The study of lead white oil paints: a molecular approach to the whites of Amadeo de Souza-Cardoso

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Conservação e Restauro

Molecular details of INH-C-10 binding to wt KatG and Its S315T mutant

Isoniazid (INH) is still one of the two most effective antitubercular drugs and is included in all recommended multitherapeutic regimens. Because of the increasing resistance of Mycobacterium tuberculosis to INH, mainly associated with mutations in the katG gene, new INH-based compounds have been proposed to circumvent this problem. In this work, we present a detailed comparative study of the molecular determinants of the interactions between wt KatG or its S315T mutant form and either INH or INH-C10, a new acylated INH derivative. MD simulations were used to explore the conformational space of both proteins, and results indicate that the S315T mutation did not have a significant impact on the average size of the access tunnel in the vicinity of these residues. Our simulations also indicate that the steric hindrance role assigned to Asp137 is transient and that electrostatic changes can be important in understanding the enzyme activity data of mutations in KatG. Additionally, molecular docking studies were used to determine the preferred modes of binding of the two substrates. Upon mutation, the apparently less favored docking solution for reaction became the most abundant, suggesting that S315T mutation favors less optimal binding modes. Moreover, the aliphatic tail in INH-C10 seems to bring the hydrazine group closer to the heme, thus favoring the apparent most reactive binding mode, regardless of the enzyme form. The ITC data is in agreement with our interpretation of the C10 alkyl chain role and helped to rationalize the significantly lower experimental MIC value observed for INH-C10. This compound seems to be able to counterbalance most of the conformational restrictions introduced by the mutation, which are thought to be responsible for the decrease in INH activity in the mutated strain. Therefore, INH-C10 appears to be a very promising lead compound for drug development.

CONTRIBUIÇÃO PARA O DIAGNÓSTICO MOLECULAR DAS ONICOMICOSES

Resumo Onicomicose ou infecção fúngica das unhas das mãos ou dos pés pode ser provocada por fungos que invadem primariamente a lâmina ungueal saudável. Embora existam outros agentes, como por exemplo bactérias, que podem causar infecções ungueais, as infecções causadas por fungos são mais frequentes e são consideradas uma das principais onicopatias do homem. Os efeitos psicológicos e emocionais que resultam dos aspectos clínicos da onicomicose podem ser marcantes e ter um impacto significativo na qualidade de vida dos portadores. É uma doença com grande potencial crónico associada a uma séria dificuldade terapêutica, sendo estes os principais factores agravantes do seu prognóstico. Conforme a extensão do comprometimento e a porção da unha envolvida na onicomicose, a infecção causada por fungos pode ser classificada em 5 tipos: onicomicose subungueal distal e lateral, onicomicose superficial leitosa, onicomicose subungueal proximal, onicomicose com distrofia total e onicomicose por candidose. São causadas por diferentes agentes etiológicos sendo que os mais comuns são os fungos dermatófitos (80 a 90%), seguidos pelas leveduras (5 a 17%) e fungos filamentosos não dermatófitos (2 a 12%). Neste trabalho foram estudadas 54 amostras recolhidas de unhas de doentes com hipótese clínica de onicomicose, das quais 25,93% (14/54) pertenciam a indivíduos do sexo masculino e 74,07% (40/54) a indivíduos do sexo feminino. As técnicas convencionais de diagnóstico são morosas e muitas vezes de difícil caracterização a nível fenotipico, o que condiciona grandemente a implementação da terapêutica adequada. O presente trabalho teve como principal objectivo a aquisição de conhecimentos que permitissem um correcto diagnóstico micológico das onicomicoses, através do isolamento e identificação das espécies de fungos causadoras de infecção. De uma forma global, consistiu inicialmente no isolamento e posteriormente na identificação dos agentes etiológicos de onicomicoses, utilizando para tal metodologias convencionais e moleculares. Foi realizado o diagnóstico laboratorial baseado no exame directo e na cultura de fragmentos de unhas provenientes de doentes com infecção. Paralelamente, foi extraído o DNA fúngico das mesmas amostras clínicas que, após amplificação da região ITS dos genes ribossómicos foi utilizado para confirmação e comparação dos resultados. Foi igualmente estudada a ocorrência de fungos não dermatófitos responsáveis por onicomicose. Os métodos moleculares de diagnóstico podem não só constituir uma alternativa mais rápida de diagnóstico micológico como também, por serem mais sensíveis, permitir a detecção de espécies que, por serem de crescimento fastidioso, não se desenvolvem em cultura.

