Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of a novel sphingomyelinase D from Loxosceles gaucho venom

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Um olhar bakhtiniano sobre a questão do dialogismo X monologismo: Macabéa e a linguagem no processo de (des)constituição do eu

Bakhtin, during the development of his theories, focused matters concerned to language, also taking account of the vital importance of its role in the formation of men. Thus, he was concerned in treating language not only as a simple mean of communication among people, but also as a social and crucial activity for the development of human beings. According to that and regarding the Bakhtinian concepts of alterity and dialogism in this paper, we intend to verify some aspects related to Macabéa, the protagonist of the novel entitled A Hora da Estrela, by Clarice Lispector, as well as her communication with the outside world, via language, trying to clarify, into that process, elucidative elements which attest her diffi culty in interacting with the world that surrounds her, besides the consequent de(constitution) of her own identity.

Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of endoglucanase III from Trichoderma harzianum

Endoglucanases are enzymes that hydrolyze cellulose and are important components of the cellulolytic complex. In contrast to other members of the complex, they cleave internal beta-1,4-glycosidic bonds in the cellulose polymer, allowing cellulose to be used as an energy source. Since biomass is an important renewable source of energy, the structural and functional characterization of these enzymes is of interest. In this study, endoglucanase III from Trichoderma harzianum was produced in Pichia pastoris and purified. Crystals belonging to the orthorhombic space group P212121, with unit-cell parameters a = 47.54, b = 55.57, c = 157.3 angstrom, were obtained by the sitting-drop vapour-diffusion method and an X-ray diffraction data set was collected to 2.07 angstrom resolution.

Copper ore type definition from Sossego Mine using X-ray diffraction and cluster analysis technique

This paper presents the classification of 110 copper ore samples from Sossego Mine, based on X-ray diffraction and cluster analysis. The comparison based on the position and the intensity of the diffracted peaks allowed the distinction of seven ore types, whose differences refer to the proportion of major minerals: quartz, feldspar, actinolite, iron oxides, mica and chlorite. There was a strong correlation between the grouping and the location of the samples in Sequeirinho and Sossego orebodies. This relationship is due to different types and intensities of hydrothermal alteration prevailing in each body, which reflect the mineralogical composition and thus the X-ray diffractograms of samples.

Synchrotron X-ray diffraction characterization of healthy and fluorotic human dental enamel

With the introduction of fluoride as the main anticaries agent used in preventive dentistry, and perhaps an increase in fluoride in our food chain, dental fluorosis has become an increasing world-wide problem. Visible signs of fluorosis begin to become obvious on the enamel surface as opacities, implying some porosity in the tissue. The mechanisms that conduct the formation of fluorotic enamel are unknown, but should involve modifications in the basic physical-chemistry reactions of demineralization and remineralisation of the enamel of the teeth, which is the same reaction of formation of the enamel's hydroxyapatite (HAp) in the maturation phase. The increase of the amount of fluoride inside of the apatite will result in gradual increase of the lattice parameters. The aim of this work is to characterize the healthy and fluorotic enamel in human tooth using Synchrotron X-ray diffraction. All the scattering profile measurements were carried out at the X-ray diffraction beamline (XRD1) at the Brazilian Synchrotron Light Laboratory-LNLS, Campinas, Brazil. X-ray diffraction experiments were performed both in powder samples and polished surfaces. The powder samples were analyzed to obtain the characterization of a typical healthy enamel pattern. The polished surfaces were analyzed in specific areas that have been identified as fluorotic ones. X-ray diffraction data were obtained for all samples and these data were compared with the control samples and also with the literature data. (c) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Preparation and characterization of chloroaluminum phthalocyanine-loaded solid lipid nanoparticles by thermal analysis and powder X-ray diffraction techniques

Solid lipid nanoparticles (SLN) without drug and SLN loaded with chloroaluminum phthalocyanine (AlClPc) were prepared by solvent diffusion method in aqueous system and characterized by thermal analyses and X-ray diffraction (XRD) in this study. Determination of particle size, zeta potential (ZP), and encapsulation efficiency were also evaluated. SLN containing AlClPc of nanometer size with high encapsulation efficiency and ZP were obtained. The results indicated that the size of SLN loaded with AlClPc is larger than that of the inert particle, but ZP is not changed significantly with incorporation of the drug. In differential scanning calorimetry (DSC) curves, it was observed that the melting point of stearic acid (SA) isolated and in SLN occurred at 55 and 64 degrees C, respectively, suggesting the presence of different polymorphs. DSC also shows that the crystallinity state of SLN was much less than that of SA isolated. The incorporation of drug in SLN may have been favored by this lower crystallinity degree of the samples. XRD techniques corroborated with the thermal analytic techniques, suggesting the polymorphic modifications of stearic acid.

The T-2 phase in the Nb-Si-B system studied by ab initio calculations and synchrotron X-ray diffraction

The solid solution based on Nb5Si3 (Cr5B3 structure type, D8(l), tl32, 14/mcm, No140, a=6.5767 angstrom, c=11.8967 angstrom) in the Nb-Si-B system was studied from the structural and thermodynamic point of view both experimentally and by ab initio calculations. Rietveld refinement of powder X-ray synchrotron data allowed to determine the boron to silicon substitution mechanism and the structural parameters. Ab initio calculations of different ordered compounds and selected disordered alloys allowed to obtain in addition to the enthalpy of formation of the solution, substitution mechanism and structural parameters which are in excellent agreement with the experimental data. The stability of the phase is discussed. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

X-ray diffraction and theoretical investigation of the Gedunin crystal structure

The Gedunin compound (C28H34O6) is a natural product extracted from Trichilia pallida that has shown a wide activity. The crystallographic structure shows two conformers in the asymmetric unit, which differ in a rotation of the furan group. To understand this molecular arrangement, the density functional calculations. Molecular Electrostatic Potential (MEP) and thermodynamic function calculation have been performed at the B3LYP/6-311++g(d,p) level. Both conformers were optimized and the agreement with the experimental structure was very good, making possible further theoretical analysis of the structure. The inter-conversion between two conformers depends on the energy barrier. This process is studied in the vacuum and shows two transition states with a low energetic barrier for a potential energy curve scanning rigid around furan group: 4.37 kcal/mol and 16.52 kcal/mol. As the first transition state has a notably lower energetic barrier, the preferred inter-conversion pathway between the conformers involves the first rather than the second transition state. Understanding this transition state in detail led us to perform its optimization, showing an energetic barrier around 3.66 kcal/mol. The negative free energy and low enthalpy confirm that the process is spontaneous and exothermic. The results show that this requirement makes the existence of the two conformers in the asymmetric unit possible. The structure of molecules in the asymmetric unit is better understood when the MEP is used on the interaction between molecules. For Gedunin, both molecules have shown MEP with well-defined regions, and this behavior contributes to the observed link between molecules and for the negative regions complementing positive regions of another molecule. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Crystallization and preliminary X-ray diffraction of malate dehydrogenase from Plasmodium falciparum

The expression, purification, crystallization and preliminary X-ray diffraction characterization of malate dehydrogenase (MDH) from the malarial parasite Plasmodium falciparum (PfMDH) are reported. In order to gain a deeper understanding of the function and role of PfMDH, the protein was purified to homogeneity. The purified protein crystallized in space group P1, with unit-cell parameters a = 72, b = 157, c = 159 angstrom, a = 105, beta = 101, ? = 95 degrees. The resulting crystals diffracted to a maximal resolution of 2.24 angstrom and the structure has been solved by molecular replacement, with 16 monomers in the asymmetric unit. The 16 monomers are arranged into four independent tetramers, in agreement with previous reports demonstrating the tetrameric solution state of PfMDH. The X-ray structure of PfMDH is expected to clarify the differences in catalysis by PfMDH compared with other MDH family members and to provide a basis for the structure-based design of specific PfMDH inhibitors as well as general MDH inhibitors.

Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of three myotoxic phospholipases A2 from Bothrops brazili venom

Two myotoxic and noncatalytic Lys49-phospholipases A2 (braziliantoxin-II and MT-II) and a myotoxic and catalytic phospholipase A2 (braziliantoxin-III) from the venom of the Amazonian snake Bothrops brazili were crystallized. The crystals diffracted to resolutions in the range 2.562.05 angstrom and belonged to space groups P3121 (braziliantoxin-II), P6522 (braziliantoxin-III) and P21 (MT-II). The structures were solved by molecular-replacement techniques. Both of the Lys49-phospholipases A2 (braziliantoxin-II and MT-II) contained a dimer in the asymmetric unit, while the Asp49-phospholipase A2 braziliantoxin-III contained a monomer in its asymmetric unit. Analysis of the quaternary assemblies of the braziliantoxin-II and MT-II structures using the PISA program indicated that both models have a dimeric conformation in solution. The same analysis of the braziliantoxin-III structure indicated that this protein does not dimerize in solution and probably acts as a monomer in vivo, similar to other snake-venom Asp49-phospholipases A2.

Reactive sputter magnetron reactor for preparation of thin films and simultaneous in-situ structural study by X-ray diffraction.

Reactive Sputter Magnetron (RSM) is a widely used technique to thin films growing of compounds both, in research laboratories and in industrial processes. The nature of the deposited compound will depend then on the nature of the magnetron target and the nature of the ions generated in the plasma. One important aspect of the problem is the knowledge of the evolution of the film during the process of growing itself. In this work, we present the design, construction of a chamber to be installed in the Huber goniometer in the XRD2 line of LNLS in Campinas, which allows in situ growing kinetic studies of thin films.

Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of selenophosphate synthetases from Trypanosoma brucei and Leishmania major

Selenophosphate synthetase (SPS) plays an indispensable role in selenium metabolism, being responsible for catalyzing the activation of selenide with adenosine 5'-triphosphate (ATP) to generate selenophosphate, the essential selenium donor for selenocysteine synthesis. Recombinant full-length Leishmania major SPS (LmSPS2) was recalcitrant to crystallization. Therefore, a limited proteolysis technique was used and a stable N-terminal truncated construct (ΔN-LmSPS2) yielded suitable crystals. The Trypanosoma brucei SPS orthologue (TbSPS2) was crystallized by the microbatch method using paraffin oil. X-ray diffraction data were collected to resolutions of 1.9 Å for ΔN-LmSPS2 and 3.4 Å for TbSPS2.

Die Kristallstruktur zweier Atmungsproteine: das Hämoglobin des Meerschweinchens und das 24-mere Hämocyanin des Kaiserskorpions

Im Verlauf der vorgestellten Arbeit konnten die Kristallstrukturen zweier Atmungsproteine gelöst werden. Da diese Strukturen mit verschiedenen Auflösungen gelöst wurden, wurden für die beiden Modelle unterschiedliche Methoden verwendet.rnrnDie Kristalle des Hämoglobins des Meerschweinchens Cavia porcellus erlaubten eine Messung von Streureflexen bis zu einer Auflösung von 1.7 Ǻ. Damit konnten das Molecular Replacement und das folgende Refinement mit geringen Vorgaben durchgeführt werden.rnAnhand der ermittelten Struktur konnte gezeigt werden, dass die Höhenadaptation des Hämoglobins des Meerschweinchens auf einer Stabilisierung des R2-Zustandes und einer gleichzeitigen Destabilisierung des T-Zustandes beruht. Die zu Grunde liegenden Aminosäureaustausche konnten identifiziert und der resultierende Mechanismus postuliert werden. Die Durchführung von Mutagenese-Experimenten am Hämoglobin des Meerschweinchens könnte die vorgestellte Hypothese bestätigen.rnrnDie Kristallstruktur des 24-meren Hämocyanins aus Pandinus imperator konnte durch eine Kombination von Röntgenkristallographie und Homologiemodellierung mit einer Auflösung von 6.5 Ǻ gelöst werden. Allerdings wäre die Bestimmung der Phasen durch Molecular Replacement ohne die vor kurzem publizierte Kryo-EM Struktur nicht möglich gewesen [Cong et al., 2009].rnDamit ist es durch die Kombination verschiedener Methoden erstmalig gelungen die Struktur eines Hämocyanins dieser Größe (Mw = 1.7 MDa) zu lösen. Die Auflösung von 6.5 Ǻ, eine für die Kristallographie relativ geringe Auflösung, erlaubte die Bestimmung des Cα-Traces des Proteins mit hoher Genauigkeit.rnDurch die Kristallstruktur konnte das zu Grunde liegende Kryo-EM Modell aus [Cong et al., 2009] bestätigt werden. Insbesondere die Position der α-Helices konnte mittels Kristallographie mit einer höheren Genauigkeit bestimmt werden. Durch die Verwendung von OMIT-Maps wurde sichergestellt, dass die Struktur nicht "kopiert" wurde. Die Übereinstimmung ist deshalb auf die Struktur des Hämocyanins im gemessenen Kristall zurückzuführen, nicht auf einen Bias bei der Auswertung.rnAnhand der Kristallstruktur konnten für die Kooperativität im Trimer potentiell entscheidende Aminosäuren identifiziert werden. Diese Aminosäuren könnten im Vergleich zur bekannten trimeren Struktur aus Limulus polyphemus zur Ausbildung zusätzlicher Bindungen zwischen den Untereinheiten führen. Diese Bindungen könnten eine wichtige Rolle beim Konformationsübergang zwischen dem T- und R-Zustand spielen.rn

