Desenvolvimento e caracterização de filmes a base de isolado protéico de resíduos de corvina (micropogonias furnieri) e óleo de palma

Nas últimas duas décadas, o descarte e o acúmulo de embalagens não biodegradáveis têm agravado os problemas ambientais. Uma das soluções encontradas, particularmente na área de embalagens de alimentos, é o desenvolvimento de filmes a partir de polímeros que possam substituir os materiais sintéticos. Fontes alternativas de proteína, como os resíduos de pescados, tornam-se importante, pois estes representam de 60 a 70% da matéria-prima e são descartados pelas indústrias de filetagem contribuindo com os danos ao meio ambiente. As propriedades funcionais dos filmes biodegradáveis são resultantes das características das macromoléculas utilizadas, das interações entre os constituintes envolvidos na formulação (macromolécula, solvente, plastificante e outros aditivos), dos parâmetros de fabricação (temperatura, tipo de solvente, pH, entre outras), do processo de dispersão da solução filmogênica (pulverização, espalhamento, etc.) e das condições de secagem. Um problema limitante no uso de filmes biodegradáveis a base de proteínas de pescado é a sua susceptibilidade à umidade, devido à hidrofilicidade dos aminoácidos das moléculas de proteína. O objetivo geral do trabalho foi desenvolver e caracterizar filmes a base de isolado proteico de resídeos de corvina (IPC) e óleo de palma (OP). O desenvolvimento dos filmes foi estudado em duas etapas. Neste estudo utilizou-se resíduos de corvina (Micropogonias furnieri) para a obtenção do isolado protéico, glicerol como plastificante e óleo de palma para conferir hidrofobicidade ao filme. Na primeira etapa, o objetivo foi investigar o efeito das concentrações de IPC, de glicerol e do pH sobre as propriedades dos filmes de proteína de resíduos de corvina (Micropogonias furnieri). Os filmes foram avaliados quanto aos parâmetros de cor, opacidade, propriedades mecânicas, espessura, solubilidade em água, permeabilidade de vapor de água (PVA) e propriedades morfológicas. Como resultado foi observado que a opacidade e a luminosidade dos filmes não foram afetados pelas variáveis do processo. Os filmes de IPC ficaram amarelados e opacos. Apresentaramse mais claros quando elaborados com baixas concentrações de IPC e altas concentrações de glicerol nas soluções filmogênicas. A menor solubilidade em água ocorreu nos filmes com pH baixo e menores concentrações de glicerol. Com relação as propriedades mecânicas, os filmes apresentaram alta elongação e sua resistência à tração aumentou quando utilizadas maiores concentrações de IPC, menores concentrações de glicerol e pHs mais baixos.Os filmes apresentaram superficies ásperas e irregulares. Na segunda etapa foram elaborados filmes biodegradáveis de IPC contendo diferentes concentrações de óleo de palma (OP) (10 e 20 g de OP /100g de IPC) e suas propriedades de barreira, mecânicas, físico-químicas, térmicas e morfológicas foram estudadas. A adição de OP aumentou as espessuras dos filmes com 2 e 4% de IPC, no entanto a solubilidade não foi afetada pela adição do OP. Os filmes com 3 e 4% de IPC ficaram menos permeáveis a água quando incorporado 20% de OP nos mesmos. A opacidade dos filmes aumentou com a adição do OP. A incorporação do OP nos filmes resultou em uma diminuição da resistência à tração e no aumento da elongação dos filmes. Nos filmes com 2% de IPC o aumento na elongação foi significativo apenas quando adicionado 20% de OP. O aparecimento de apenas uma temperatura de fusão nos filmes sugeriu uma homogeneidade dos mesmos. A decomposição térmica dos filmes iniciou em torno de 120 -173ºC. Os filmes apresentaram uma superfície descontínua.