CONTRIBUIÇÃO PARA O DIAGNÓSTICO MOLECULAR DAS ONICOMICOSES

Onicomicose ou infecção fúngica das unhas das mãos ou dos pés pode ser provocada por fungos que invadem primariamente a lâmina ungueal saudável. Embora existam outros agentes, como por exemplo bactérias, que podem causar infecções ungueais, as infecções causadas por fungos são mais frequentes e são consideradas uma das principais onicopatias do homem. Os efeitos psicológicos e emocionais que resultam dos aspectos clínicos da onicomicose podem ser marcantes e ter um impacto significativo na qualidade de vida dos portadores. É uma doença com grande potencial crónico associada a uma séria dificuldade terapêutica, sendo estes os principais factores agravantes do seu prognóstico. Conforme a extensão do comprometimento e a porção da unha envolvida na onicomicose, a infecção causada por fungos pode ser classificada em 5 tipos: onicomicose subungueal distal e lateral, onicomicose superficial leitosa, onicomicose subungueal proximal, onicomicose com distrofia total e onicomicose por candidose. São causadas por diferentes agentes etiológicos sendo que os mais comuns são os fungos dermatófitos (80 a 90%), seguidos pelas leveduras (5 a 17%) e fungos filamentosos não dermatófitos (2 a 12%). Neste trabalho foram estudadas 54 amostras recolhidas de unhas de doentes com hipótese clínica de onicomicose, das quais 25,93% (14/54) pertenciam a indivíduos do sexo masculino e 74,07% (40/54) a indivíduos do sexo feminino. As técnicas convencionais de diagnóstico são morosas e muitas vezes de difícil caracterização a nível fenotipico, o que condiciona grandemente a implementação da terapêutica adequada. O presente trabalho teve como principal objectivo a aquisição de conhecimentos que permitissem um correcto diagnóstico micológico das onicomicoses, através do isolamento e identificação das espécies de fungos causadoras de infecção. De uma forma global, consistiu inicialmente no isolamento e posteriormente na identificação dos agentes etiológicos de onicomicoses, utilizando para tal metodologias convencionais e moleculares. Foi realizado o diagnóstico laboratorial baseado no exame directo e na cultura de fragmentos de unhas provenientes de doentes com infecção. Paralelamente, foi extraído o DNA fúngico das mesmas amostras clínicas que, após amplificação da região ITS dos genes ribossómicos foi utilizado para confirmação e comparação dos resultados. Foi igualmente estudada a ocorrência de fungos não dermatófitos responsáveis por onicomicose. Os métodos moleculares de diagnóstico podem não só constituir uma alternativa mais rápida de diagnóstico micológico como também, por serem mais sensíveis, permitir a detecção de espécies que, por serem de crescimento fastidioso, não se desenvolvem em cultura.

Identificação Molecular de Candidoses invasivas no Centro Hospitalar Cova da Beira, E.P.E Métodos Convencionais vs. Métodos Moleculares

As leveduras são fungos oportunistas responsáveis pela maior parte das infecções fúngicas nos seres humanos. Este tipo de infecções é mais comum em indivíduos com o sistema imunitário comprometido e têm vindo a aumentar ao longo dos anos. A espécie Candida albicans é a mais frequentemente identificada, como sendo responsável por este tipo de infecções, no entanto, o número de infecções provocadas por outras espécies do género Candida ocorre cada vez com mais frequência. As infecções hospitalares fúngicas constituem uma causa crescente de morbilidade e mortalidade em hospitais, afectando tanto doentes internados, como profissionais de saúde. Do ponto de vista etiológico, a grande maioria das infecções fúngicas hospitalares é causada por espécies do género Candida, principalmente Candida albicans, C. parapsilosis, C. tropicalis e C.glabrata. A sua identificação taxonómica, geralmente exige o seu isolamento inicial em meios de cultura, a realização de provas bioquímicas de assimilação in vitro, com a utilização de “kits” comerciais, ou a sua repicagem para meios cromogénios. O principal objectivo deste trabalho foi a identificação rápida e eficaz de candidoses invasivas através de uma metodologia molecular de diagnóstico que fosse simples e fácil de implementar em laboratórios de diagnóstico microbiológico. Para tal, foram seleccionados 100 isolados clínicos de leveduras obtidas a partir de amostras clínicas enviadas para o Laboratório de Patologia Clínica do Centro Hospitalar Cova da Beira E.P.E. para o diagnóstico laboratorial de infecção fúngica durante um período de 8 meses, desde Novembro de 2008 até Junho de 2009. O trabalho baseou-se na identificação molecular por PCR-RFLP de espécies do género Candida, e os resultados foram comparados com os obtidos pelos métodos de diagnóstico tradicionais (CHROMagar® Candida e VITEK® - bioMérieux) utilizados no laboratório hospitalar. Foi ainda efectuado o estudo da sensibilidade in vitro de espécies do género Candida aos antifúngicos fluconazol, voriconazol, através dos métodos, de difusão em disco e E-Test®, segundo os procedimentos padronizados e publicados pelo CLSI, tendo-se verificado elevada sensibilidade dos isolados para ambos os fármacos. Com este trabalho concluiu-se que a eficiente e rápida identificação dos fungos clinicamente relevantes por parte dos laboratórios de patologia clínica deve ser uma tarefa fundamental para o controle das infecções. A identificação ao nível da espécie é importante para determinar a etiologia da infecção, para detectar novos agentes da doença, para prever resistências intrínsecas a agentes antifúngicos e para detectar causas de infecções nosocomiais. Face ao exposto, os estudos epidemiológicos são de extrema importância, assim como o diagnóstico das infecções fúngicas. O diagnóstico das infecções fúngicas continua a ser efectuado por métodos tradicionais, que avaliam características fisiológicas e bioquímicas dos elementos fúngicos, mas que apesar de serem eficazes são, na sua maioria, demoradas impedindo um início rápido e atempado da terapêutica. Como tal, os métodos moleculares podem constituir uma alternativa mais viável ao diagnóstico micológico, nomeadamente de leveduras do género Candida, como se pode comprovar pelos resultados obtidos neste trabalho.

