination in Arabidopsis is dependent on photosynthetically active radiation

Plants are continuously subjected to UV-B radiation (UV-B; 280–320 nm) as a component of sunlight causing damage to the genome. For elimination of DNA damage, a set of repair mechanisms, mainly photoreactivation, excision, and recombination repair, has evolved. Whereas photoreactivation and excision repair have been intensely studied during the last few years, recombination repair, its regulation, and its interrelationship with photoreactivation in response to UV-B-induced DNA damage is still poorly understood. In this study, we analyzed somatic homologous recombination in a transgenic Arabidopsis line carrying a β-glucuronidase gene as a recombination marker and in offsprings of crosses of this line with a photolyase deficient uvr2–1 mutant. UV-B radiation stimulated recombination frequencies in a dose-dependent manner correlating linearly with cyclobutane pyrimidine dimer (CPD) levels. Genetic deficiency for CPD-specific photoreactivation resulted in a drastic increase of recombination events, indicating that homologous recombination might be directly involved in eliminating CPD damage. UV-B irradiation stimulated recombination mainly in the presence of photosynthetic active radiation (400–700 nm) irrespective of photolyase activities. Our results suggest that UV-B-induced recombination processes may depend on energy supply derived from photosynthesis.

Initiation of clement surface conditions on the earliest Earth

In the beginning the surface of the Earth was extremely hot, because the Earth as we know it is the product of a collision between two planets, a collision that also created the Moon. Most of the heat within the very young Earth was lost quickly to space while the surface was still quite hot. As it cooled, the Earth's surface passed monotonically through every temperature regime between silicate vapor to liquid water and perhaps even to ice, eventually reaching an equilibrium with sunlight. Inevitably the surface passed through a time when the temperature was around 100°C at which modern thermophile organisms live. How long this warm epoch lasted depends on how long a thick greenhouse atmosphere can be maintained by heat flow from the Earth's interior, either directly as a supplement to insolation, or indirectly through its influence on the nascent carbonate cycle. In both cases, the duration of the warm epoch would have been controlled by processes within the Earth's interior where buffering by surface conditions played little part. A potentially evolutionarily significant warm period of between 105 and 107 years seems likely, which nonetheless was brief compared to the vast expanse of geological time.

Architecture and mechanism of the light-harvesting apparatus of purple bacteria

Photosynthetic organisms fuel their metabolism with light energy and have developed for this purpose an efficient apparatus for harvesting sunlight. The atomic structure of the apparatus, as it evolved in purple bacteria, has been constructed through a combination of x-ray crystallography, electron microscopy, and modeling. The detailed structure and overall architecture reveals a hierarchical aggregate of pigments that utilizes, as shown through femtosecond spectroscopy and quantum physics, elegant and efficient mechanisms for primary light absorption and transfer of electronic excitation toward the photosynthetic reaction center.

Ultraviolet-induced movement of the human DNA repair protein, Xeroderma pigmentosum type G, in the nucleus.

Xeroderma pigmentosum type G (XPG) is a human genetic disease exhibiting extreme sensitivity to sunlight. XPG patients are defective XPG endonuclease, which is an enzyme essential for DNA repair of the major kinds of solar ultraviolet (UV)-induced DNA damages. Here we describe a novel dynamics of this protein within the cell nucleus after UV irradiation of human cells. Using confocal microscopy, we have localized the immunofluorescent, antigenic signal of XPG protein to foci throughout the cell nucleus. Our biochemical studies also established that XPG protein forms a tight association with nuclear structure(s). In human skin fibroblast cells, the number of XPG foci decreased within 2 h after UV irradiation, whereas total nuclear XPG fluorescence intensity remained constant, suggesting redistribution of XPG from a limited number of nuclear foci to the nucleus overall. Within 8 h after UV, most XPG antigenic signal was found as foci. Using beta-galactosidase-XPG fusion constructs (beta-gal-XPG) transfected into HeLa cells, we have identified a single region of XPG that is evidently responsible both for foci formation and for the UV dynamic response. The fusion protein carrying the C terminus of XPG (amino acids 1146-1185) localized beta-gal specific antigenic signal to foci and to the nucleolus regions. After UV irradiation, antigenic beta-gal translocated reversibly from the subnuclear structures to the whole nucleus with kinetics very similar to the movements of XPG protein. These findings lead us to propose a model in which distribution of XPG protein may regulate the rate of DNA repair within transcriptionally active and inactive compartments of the cell nucleus.