Produção de isolado proteico proveniente de subprodutos da indústria de aves em diferentes escalas

A indústria de aves brasileira destaca-se economicamente, onde um total de 12,3 milhões de toneladas foi produzido no país em 2013. Esta produção em larga escala gera considerável volume de subprodutos, chegando até 35% da ave viva. Tais resíduos são convertidos, por processos tradicionais, em produtos de baixo valor comercial, como por exemplo, farinhas. O processo de variação de pH constitui um importante processo alternativo de obtenção de proteínas com melhores características funcionais e nutricionais. Estudar as variáveis do processo, efetuando aumento dimensional, é fundamental para aplicação das tecnologias desenvolvidas no laboratório e posterior definição final de processos industriais. A produção de isolados proteicos seria uma tecnologia atraente no aproveitamento de subprodutos da indústria de frango, convertendo-os em uma ótima fonte proteica, agregando valor ao produto obtido. Este trabalho teve por objetivo produzir isolados proteicos em diferentes escalas, utilizando subprodutos não comestíveis da indústria de frango. Foi estudada a solubilização das proteínas da matéria-prima (MP) para definir pHs de solubilização e de precipitação isoelétrica. A curva apontou um pH alcalino de 11,0 para etapa de solubilização e de 5,25 para etapa de precipitação proteica. As proteínas obtidas foram caracterizadas quanto sua composição proximal, índice de acidez (IA), índice de peróxidos (IP) e substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) além de propriedades funcionais de solubilidade, capacidade de retenção de água (CRA) e capacidade de retenção de óleo (CRO); e nutricionais de digestibilidade proteica. Comparativamente foram analisadas farinhas de vísceras comerciais nos mesmos parâmetros. Um aumento de escala do processo foi realizado e avaliado pelas mesmas respostas do produto da escala laboratorial. Foi obtido um teor proteico de 82 e 85% em escala laboratorial e aumento de escala, respectivamente, e também uma redução lipídica de 75%, e de cinzas de 85%, em relação à MP. A composição proximal das farinhas analisadas ficou entre 67-72% para proteína bruta, 17-22% para lipídios e 9-15% para cinzas. O IA, apresentou valores de 2,2 e 3,1 meq/g de isolado e de 1,6 a 2,0 meq/g de farinha. Já para IP, obteve-se valores de 0,003 a 0,005 meq/g de isolado e de 0,002 a 0,049 meq/g de farinha. Os índices de TBARS apontaram valores de 0,081 e 0,214 mg MA/g de isolado e 0,041 a 0,128 mg MA/g de farinha. A solubilidade das proteínas do isolado apontou 84 e 81% em pH 3 e 11 respectivamente e de 5% em pH 5, já para farinhas variaram de 22 a 31% em pH de 3 a 11. A CRA obtida no isolado foi 3,1 a 16,5 g água/g de proteína e de 3,8 a 10,9 g água/g de proteína nas farinhas. A CRO ficou em 4,2 mL de óleo/g de proteína do isolados e 2,6 mL de óleo/g de proteína da farinhas. Os isolados proteicos apresentaram 92 e 95% de digestibilidade das proteínas, em comparação aos 84% das farinhas comerciais. Os índices acumulados e apresentados neste trabalho concluíram que foi possível aumentar a escala do processo de variação de pH, sem perder qualidade nos índices físico-químicos e de digestibilidade proteica.