Tipagem molecular de isolados clínicos e ambientais de Cryptococcus neoformans

As micoses estão incluídas entre as doenças infecciosas mais ubíquas em todo o mundo, afectando todos os estratos sociais e todos os grupos etários numa variedade de manifestações superficiais, cutâneas, subcutâneas e sistémicas. Um diagnóstico rápido e eficaz destas doenças, com uma correcta identificação da espécie fúngica responsável pela infecção, é essencial para um planeamento do tratamento mais eficaz para o doente infectado. Tem-se registado um aumento da incidência das infecções fúngicas também em consequência do aumento do número de casos de doentes imunodeprimidos, devido particularmente à crescente utilização de terapêuticas imunossupressivas, procedimentos médicos invasivos, prescrição de tratamentos prolongados, entre outros aspectos. O aparecimento da epidemia da Imunodeficiência Humana no início da década de 80, causada pelo vírus VIH, contribuiu também decisivamente para o aumento das infecções fúngicas oportunistas. A Criptococose é uma infecção fúngica, predominantemente oportunista e com uma distribuição epidemiológica mundial, causada por leveduras encapsuladas do género Cryptococcus. A espécie clinicamente mais relevante é Cryptococcus neoformans, cujas estirpes têm sido tradicionalmente classificadas em cinco serotipos relacionados com os antigénios da respectiva cápsula polissacárida: A (C. neoformans var. grubii); D (C. neoformans var. neoformans); B e C (actualmente reconhecidos como uma espécie distinta mas filogeneticamente próxima, C. gattii); e AD (estirpes híbridas). O presente trabalho teve como principal objectivo determinar retrospectivamente os tipos moleculares de uma colecção alargada de estirpes de C. neoformans, isoladas e mantidas durante os últimos 18 anos no Laboratório de Micologia do IHMT/UNL. A maioria das estirpes foi isolada de doentes imunodeprimidos com criptococose, existindo também algumas estirpes de origem ambiental. Foi utilizada a técnica de PCR-RFLP do gene URA5 para diferenciar as estirpes de Cryptococcus neoformans, tendo sido detectados quatro tipos moleculares: VN1 e VN2 (relacionados com C. neoformans var. grubii, serotipo A); VN3 (relacionado com as estirpes híbridas de serotipo AD); e VN4 (relacionado com C. neoformans var. neoformans, serotipo D). Não foram encontrados entre os isolados de origem clínica perfis de restrição correspondentes aos tipos moleculares VG1, VG2, VG3 e VG4 (relacionados com C. gattii, serotipos B e C). O tipo molecular VN1 foi o mais abundante entre os isolados de origem clínica (45% dos isolados), seguindo-se o grupo de estirpes híbridas do tipo molecular VN3 (31%). Os tipos moleculares menos abundantes entre os isolados foram o VN2 (12%) e VN4 (12%). A estandardização do método de tipagem molecular utilizado neste trabalho permite comparar os resultados obtidos com os de outros estudos epidemiológicos semelhantes, realizados noutras regiões do globo e publicados em anos recentes, contribuindo para um conhecimento melhorado da epidemiologia global deste importante fungo patogénico. Em Portugal obteve-se uma percentagem mais elevada de isolados dos grupos moleculares VN1 e VN3 em relação a outros países da Europa e América Latina, em que os tipos mais abundantes são VN1 e VN2. Nestas mesmas regiões, o tipo molecular VN4, relacionado com as estirpes de C. neoformans var. neoformans do serotipo D, é muito raro. Esta variedade é mais comum em zonas mediterrâneas e está muito associada a casos clínicos de infecções cutâneas associadas a infecções do Sistema Nervoso Central. Este tipo molecular parece ser também significativamente mais abundante no nosso país.