Mutagenic specificity of solar UV light in nucleotide excision repair-deficient rodent cells.

To investigate the role of nucleotide excision repair (NER) in the cellular processing of carcinogenic DNA photoproducts induced by defined, environmentally relevant portions of the solar wavelength spectrum, we have determined the mutagenic specificity of simulated sunlight (310-1100 nm), UVA (350-400 nm), and UVB (290-320 nm), as well as of the "nonsolar" model mutagen 254-nm UVC, at the adenine phosphoribosyltransferase (aprt) locus in NER-deficient (ERCC1) Chinese hamster ovary (CHO) cells. The frequency distributions of mutational classes induced by UVB and by simulated sunlight in repair-deficient CHO cells were virtually identical, each showing a marked increase in tandem CC-->TT transitions relative to NER-proficient cells. A striking increase in CC-->TT events was also previously documented for mutated p53 tumor-suppressor genes from nonmelanoma tumors of NER-deficient, skin cancer-prone xeroderma pigmentosum patients, compared to normal individuals. The data therefore indicate that the aprt gene in NER-deficient cultured rodent cells irradiated with artificial solar light generates the same distinctive "fingerprint" for sunlight mutagenesis as the p53 locus in NER-deficient humans exposed to natural sunlight in vivo. Moreover, in strong contrast to the situation for repair-component CHO cells, where a significant role for UVA was previously noted, the mutagenic specificity of simulated sunlight in NER-deficient CHO cells and of natural sunlight in humans afflicted with xeroderma pigmentosum can be entirely accounted for by the UVB portion of the solar wavelength spectrum.

Evolutionary importance for the membrane enhancement of the production of vitamin D3 in the skin of poikilothermic animals.

The photoproduction of vitamin D in the skin was essential for the evolutionary development of terrestrial vertebrates. During exposure to sunlight, previtamin D3 formed in the skin is isomerized to vitamin D3 (calciol) by a temperature-dependent process. Since early land vertebrates were poikilothermic, the relatively slow conversion of previtamin D3 to vitamin D3 at ambient temperature put them at serious risk for developing vitamin D deficiency, thus leading to a poorly mineralized skeleton that could have ultimately halted further evolutionary development of vertebrates on land. We evaluated the rate of isomerization of previtamin D3 to vitamin D3 in the skin of iguanas and found the isomerization rate was enhanced by 1100% and 1700% at 25 degrees C and 5 degrees C, respectively. It is likely that the membrane entrapment of previtamin D3 in its s-cis,s-cis conformation is responsible for the markedly enhanced conversion of previtamin D3 to vitamin D3. The membrane-enhanced production of vitamin D3 ensures the critical supply of vitamin D3 to poikilothermic animals such as iguanas.