Produção de lipidios funcionais por ação de lipase fúngica

A modificação estrutural de óleos e gorduras é uma das principais áreas de interesse de pesquisa em diferentes setores industriais. No caso da indústria de alimentos, a interesterificação é empregada para melhorar propriedades nutricionais e funcionais, em que se obtêm compostos diferentes dos que lhes deram origem. As lipases microbianas são os biocatalisadores mais utilizados industrialmente, por serem mais estáveis, específicas e com propriedades bem mais diversificadas que as lipases de outras fontes. Este trabalho objetivou, primeiramente, a caracterização da gordura da pele de frango (GPF) e sua comparação com óleo de soja, como referência, visando a utilização de GPF em reações de interesterificação. Para isto foram caracterizados quanto aos índices de rancidez hidrolítica e oxidativa, bem como de matéria insaponificável, índices de saponificação, refração e iodo. Foi realizado ainda o fracionamento e perfil de ácidos graxos destes lipídios e suas frações, com o cálculo de seus índices nutricionais. Foi verificado que a GPF apresentou qualidade satisfatória devido aos baixos índices de acidez (0,65 g ácido oleico.100 g -1 ), peróxido (2,14 meq.kg-1 ), p-anisidina (0,70 unidades de absorvância.g-1 ), além de fonte de ácidos graxos mono-insaturados (40%), sendo fonte promissora para estudos de interesterificação. Em um segundo momento o objetivo foi produzir lipídios modificados ricos em ácidos graxos essenciais a partir da gordura da pele de frango e ácidos graxos ramificados, utilizando lipase sn-1,3 específica e interesterificação do tipo acidólise. Foram estudados os fatores concentração de enzima, adição de água, proporção de substratos e tempo, segundo um planejamento experimental fatorial completo 2 4 . As separações analíticas foram executadas em placas de cromatografia de camada delgada, sendo as frações posteriormente extraídas, ressuspensas e injetadas no cromatógrafo a gás. Foi verificado que a adição de água ao meio reacional apresentou efeito significativo (p<0,05) para todos ácidos graxos avaliados dos triacilgliceróis, sendo que para o ácido essencial linoleico (C18:2) o efeito do tempo de reação também foi significativo, sendo verificado que quanto maior o tempo de reação, menor a quantidade de água a ser adicionada. Em um terceiro momento, o objetivo foi produzir éster fenólico a partir do DHCA, além de realizar reações de transesterificação deste éster com tricaprilina. Para a reação de transesterificação, foi utilizado um delineamento composto central rotacional (DCCR) variando a quantidade de enzima, tempo de reação e temperatura sobre a resposta (%) dos reagentes consumidos. A lipase Novozym® 435 de Candida antarctica foi utilizada como catalisador de todas reações. Foi verificado que a maior produção de éster (50%) ocorreu em oito dias. Nas reações de transesterificação, as relações molares em que houve maior consumo do éster produzido foram 1:5 e 1:10, sendo obtidos 21,1% e 29,6% de residual de dihidrocafeato de octila, respectivamente em 24 h. Foi observado que em altas temperaturas e tempo superior a 26 h, houve o menor residual de dihidrocafeato de octila (18,2%). Foram identificados três diferentes compostos fenólicos, contendo em sua estrutura dihidrocafeato de octila e ácido caprílico.

Isolado protéico de farelo de arroz: obtenção, propriedades funcionais e aplicação

O arroz é o segundo cereal mais produzido no mundo e para que ele seja consumido é necessário o processo de beneficiamento, onde é retirada a casca, e com o polimento, o farelo. O farelo, após a retirada do óleo, é utilizado para alimentação animal, mas como corresponde a 8% do grão, são necessárias novas alternativas para o uso do mesmo, uma vez que contém em torno de 17% de proteína. As proteínas do farelo de arroz são consideradas de alta qualidade, hipoalergênicas e anticancerígenas. Devido ao excesso de fibras presentes no farelo, este não é utilizado diretamente na alimentação humana, podendo ser usado como fonte para a obtenção de extratos, concentrados ou isolados. A obtenção do isolado protéico pode ser por via química, que consiste na extração alcalina ou ácida, seguida de precipitação no ponto isoelétrico ou via enzimática, com o uso de enzimas amilolíticas, hemicelulases e carboidrases para a separação das proteínas. O objetivo deste estudo foi obter um isolado protéico a partir de farelo de arroz visando a inclusão deste em produto de panificação. Foi obtido isolado protéico pelo método químico que foi analisado pelo rendimento protéico, pelas propriedades funcionais, perfil aminoacídico, eletroforese e características térmicas. O isolado foi adicionado em bolos em diferentes concentrações sendo avaliado pelas características tecnológicas e sensoriais. O isolado protéico do farelo de arroz (IPFA) que apresentou maior rendimento protéico foi o obtido pelo método químico, com o farelo de granulometria de 42 mesh e desengordurado. Em relação às propriedades funcionais, foi verificado que o IPFA possui maior solubilidade e capacidade de retenção de água em pH 11, alta capacidade emulsificante e alta capacidade de formação de espuma. No aminograma, constatou-se que os aminoácidos encontrados no IPFA atendem as necessidades de bebês e crianças. No perfil eletroforético, o IPFA apresentou 3 grupos de proteínas. Na análise térmica com DSC, o IPFA apresentou alta temperatura de desnaturação e baixo valor de entalpia. Na elaboração dos bolos, à medida que foi adicionado o IPFA, aumentou o teor protéico, o pH e o volume específico e diminuiu o colapso, a luminosidade e a firmeza dos bolos. Na análise sensorial, os bolos com IPFA não apresentaram diferenças estatísticas do bolo controle (sem IPFA). Estes resultados indicam a potencialidade do IPFA em produtos de panificação.