DNA nanoprobes for molecular detection

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Biológica – especialidade Engenharia Genética, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Molecular typing of Candida albicans strains isolated from nosocomial candidemia

Yeasts of the genus Candida have been recognized as important microorganisms responsible for nosocomial fungemia. Six blood-stream and two intravenous central catheter C. albicans strains were isolated from eight patients and studied by electrophoretic karyotyping of chromosomal DNA by pulsed-field gel electrophoresis. Seven chromosomal DNA profiles were identified. Two patients showed isolates with the same profile, suggesting nosocomial transmission. Karyotyping of C. albicans revealed an excellent discriminatory power among the isolates and may therefore be useful in the study of nosocomial candidemia.

Sistemas elastoméricos de rede aleatória: caracterização molecular, estrutural e dinâmica

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Engenharia de Materiais, especialidade de Materiais Poliméricos, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia.

New Strategies on Molecular Biology Applied to Microbial Systematics

Systematics is the study of diversity of the organisms and their relationships comprising classification, nomenclature and identification. The term classification or taxonomy means the arrangement of the organisms in groups (rate) and the nomenclature is the attribution of correct international scientific names to organisms and identification is the inclusion of unknown strains in groups derived from classification. Therefore, classification for a stable nomenclature and a perfect identification are required previously. The beginning of the new bacterial systematics era can be remembered by the introduction and application of new taxonomic concepts and techniques, from the 50’s and 60’s. Important progress were achieved using numerical taxonomy and molecular taxonomy. Molecular taxonomy, brought into effect after the emergence of the Molecular Biology resources, provided knowledge that comprises systematics of bacteria, in which occurs great evolutionary interest, or where is observed the necessity of eliminating any environmental interference. When you study the composition and disposition of nucleotides in certain portions of the genetic material, you study searching their genome, much less susceptible to environmental alterations than proteins, codified based on it. In the molecular taxonomy, you can research both DNA and RNA, and the main techniques that have been used in the systematics comprise the build of restriction maps, DNA-DNA hybridization, DNA-RNA hybridization, sequencing of DNA sequencing of sub-units 16S and 23S of rRNA, RAPD, RFLP, PFGE etc. Techniques such as base sequencing, though they are extremely sensible and greatly precise, are relatively onerous and impracticable to the great majority of the bacterial taxonomy laboratories. Several specialized techniques have been applied to taxonomic studies of microorganisms. In the last years, these have included preliminary electrophoretic analysis of soluble proteins and isoenzymes, and subsequently determination of deoxyribonucleic acid base composition and assessment of base sequence homology by means of DNA-RNA hybrid experiments beside others. These various techniques, as expected, have generally indicated a lack of taxonomic information in microbial systematics. There are numberless techniques and methodologies that make bacteria identification and classification study possible, part of them described here, allowing establish different degrees of subspecific and interspecific similarity through phenetic-genetic polymorphism analysis. However, was pointed out the necessity of using more than one technique for better establish similarity degrees within microorganisms. Obtaining data resulting from application of a sole technique isolatedly may not provide significant information from Bacterial Systematics viewpoint

The role of molecular imaging in modern drug development

Drug development represents a highly complex, inefficient and costly process. Over the past decade, the widespread use of nuclear imaging, owing to its functional and molecular nature, has proven to be a determinant in improving the efficiency in selecting the candidate drugs that should either be abandoned or moved forward into clinical trials. This helps not only with the development of safer and effective drugs but also with the shortening of time-to-market. The modern concept and future trends concerning molecular imaging will assumedly be hybrid or multimodality imaging, including combinations between high sensitivity and functional (molecular) modalities with high spatial resolution and morphological techniques.

Molecular modelling of ABC transporters: from ATP hydrolysis to substrate transport

Dissertação para a obtenção de grau de doutor em Bioquímica pelo Instituto de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa