Identification techniques for highly boosted W bosons that decay into hadrons

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Searches for heavy Higgs bosons in two-Higgs-doublet models and for t→ch decay using multilepton and diphoton final states in pp collisions at 8 TeV

Searches are presented for heavy scalar (H) and pseudoscalar (A) Higgs bosons posited in the two doublet model (2HDM) extensions of the standard model (SM). These searches are based on a data sample of pp collisions collected with the CMS experiment at the LHC at a center-of-mass energy of root s = 8 TeV and corresponding to an integrated luminosity of 19.5 fb(-1). The decays H -> hh and A -> Zh, where h denotes an SM-like Higgs boson, lead to events with three or more isolated charged leptons or with a photon pair accompanied by one or more isolated leptons. The search results are presented in terms of the H and A production cross sections times branching fractions and are further interpreted in terms of 2HDM parameters. We place 95% C.L. cross section upper limits of approximately 7 pb on sigma B for H -> hh and 2 pb for A -> Zh. Also presented are the results of a search for the rare decay of the top quark that results in a charm quark and an SM Higgs boson, t -> ch, the existence of which would indicate a nonzero flavor-changing Yukawa coupling of the top quark to the Higgs boson. We place a 95% C.L. upper limit of 0.56% on B(t -> ch).

Measurement of the top-quark mass in all-jets t(t)over-bar events in pp collisions at root s=7 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Measurement of pseudorapidity distributions of charged particles in proton-proton collisions at root s=8 TeV by the CMS and TOTEM experiments

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Measurement of Prompt psi(2S) to J/psi. Yield Ratios in Pb-Pb and p-p Collisions at root sNN=2.76 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Search for anomalous production of events with three or more leptons in pp collisions at root s=8 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Bioprospecção de fungos endofílicos Camarops sp., Periconia atropurpurea e Pseudofusicoccum stromaticum e avaliação epigenética de Phoma sp

Pós-graduação em Química - IQ

Fungos endofíticos em Eugenia brasiliensis: prospecção química, biológica, enzimática e avaliação do co-cultivo e epigenética em Xylaria cubensis, Diaporthe sp. e Colletotrichum sp.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Selection of Switching Sites in All-Optical Nework Topology Design

In this paper, we consider the problem of topology design for optical networks. We investigate the problem of selecting switching sites to minimize total cost of the optical network. The cost of an optical network can be expressed as a sum of three main factors: the site cost, the link cost, and the switch cost. To the best of our knowledge, this problem has not been studied in its general form as investigated in this paper. We present a mixed integer quadratic programming (MIQP) formulation of the problem to find the optimal value of the total network cost. We also present an efficient heuristic to approximate the solution in polynomial time. The experimental results show good performance of the heuristic. The value of the total network cost computed by the heuristic varies within 2% to 21% of its optimal value in the experiments with 10 nodes. The total network cost computed by the heuristic for 51% of the experiments with 10 node network topologies varies within 8% of its optimal value. We also discuss the insight gained from our experiments.

Hydrothermal pretreatment of sugarcane bagasse using response surface methodology improves digestibility and ethanol production by SSF