Charakterisierung einer pflanzlichen Variante des Cytoskelettproteins gamma-Tubulin durch Strukturmodellierung, Überexpression und Analyse der Interaktionspartner

Wie alle Eukaryoten besitzen auch höhere Pflanzen ein mikrotubuläres Cytoskelett. Einige Funktionen dieses Cytoskeletts sind relativ stark konserviert, andere dagegen scheinen sehr pflanzenspezifisch zu sein. Dies betrifft insbesondere charakteristische mikrotubuläre Netzwerke, die bei der Neubildung und der Verstärkung der Zellwände wichtige Rollen übernehmen. Wie der Aufbau dieser Netzwerke kontrolliert wird, ist bisher relativ unklar. Typische Mikrotubuli organisierende Zentren (MTOC), insbesondere Centrosomen oder Spindelpolkörper, sind bei höheren Pflanzen nicht beobachtet worden. Von pilzlichen und tierischen Organismen weiß man, dass gamma-Tubulin (gTUB) mit seinen assoziierten Proteinen in den MTOC bei der Nukleation von Mikrotubuli eine Schlüsselfunktion hat. Dieses Mitglied der Tubulin-Superfamilie wird aber auch in Pflanzen gefunden, dessen genaue Funktion bisher unbekannt ist. Zu Beginn der Arbeit wurden mittels in silico Berechnungen Strukturmodelle des pflanzlichen gTUBs aus Nicotiana tabacum erarbeitet, da die Struktur, die zu einem Verständnis der pflanzlichen Wachstumsregulation beitragen könnte, bisher unbekannt ist. Auf Grundlage der bioinformatischen Daten konnte für weitere Studien eine notwendige gTUB-Deletionsmutante entwickelt werden. Für Röntgendiffraktionsstudien und gTUB-Interaktionspartneranalysen war die Verfügbarkeit verhältnismäßig großer Proteinmengen notwendig. Die Expression der gTUB-Volllängensequenz in gelöster und aktiver Form stellte einen immanent wichtigen Zwischenschritt dar. Das Escherichia coli T7/lacO-Expressionssystem lieferte, trotz vielversprechender Erfolge in der Vergangenheit, kein gelöstes rekombinantes gTUB. So wurden zwar verhältnismäßig hohe Expressionsraten erzielt, aber das rekombinante gTUB lag quantitativ als Inclusion bodies vor. Eine Variationen der Expressionsparameter sowie umfangreiche Versuche mittels verschiedenster Konstrukte sowie potentiell die Löslichkeit erhöhenden Tags gTUB in gelöster Form in E. coli zu exprimieren blieben erfolglos. Eine Denaturierung der Inclusion bodies und Rückfaltung wurde aufgrund der wohl bei der Tubulinfaltung notwendigen komplexeren Chaperone sowie thermodynamischer Überlegungen ausgeschlossen. Die höher evolvierte Chaperonausstattung war ein Hauptgrund für die Verwendung der eukaryotischen Hefe-Expressionssysteme K. lactis und des S. cerevisiae-Stammes FGY217 zur gTUB-Expression. So konnten nach der Selektion nur transgene Hefe-Zellen dokumentiert werden, die die gTUB-Expressionskassette nachweislich an der vorgesehenen Zielposition in ihrem Genom integrierten, aber keine dokumentierbare Expression zeigten. Die wahrscheinlichste Begründung hierfür ist, dass ein erhöhter intrazellulärer gTUB-Titer mit dem Zellwachstum und der Zellteilung dieser eukaryotischen Organismen interferierte und durch Rückkopplungen die rekombinante gTUB-CDS aus N. tabacum ausgeschaltet wurde. Der Versuch einer transienten gTUB-Überexpression in differenzierten Blattgeweben höherer Pflanzen war eine logische Konsequenz aus den vorherigen Ergebnissen und lieferte, wenn auch nicht die für eine Proteinkristallisation notwendigen Mengen, gelöstes gTUB. Bestrebungen einer stabilen Transfektion von A. thaliana oder BY-2-Zellkulturen mit einer gTUB-CDS lieferten keine transgenen Organismen, was starke Interferenzen der rekombinanten gTUB-CDS in den Zellen vermuten lies. Transfektionsversuche mit nur GFP tragenden Konstrukten ergaben hingegen eine hohe Anzahl an transgenen Organismen, die auch verhältnismäßig starke Expressionsraten zeigten. Die erzielten Proteinmengen bei der transienten gTUB-Überexpression in N. benthamiana Blattgeweben, in Co-Expression mit dem Posttransriptional Gene Silencing-Suppressorprotein p19, waren für einen Pull-Down sowie eine massenspektroskopische Analyse der Interaktionspartner ausreichend und ergaben Befunde. Eine abschließende Auswertung des erarbeiteten massenspektroskopischen Datensatzes wird jedoch erst dann möglich sein, wenn das Tabak-Proteom vollständig sequenziert ist. Die Erweiterung der bestehenden pflanzlichen Vergleichsdatenbanken um das bisher bekannte Tabak-Proteom vervielfachte die Anzahl der in dieser Studie identifizierten gTUB-Interaktionspartner. Interaktionen mit dem TCP1-Chaperon untermauern die Hypothese der zur Faltung pflanzlichen gTUBs notwendigen Chaperone. Beobachtete gTUB-Degradationsmuster in Verbindung mit Interaktionen des 26S-Proteasoms deuten auf eine Gegenregulationen bei erhöhtem gTUB-Titer auf Proteinebene hin. Da Blattgewebe selbst nur noch über eine sehr geringe und inhomogene Teilungsaktivität verfügen ist diese Regulation hoch spannend. Auch konnte durch Co-Expression des PTGS-Suppressorproteins p19 gezeigt werden, dass bei der gTUB-Expression eine Regulation auf RNA-Ebene erfolgt.