Host cellular regulatory networks in dengue virus-human interactions

Dengue fever is one of the most important mosquito-borne diseases worldwide and is caused by infection with dengue virus (DENV). The disease is endemic in tropical and sub-tropical regions and has increased remarkably in the last few decades. At present, there is no antiviral or approved vaccine against the virus. Treatment of dengue patients is usually supportive, through oral or intravenous rehydration, or by blood transfusion for more severe dengue cases. Infection of DENV in humans and mosquitoes involves a complex interplay between the virus and host factors. This results in regulation of numerous intracellular processes, such as signal transduction and gene transcription which leads to progression of disease. To understand the mechanisms underlying the disease, the study of virus and host factors is therefore essential and could lead to the identification of human proteins modulating an essential step in the virus life cycle. Knowledge of these human proteins could lead to the discovery of potential new drug targets and disease control strategies in the future. Recent advances of high throughput screening technologies have provided researchers with molecular tools to carry out investigations on a large scale. Several studies have focused on determination of the host factors during DENV infection in human and mosquito cells. For instance, a genome-wide RNA interference (RNAi) screen has identified host factors that potentially play an important role in both DENV and West Nile virus replication (Krishnan et al. 2008). In the present study, a high-throughput yeast two-hybrid screen has been utilised in order to identify human factors interacting with DENV non-structural proteins. From the screen, 94 potential human interactors were identified. These include proteins involved in immune signalling regulation, potassium voltage-gated channels, transcriptional regulators, protein transporters and endoplasmic reticulum-associated proteins. Validation of fifteen of these human interactions revealed twelve of them strongly interacted with DENV proteins. Two proteins of particular interest were selected for further investigations of functional biological systems at the molecular level. These proteins, including a nuclear-associated protein BANP and a voltage-gated potassium channel Kv1.3, both have been identified through interaction with the DENV NS2A. BANP is known to be involved in NF-kB immune signalling pathway, whereas, Kv1.3 is known to play an important role in regulating passive flow of potassium ions upon changes in the cell transmembrane potential. This study also initiated a construction of an Aedes aegypti cDNA library for use with DENV proteins in Y2H screen. However, several issues were encountered during the study which made the library unsuitable for protein interaction analysis. In parallel, innate immune signalling was also optimised for downstream analysis. Overall, the work presented in this thesis, in particular the Y2H screen provides a number of human factors potentially targeted by DENV during infection. Nonetheless, more work is required to be done in order to validate these proteins and determine their functional properties, as well as testing them with infectious DENV to establish a biological significance. In the long term, data from this study will be useful for investigating potential human factors for development of antiviral strategies against dengue.

Produção de nanopartículas contendo peptídeos bioativos de microalgas

A produção de peptídeos bioativos de distintas fontes de proteínas vem ganhando espaço na produção científica e tecnológica, despertando interesse do setor empresarial. Paralelamente a isso, devido à elevada concentração de proteínas na biomassa das microalgas Spirulina e Chlorella, estas apresentam grande potencial para a extração de biocompostos com alto valor agregado, como biopeptídeos de microalgas. As proteínas são uma importante fonte de peptídeos bioativos, mas estes não estão ativos na proteína precursora e devem ser liberados para que apresentem efeitos fisiológicos desejados. Essa liberação pode ser feita através de hidrólise enzimática a partir de proteases, sendo um dos métodos mais utilizados para a produção destes biocompostos. Dentro deste contexto, vários estudos vêm mostrando o uso da tecnologia por secagem em spray dryer para a obtenção de nanopartículas que contenham compostos bioativos, sendo, essa técnica, amplamente utilizada para transformar líquidos em pós, podendo ser aplicada em materiais sensíveis à temperatura. Este estudo teve como objetivo obter peptídeos bioativos através da reação enzimática, tendo como substrato a biomassa de Spirulina sp. LEB 18 e Chlorella pyrenoidosa e, na sequência, obter nanopartículas contendo os biopeptídeos. Primeiramente, foram testadas as 3 proteases comerciais (Protemax 580 L, Protemax N 200 e pepsina) para a produção de hidrolisados proteicos de microalgas, para isso foram realizados 3 delineamentos compostos centrais para cada microalga em estudo (Chlorella e Spirulina). Os delineamentos utilizados foram do tipo 23 com três repetições no ponto central, variando-se a concentração de enzima (5 a 10 U.mL-1), a concentração de substrato (5 a 10 %) e o tempo de reação (60 a 240 min). Após, realizou-se 2 delineamentos compostos rotacionais do tipo 22 com pontos centrais, um para cada microalga, utilizando-se para a hidrólise a enzima Protemax 580L (5 U.mL-1) variando-se a concentração de substrato e tempo de reação, para todos ensaios estudou-se a solubilidade, capacidade de retenção de água, atividade antioxidante e digestibilidade. Foi selecionado um ensaio para cada microalga, levando em conta os melhores resultados. Então nova hidrólise enzimática foi realizada sendo o sistema reacional composto pela enzima Protemax 580 L (5 U.mL-1) e pela biomassa de Spirulina sp. LEB 18 ou Chlorella pyrenoidosa (4% de proteína) durante tempo de 200 min. Os hidrolisados foram purificados por filtração a vácuo com membranas millipores de diferentes tamanhos (0,45; 0,2 e 0,1 µm) e por colunas com membrana vertical Amicon® Ultra 0.5 (3K e 10K), sendo que após cada etapa, foi realizado teste de atividade antioxidante pelos métodos de poder redutor, DPPH e ABTS, a fim de verificar a permanência da atividade antioxidante. Utilizou-se nano spray dryer Büchi modelo B 90 para a secagem das amostras, sendo o tamanho das partículas obtidas analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Por fim, conclui-se que a biomassa de microalgas pode ser utilizada como fonte de produção de peptídeos bioativos com elevada atividade antioxidante e que dentre as microalgas estudadas, Spirulina sp. LEB 18 apresentou melhores resultados, em todas as análises realizadas, quando comparada com Chlorella pyrenoidosa. Esse estudo, também visou utilizar a nanobiotecnologia para obtenção de nanoparículas contendo os biopeptídeos, para tal, utilizou-se o nano Buchi Spray Dryer B-90, o qual gerou partículas nanométricas de 14 a 18 nm para o hidrolisado de Spirulina e de 72 a 108 nm para o hidrolisado de Chlorella.

Tumor-related splicing variant RAC1b in colorectal cancer: regulation and role in tumorigenesis

Purpose: Alternative splicing of the small GTPase RAC1 generates RAC1b, a hyperactivated variant that is overexpressed in a subtype of colorectal tumors. The objective of our studies is to understand the molecular regulation of this alternative splicing event and how it contributes to tumorigenesis. Experimental description: The regulation of the RAC1b splicing event in human colon cell lines was dissected using a transfected RAC1 minigene and the role of upstream regulating protein kinases through an RNA interference approach. The functional properties of the RAC1b protein were characterized by experimental modulation of Rac1b levels in colon cell lines. Results: The RAC1b protein results from an in-frame inclusion of an additional alternative exon encoding 19 amino acids that change the regulation and signaling properties of the protein. RAC1b is a hyperactive variant that exists predominantly in the GTP-bound active conformation in vivo and promotes cell cycle progression and cell survival through activation of the transcription factor NF-κB. RAC1b overexpression functionally cooperates with the oncogenic mutation in BRAF-V600E to sustain colorectal tumor cell survival. The splicing factor SRSF1 was identified to bind an exonic splice enhancer element in the alternative exon and acts as a prime regulator of Rac1b alternative splicing in colorectal cells. SRSF1 is controlled by upstream protein kinase SRPK1, the inhibition or depletion of which led to reduced SRSF1 phosphorylation and nuclear translocation with a concomitant reduction in RAC1b levels. As further SRSF1-regulating pathways we discovered kinase GSK3 and a cyclooxygenase independent effect of the non-steroidal anti-inflammatory drug ibuprofen. Conclusions: Expression of tumor-related RAC1b in colorectal cancer depends critically on SRSF1 for the observed deregulation of alternative splicing during tumorigenesis and is controlled by upstream protein kinases that can be pharmacologically targeted.