Sugarcane bagasse was characterized as a feedstock for the production of ethanol using hydrothermal pretreatment. Reaction temperature and time were varied between 160 and 200A degrees C and 5-20 min, respectively, using a response surface experimental design. The liquid fraction was analyzed for soluble carbohydrates and furan aldehydes. The solid fraction was analyzed for structural carbohydrates and Klason lignin. Pretreatment conditions were evaluated based on enzymatic extraction of glucose and xylose and conversion to ethanol using a simultaneous saccharification and fermentation scheme. SSF experiments were conducted with the washed pretreated biomass. The severity of the pretreatment should be sufficient to drive enzymatic digestion and ethanol yields, however, sugars losses and especially sugar conversion into furans needs to be minimized. As expected, furfural production increased with pretreatment severity and specifically xylose release. However, provided that the severity was kept below a general severity factor of 4.0, production of furfural was below an inhibitory concentration and carbohydrate contents were preserved in the pretreated whole hydrolysate. There were significant interactions between time and temperature for all the responses except cellulose digestion. The models were highly predictive for cellulose digestibility (R (2) = 0.8861) and for ethanol production (R (2) = 0.9581), but less so for xylose extraction. Both cellulose digestion and ethanol production increased with severity, however, high levels of furfural generated under more severe pretreatment conditions favor lower severity pretreatments. The optimal pretreatment condition that gave the highest conversion yield of ethanol, while minimizing furfural production, was judged to be 190A degrees C and 17.2 min. The whole hydrolysate was also converted to ethanol using SSF. To reduce the concentration of inhibitors, the liquid fraction was conditioned prior to fermentation by removing inhibitory chemicals using the fungus Coniochaeta ligniaria.

Caratterizzazione mediante HPLC-MS di modifiche post-trasduzionali di proteine istoniche