Encapsulação de colecalciferol (vitamina D3) por spray chilling

A indústria de alimentos está constantemente desenvolvendo produtos que fornecem, além de nutrientes, benefícios adicionais à saúde, tais como os enriquecidos com vitaminas. A vitamina D3 (colecalciferol) é sintetizada na pele durante a exposição da luz solar, controla a homeostase de cálcio e fósforo, metabolismo ósseo, pressão arterial e reabsorção renal de cálcio. O processo de microencapsulação vem sendo bastante aplicado em alimentos e um dos objetivos principais é o controle da liberação do agente ativo no momento e local desejado. A tecnologia de spray chilling é interessante para a microencapsulação de vitaminas lipossolúveis. O objetivo deste trabalho foi microencapsular vitamina D3, utilizando o método de spray chilling para a produção das micropartículas lipídicas sólidas (MLS). Para produção das MLS utilizou-se gordura vegetal com ponto de fusão em torno de 48 °C como carreador. Três tratamentos foram estabelecidos: sem aditivos (T1), com adição de 1% de cera de abelha (T2) e com 1% de lecitina de soja (T3). As micropartículas foram caracterizadas quanto à morfologia por microscopia eletrônica de varredura, tamanho médio por difração a laser, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e foi analisada a estabilidade da vitamina D3 durante o armazenamento a 10 e 25 °C, por meio de quantificações periódicas em cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). As micropartículas obtidas foram esféricas, semelhantes morfologicamente e com distribuição monocaudal de partículas. O tamanho médio das partículas variou em função dos seus ingredientes, sendo que as micropartículas produzidas apenas com vitamina e gordura foram menores em relação às demais (83,0% < 100 µm). A espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) demonstrou que não ocorreu interação entre os ingredientes. A estabilidade da vitamina D3 encapsulada foi satisfatória ao longo de 65 dias com valores superiores a 87% para os três tratamentos e a temperatura apresentou influência na estabilidade. As MLS produzidas com cera apresentaram melhores resultados de estabilidade de vitamina D3 com valores de 90,18 ± 2,23 % após 65 dias de estocagem. Esses resultados são promissores e demostram a viabilidade da técnica de spray chilling na produção de MLS carregadas de vitamina D3, possibilitando uma futura aplicação em alimentos.

Reutilização de baterias automotivas como fonte alternativa de energia.

Atualmente um dos principais objetivos na área de pesquisa tecnológica é o desenvolvimento de soluções em favor do Meio Ambiente. Este trabalho tem por objetivo demonstrar a reutilização e consequentemente o aumento da vida útil de uma bateria Chumbo-Ácido, comumente instaladas em veículos automóveis, bem como beneficiar locais e usuários remotos onde o investimento na instalação de linhas de transmissão se torna inviável geográfica e economicamente, utilizando a luz solar como fonte de energia. No entanto a parte mais suscetível a falhas são as próprias baterias, justamente pela vida útil delas serem pequenas (em torno de 3 anos para a bateria automotiva) em comparação com o restante do sistema. Considerando uma unidade que já foi usada anteriormente, a possibilidade de falhas é ainda maior. A fim de diagnosticar e evitar que uma simples bateria possa prejudicar o funcionamento do sistema como um todo, o projeto considera a geração de energia elétrica por células fotovoltaicas e também contempla um sistema microcontrolado para leitura de dados utilizando o microcontrolador ATmega/Arduino, leitura de corrente por sensores de efeito hall da Allegro Systems, relés nas baterias para abertura e fechamento delas no circuito e um sistema de alerta para o usuário final de qual bateria está em falha e que precisa ser reparada e/ou trocada. Esse projeto foi montado na Ilha dos Arvoredos SP, distante da costa continental em aproximadamente 2,0km. Foram instaladas células solares e um banco de baterias, a fim de estudar o comportamento das baterias. O programa pôde diagnosticar e isolar uma das baterias que estava apresentando defeito, a fim de se evitar que a mesma viesse a prejudicar o sistema como um todo. Por conta da dificuldade de locomoção imposta pela geografia, foi escolhido o cartão SD para o armazenamento dos dados obtidos pelo Arduino. Posteriormente os dados foram compilados e analisados. A partir dos resultados apresentados podemos concluir que é possível usar baterias novas e baterias usadas em um mesmo sistema, de tal forma que se alguma das baterias apresentar uma falha o sistema por si só isolará a unidade.

Potencial dos biflavonóides de Araucaria angustifolia (Bert.) O. Kuntze como antioxidantes e fotoprotetores

A Araucaria angustifolia é uma conífera endêmica das regiões sul e sudeste do Brasil sendo considerada uma espécie em extinção devido ao extenso extrativismo madeireiro. Atualmente, existem inúmeros projetos visando o reflorestamento e o uso sustentável deste pinheiro. Em vista destes pontos, o estudo das propriedades dos componentes das folhas com o intuito da utilização destes com fins comerciais tornou-se de extrema importância. As suas folhas foram submetidas à extração com solventes e foram identificados seis biflavonóides majoritários, dentre estes a amentoflavona e a ginkgetina, que são apontados como agentes contra inflamações e artrites. A fração rica de biflavonóides (BFF) extraída da araucaria foi testada frente a sua atividade em proteger contra danos em biomoléculas provocadas por espécies reativas de oxigênio, capacidade em quelar metais e proteção contra raios UV. A capacidade do BFF em proteger contra danos provocados por espécies reativas de oxigênio foi comparado com compostos conhecidamente antioxidantes, como o α-tocoferol, Trolox®, quercetina, rutina e com padrões de biflavonóides, a amentoflavona e ginkgetina. O BFF demonstrou que possui uma constante de supressão do 1O2 (50 x 106 M-1s-1), superior ao da quercetina (9 x 106 M-1s-1) e foi o mais eficiente na proteção contra quebras de simples fita em DNA plasmidial, provocado por esta espécie reativa. Ainda em relação à proteção de DNA plasmidial o BFF foi capaz de proteger também contra estes danos provocados através da reação de Fenton, apesar de não demonstrar a mesma eficiência da quercetina que mostrou ser um potente protetor destes danos. O BFF protegeu contra lipoperoxidação em lipossomos de fosfatidilcolina induzida por raios UV e reação de Fenton. Em análises realizadas com espectrometria de massas foi observada a formação de complexos destes biflavonóides com íons metálicos como ferro, cobre e alumínio que possuem um papel importante na formação de radicais livres. Em relação à capacidade fotoprotetora do BFF, este inibiu a formação de dímeros de pirimidina que são apontados como causadores de câncer de pele induzidos, principalmente por radiação UV-B. Esta ação protetora foi superior àquela conferida ao p-metoxicinamato de octila, um conhecido fotoprotetor. Com o intuito de permitir a solubilização do BFF em soluções aquosas e assim, avaliar a ação do BFF em células, incorporou-se o BFF em ciclodextrina. Essa inclusão favoreceu a incorporação de BFF em células CV1-P na concentração aproximada de 0,4 µg/ml após 24 horas de incubação. Essa concentração incorporada não demonstrou ser tóxica para as células no teste com MTT. Assim, o BFF tem despertado grande interesse em relação ao seu potencial na utilização nas mais variadas áreas como cosmética, alimentos e fitoterápicos.

Visibility of sparkle in metallic paints

For suitable illumination and observation conditions, sparkles may be observed in metallic coatings. The visibility of these sparkles depends critically on their intensity, and on the paint medium surrounding the metallic flakes. Based on previous perception studies from other disciplines, we derive equations for the threshold for sparkles to be visible. The resulting equations show how the visibility of sparkles varies with the luminosity and distance of the light source, the diameter of the metallic flakes, and the reflection properties of the paint medium. The predictions are confirmed by common observations on metallic sparkle. For example, under appropriate conditions even metallic flakes as small as 1 μm diameter may be visible as sparkle, whereas under intense spot light the finer grades of metallic coatings do not show sparkle. We show that in direct sunlight, dark coarse metallic coatings show sparkles that are brighter than the brightest stars and planets in the night sky. Finally, we give equations to predict the number of visually distinguishable flake intensities, depending on local conditions. These equations are confirmed by previous results. Several practical examples for applying the equations derived in this article are provided.

Improving the photoactivity of bismuth vanadate thin film photoanodes through doping and surface modification strategies

Currently, one of the most attractive and desirable ways to solve the energy challenge is harvesting energy directly from the sunlight through the so-called artificial photosynthesis. Among the ternary oxides based on earth–abundant metals, bismuth vanadate has recently emerged as a promising photoanode. Herein, BiVO4 thin film photoanodes have been successfully synthesized by a modified metal-organic precursor decomposition method, followed by an annealing treatment. In an attempt to improve the photocatalytic properties of this semiconductor material for photoelectrochemical water oxidation, the electrodes have been modified (i) by doping with La and Ce (by modifying the composition of the BiVO4 precursor solution with the desired concentration of the doping element), and (ii) by surface modification with Au nanoparticles potentiostatically electrodeposited. La and Ce doping at concentrations of 1 and 2 at% in the BiVO4 precursor solution, respectively, enhances significantly the photoelectrocatalytic performance of BiVO4 without introducing important changes in either the material structure or the electrode morphology, according to XRD and SEM characterization. In addition, surface modification of the electrodes with Au nanoparticles further enhances the photocurrent as such metallic nanoparticles act as co-catalysts, promoting charge transfer at the semiconductor/solution interface. The combination of these two complementary ways of modifying the electrodes has resulted in a significant increase in the photoresponse, facilitating their potential application in artificial photosynthesis devices.