Produção de enzimas quitosanolíticas utilizando Paenibacillus ehimensis e Paenibacillus chitinolyticus para obtenção de quitoologossacarídeos

The acquisition of oligosaccharides from chitosan has been the subject of several studies in the pharmaceutical, biochemical, food and medical due to functional properties of these compounds. This study aimed to boost its production of chitooligosaccharides (COS) through the optimization of production and characterization of chitosanolytic enzymes secreted by microorganisms Paenibacillus chitinolyticus and Paenibacillus ehimensis, and evaluating the antioxidant potential of the products obtained. In the process of optimizing the production of chitosanase were employed strategies Fractional Factorial Experimental Design and Central Composite Rotatable Design. The results identified the chitosan, peptone and yeast extract as the components that influenced the production of chitosanase by these microorganisms. With the optimization of the culture media was possible to obtain an increase of approximately 8.1 times (from 0.043 to 0.35 U.mL U.mL-1) and 7.6 times (from 0.08 U.mL-1 to 0.61 U.mL-1) in the enzymatic activity of chitosanase produced by P. chitinolyticus and P. ehimensis respectively. Enzyme complexes showed high stability in temperature ranges between 30º and 55º C and pH between 5.0 and 9.0. Has seen the share of organic solvents, divalent ions and other chemical agents on the activity of these enzymes, demonstrating high stability of these crude complexes and dependence of Mn2+. The COS generated showed the ability of DPPH radical scavenging activity, reaching a maximum rate of scavenging of 61% and 39% when they were produced with enzymes of P. ehimensis and P. chitinolyticus respectively. The use of these enzymes in raw form might facilitate its use for industrial applications

Suitability of gamma irradiation for preserving fresh-cut watercress quality during cold storage

The suitability of gamma irradiation (1, 2 and 5kGy) for preserving quality parameters of fresh-cut watercress (Nasturtium officinale R. Br.) during storage at 4±1°C for 7d was investigated. The storage time decreased the protein content and the main carbohydrates, and increased the levels of malic and fumaric acids, sucrose and mono- and polyunsaturated fatty acids (MUFA and PUFA). The different irradiation doses did not caused any significant colour change. In general, the 2kGy dose favoured PUFA and was the most suitable to preserve the overall postharvest quality of fresh-cut watercress during cold storage. In turn, the 5kGy dose better preserved the antioxidant activity and total flavonoids and favoured MUFA, tocopherols and total phenolics, thus originating a final product with enhanced functional properties. Therefore, the suitability of gamma irradiation for preserving fresh-cut watercress quality during cold storage was demonstrated.

Crystallization, preliminary X-ray analysis and molecular-replacement solution of haemoglobin-II from the fish matrinxa (Brycon cephalus)

Haemoglobins constitute a set of proteins with interesting structural and functional properties, especially when the two large animal groups reptiles and fishes are focused on. Here, the crystallization and preliminary X-ray analysis of haemoglobin-II from the South American fish matrinxa (Brycon cephalus) is reported. X-ray diffraction data have been collected to 3.0 Angstrom resolution using synchrotron radiation (LNLS). Crystals were determined to belong to space group P2(1) and preliminary structural analysis revealed the presence of two tetramers in the asymmetric unit. The structure was determined using the standard molecular-replacement technique.

Parâmetros genéticos e obtenção de genótipos de soja com ausência de lipoxigenase e características agronômicas em baixas latitudes

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2016.