Molekulare Analyse des Kolumnar-Gens beim Apfel (Malus x domestica)

Das Kolumnarwachstum beim Apfel (Malus x domestica) geht auf eine in den frühen 1960er Jahren entdeckte Zufallsmutation zurück. Die daraus resultierende Sprossmutante ist von großem wirtschaftlichem Interesse, da diese sehr kompakte Wuchsform unter anderem zu einer enormen Ertragssteigerung durch eine hohe Pflanzdichte der Bäume führt. Das Ziel der Arbeit ist die Entschlüsselung der molekularen Ursache dieser Mutation, die bisher weitgehend ungeklärt ist. Die Analyse wurde durch die Erstellung einer Referenzsequenz der Co-Zielregion einer kolumnaren Apfelsorte sowie durch die Konstruktion eng gekoppelter molekularer Marker realisiert. Durch die Konstruktion von genomischen Apfel-BAC-Bibliotheken mit mehrfacher Genomabdeckung und die Erstellung geeigneter Sonden wurde die Co-Region kloniert und deren Sequenz bestimmt. In Kombination zu dieser klassischen positionellen Klonierungsstrategie wurden genomische Illumina „mate pair“-Bibliotheken erstellt, sequenziert und bioinformatisch analysiert, um die genomische Region vollständig zu annotieren. Somit wurde eine vollständige genomische Referenz der Co-Region einer kolumnaren Apfelsorte erstellt, die die Grundlage für weitere Analysen bildet. Auf Basis dieser Referenz konnte die Co-Mutation in Form der Integration des LTR-Retrotransposons Gypsy-44 im kolumnaren Chromosom an Position 18,79 Mbp auf Chromosom 10 lokalisiert werden. Darüber hinaus konnten Transposon-basierende molekulare Marker erstellt werden, die eine verlässliche Genotypisierung von Apfelbäumen in Bezug auf das Kolumnarwachstum ermöglichen und dies unabhängig von der verwendeten Apfelsorte. Der genaue Wirkmechanismus von Gypsy-44, der zur Ausprägung dieses extremen Phänotyps führt, ist bislang unklar. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die molekulare Ursache für das kolumnare Wachstum aufgeklärt werden konnte und zudem die ersten molekularen Marker erstellt wurden, die eine sortenunabhängige Differenzierung zwischen kolumnaren und nicht kolumnaren Apfelbäumen ermöglichen.