Argamassas de auto-limpeza : da formulação às aplicações

Atualmente assiste-se a um grave problema de salubridade visual das cidades, designadamente no espaço edificado/ construído. A sujidade é uma ameaça que, junto com os graffitis, tem contribuído para a degradação precoce dos espaços urbanos. A fim de se enfrentar este problema, que tem vindo a proliferar nas cidades, um pouco por todo o mundo, a presente dissertação de mestrado ambiciona contribuir para a sistematização da informação existente sobre a produção e caracterização de argamassas de auto-limpeza. As argamassas de auto-limpeza são produzidas por uma de duas formas: com a adição de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2) na sua matriz ou com a aplicação de um filme fino à base de TiO2 na sua superfície. Esta segunda é apontada como a técnica mais eficaz e económica. Salienta-se o facto do TiO2 ser um dos nanomateriais mais utilizados na construção pelas suas propriedades fotocatalíticas que o capacitam como um dos mais exímios fotocatalisadores, aquando da fotocatálise heterogénea. É graças ao processo de fotodegradação química da fotocatálise, que na presença de luz solar e da ação da água, que o TiO2 é ativado, desencadeando reações químicas que aumentam a eficácia e eficiência fotocatalítica. Analisou-se um conjunto de trabalhos de investigação recentes que comprovam que o uso das argamassas de auto-limpeza é adequado e benéfico em intervenções em edifícios novos como em obras de conservação e reabilitação de edifícios antigos. Além de reduzirem os investimentos em obras de limpeza, manutenção/conservação e reabilitação, prolongam a conservação das fachadas e melhoram os níveis da qualidade do ar. Apesar do crescente número de patentes pedidas e concedidas nesta área, as normas aplicáveis ainda não se encontram uniformizadas. Nesse sentido, a experiência do Japão deve ser tida como exemplo para que os restantes países desenvolvam de forma consensual as suas próprias normas e patentes, permitindo, futuramente, conferir maior credibilidade, segurança no uso dos nanomateriais e uma maior permeabilidade no setor da construção. Elencam-se alguns nano-produtos à base de nano TiO2 comercializados que têm vindo a ser aplicados sobretudo na China, Japão e na Alemanha.

Halogen deposition in polar snow and ice

The atmospheric chemistry of iodine and bromine in polar regions is of interest due to the key role of halogens in many atmospheric processes, particularly tropospheric ozone destruction. Bromine is emitted from the open ocean but is enriched above first-year sea ice during springtime bromine explosion events, whereas iodine is emitted from biological communities hosted by sea ice. It has been previously demonstrated that bromine and iodine are present in Antarctic ice over glacial-interglacial cycles. Here we investigate seasonal variability of bromine and iodine in polar snow and ice, to evaluate their emission, transport and deposition in Antarctica and the Arctic and better understand potential links to sea ice. We find that bromine enrichment (relative to sea salt content) and iodine concentrations in polar ice do vary seasonally in Arctic snow and Antarctic ice and we relate such variability to satellite-based observations of tropospheric halogen concentrations. Peaks of bromine enrichment in Arctic snow and Antarctic ice occur in spring and summer, when sunlight is present. Iodine concentrations are largest in winter Antarctic ice strata, contrary to contemporary observations of summer maxima in iodine emissions.

... Complete works of Guy de Maupassant ...

v. 1. The window, and short stories.--v. 2. Strong as death, Useless beauty, and short stories.--v. 3. Afloat, In the sunlight, The windering life, The Rondoli sister, and short stories.--v. 4. Pierre and Jean, Ball-of-Tallow, and short stories.--v. 5. Belami, Mademoiselle Pearl, and short stories.--v. 6. A life, unedited stories not found in other editions.--v. 7. Our heart, Sundays of a Parisian.--v. 8. Mont-Oriol, three plays, Yvette, and three short stories.--v. 9. Poetry, Allouma, and short stories.