To Evaluate the Synergistic Effect of Different Crosslinking Strategies on Collagen Derivatives to Develop Funcional Biomimetic Scaffolds

The preliminary objective of this work was to study how the effect of different crosslinking methodologies can functionally modify various characteristics of biological macromolecules relevant for scaffold development in bone tissue engineering. The research study was classified and studied in three different phases: (i) different crosslinking strategies in gelatin functionalization, (ii) ribose mediated crosslinking in collagen-hydroxyapatite scaffold (iii) different crosslinking mechanisms in functional modification of bone-like scaffold. The obtained results were highly positive in all the three investigated studies. Though the core aim of this research was to explore the available crosslinking strategies in different biological macromolecules, the present study generated significant findings, largely contributing to provide optimum solutions in understanding how the crosslinking density can fine-tune the overall performance of a scaffold, relevant for its functioning in vivo. In particular, this study demonstrated that different crosslinkers at different conditions (pH and temperature) can modify the functional properties of the scaffolds differently, therefore this optimization strategies on these crosslinkers as obtained from this study results will help material scientists in the design and development of bioactive hybrid biomaterials for hard tissue regeneration.

Nickel dependent carcinogenesis and infections: structural and biophysical characterization of NDRG1 and SgSrnR

In prokaryotic organisms, lower eukaryotes and plants, some important biological reactions are catalyzed by nickel-dependent enzymes, making this metal ion essential microelement for their life. On the other hand, excessive concentration of nickel into the cell, or prolonged exposure to nickel compounds, has toxic effects in living organisms. In addition, nickel has been classified by IARC as Group I human carcinogen, because of the correlation between its inhalation and increased incidence of nasal and lung cancers. The aim of this work was to investigate the nickel impact on human health, considering both its direct role on human cells and its indirect effect as essential element for human important bacteria. In humans, nickel induces N-myc downstream regulated gene 1 (NDRG1) expression, recently proposed as new target in cancer therapy. CD, light scattering and ITC were applied on the recombinant full-length protein and its C-terminal intrinsically disordered domain, for studying the NDRG1 structural and functional properties. In particular, the fold and dynamics of the C-terminal region were examined by NMR spectroscopy and site-directed spin labeling coupled to EPR, showing the features of an intrinsically disordered region. In nickel-dependent bacteria, nickel metabolism is strictly regulated, through the activity of different transcription factors. In Streptomyces griseus the expression of two superoxide dismutases (SODs) is antagonistically regulated by nickel thanks to the transcriptional complex SgSrnR/SgSrnQ. The SgSrnR protein was heterologously expressed and its activity as possible nickel sensor studied. DNaseI footprinting and β-galactosidase gene reporter assays revealed that SgSrnR functions as transcriptional activator, prompting the hypothesis of a new model to describe the activity of this complex. In addition, ITC, NMR and X-ray crystallography demonstrated that SgSrnR presents the fold typical of ArsR/SmtB transcription factors and low metal binding affinity, non compatible with a role as a nickel-sensor, function probably played by its partner SgSrnQ.

Edge and Big Data technologies for Industry 4.0 to create an integrated pre-sale and after-sale environment

The fourth industrial revolution, also known as Industry 4.0, has rapidly gained traction in businesses across Europe and the world, becoming a central theme in small, medium, and large enterprises alike. This new paradigm shifts the focus from locally-based and barely automated firms to a globally interconnected industrial sector, stimulating economic growth and productivity, and supporting the upskilling and reskilling of employees. However, despite the maturity and scalability of information and cloud technologies, the support systems already present in the machine field are often outdated and lack the necessary security, access control, and advanced communication capabilities. This dissertation proposes architectures and technologies designed to bridge the gap between Operational and Information Technology, in a manner that is non-disruptive, efficient, and scalable. The proposal presents cloud-enabled data-gathering architectures that make use of the newest IT and networking technologies to achieve the desired quality of service and non-functional properties. By harnessing industrial and business data, processes can be optimized even before product sale, while the integrated environment enhances data exchange for post-sale support. The architectures have been tested and have shown encouraging performance results, providing a promising solution for companies looking to embrace Industry 4.0, enhance their operational capabilities, and prepare themselves for the upcoming fifth human-centric revolution.