Gli istoni sono proteine basiche che possono essere classificate in varie classi: H1, H2A, H2B, H3 e H4. Queste proteine formano l’ottamero proteico attorno al quale si avvolge il DNA per formare il nucleosoma che è l’unità fondamentale della cromatina. A livello delle code N-terminali, gli istoni possono essere soggetti a numerose modifiche posttraduzionali quali acetilazioni, metilazioni, fosforilazioni, ADP-ribosilazioni e ubiquitinazioni. Queste modifiche portano alla formazione di diversi siti di riconoscimento per diversi complessi enzimatici coinvolti in importanti processi come la riparazione e la replicazione del DNA e l’assemblaggio della cromatina. La più importante e la più studiata di queste modifiche è l’acetilazione che avviene a livello dei residui amminici della catena laterale dell’amminoacido lisina. I livelli corretti di acetilazione delle proteine istoniche sono mantenuti dall’attività combinata di due enzimi: istone acetil transferasi (HAT) e istone deacetilasi (HDAC). Gli enzimi appartenenti a questa famiglia possono essere suddivisi in varie classi a seconda delle loro diverse caratteristiche, quali la localizzazione cellulare, la dimensione, l’omologia strutturale e il meccanismo d’azione. Recentemente è stato osservato che livelli aberranti di HDAC sono coinvolti nella carcinogenesi; per questo motivo numerosi gruppi di ricerca sono interessati alla progettazione e alla sintesi di composti che siano in grado di inibire questa classe enzimatica. L’inibizione delle HDAC può infatti provocare arresto della crescita cellulare, apoptosi o morte cellulare. Per questo motivo la ricerca farmaceutica in campo antitumorale è mirata alla sintesi di inibitori selettivi verso le diverse classi di HDAC per sviluppare farmaci meno tossici e per cercare di comprendere con maggiore chiarezza il ruolo biologico di questi enzimi. Il potenziale antitumorale degli inibitori delle HDAC deriva infatti dalla loro capacità di interferire con diversi processi cellulari, generalmente non più controllati nelle cellule neoplastiche. Nella maggior parte dei casi l’attività antitumorale risiede nella capacità di attivare programmi di differenziamento, di inibire la progressione del ciclo cellulare e di indurre apoptosi. Inoltre sembra essere molto importante anche la capacità di attivare la risposta immunitaria e l’inibizione dell’angiogenesi. Gli inibitori delle HDAC possono essere a loro volta classificati in base alla struttura chimica, alla loro origine (naturale o sintetica), e alla loro capacità di inibire selettivamente le HDAC appartenenti a classi diverse. Non è ancora chiaro se la selettività di queste molecole verso una specifica classe di HDAC sia importante per ottenere un effetto antitumorale, ma sicuramente inibitori selettivi possono essere molto utili per investigare e chiarire il ruolo delle HDAC nei processi cellulari che portano all’insorgenza del tumore. Nel primo capitolo di questa tesi quindi è riportata un’introduzione sull’importanza delle proteine istoniche non solo da un punto di vista strutturale ma anche funzionale per il destino cellulare. Nel secondo capitolo è riportato lo stato dell’arte dell’analisi delle proteine istoniche che comprende sia i metodi tradizionali come il microsequenziamento e l’utilizzo di anticorpi, sia metodi più innovativi (RP-LC, HILIC, HPCE) ideati per poter essere accoppiati ad analisi mediante spettrometria di massa. Questa tecnica consente infatti di ottenere importanti e precise informazioni che possono aiutare sia a identificare gli istoni come proteine che a individuare i siti coinvolti nelle modifiche post-traduzionali. Nel capitolo 3 è riportata la prima parte del lavoro sperimentale di questa tesi volto alla caratterizzazione delle proteine istoniche mediante tecniche cromatografiche accoppiate alla spettrometria di massa. Nella prima fase del lavoro è stato messo a punto un nuovo metodo cromatografico HPLC che ha consentito di ottenere una buona separazione, alla linea di base, delle otto classi istoniche (H1-1, H1-2, H2A-1, H2A-2, H2B, H3-1, H3-2 e H4). La separazione HPLC delle proteine istoniche ha permesso di poter eseguire analisi accurate di spettrometria di massa mediante accoppiamento con un analizzatore a trappola ionica tramite la sorgente electrospray (ESI). E’ stato così possibile identificare e quantificare tutte le isoforme istoniche, che differiscono per il tipo e il numero di modifiche post-traduzionali alle quali sono soggette, previa estrazione da colture cellulari di HT29 (cancro del colon). Un’analisi così dettagliata delle isoforme non può essere ottenuta con i metodi immunologici e permette di eseguire un’indagine molto accurata delle modifiche delle proteine istoniche correlandole ai diversi stadi della progressione del ciclo e alla morte cellulare. Il metodo messo a punto è stato convalidato mediante analisi comparative che prevedono la stessa separazione cromatografica ma accoppiata a uno spettrometro di massa avente sorgente ESI e analizzatore Q-TOF, dotato di maggiore sensibilità e risoluzione. Successivamente, per identificare quali sono gli specifici amminoacidi coinvolti nelle diverse modifiche post-traduzionali, l’istone H4 è stato sottoposto a digestione enzimatica e successiva analisi mediante tecniche MALDI-TOF e LC-ESI-MSMS. Queste analisi hanno permesso di identificare le specifiche lisine acetilate della coda N-terminale e la sequenza temporale di acetilazione delle lisine stesse. Nel quarto capitolo sono invece riportati gli studi di inibizione, mirati a caratterizzare le modifiche a carico delle proteine istoniche indotte da inibitori delle HDAC, dotati di diverso profilo di potenza e selettività. Dapprima Il metodo messo a punto per l’analisi delle proteine istoniche è stato applicato all’analisi di istoni estratti da cellule HT29 trattate con due noti inibitori delle HDAC, valproato e butirrato, somministrati alle cellule a dosi diverse, che corrispondono alle dosi con cui sono stati testati in vivo, per convalidare il metodo per studi di inibizione di composti incogniti. Successivamente, lo studio è proseguito con lo scopo di evidenziare effetti legati alla diversa potenza e selettività degli inibitori. Le cellule sono state trattate con due inibitori più potenti, SAHA e MS275, alla stessa concentrazione. In entrambi i casi il metodo messo a punto ha permesso di evidenziare l’aumento dei livelli di acetilazione indotto dal trattamento con gli inibitori; ha inoltre messo in luce differenti livelli di acetilazione. Ad esempio il SAHA, potente inibitore di tutte le classi di HDAC, ha prodotto un’estesa iperacetilazione di tutte le proteine istoniche, mentre MS275 selettivo per la classe I di HDAC, ha prodotto modifiche molto più blande. E’ stato quindi deciso di applicare questo metodo per studiare la dose e la tempo-dipendenza dell’effetto di quattro diversi inibitori delle HDAC (SAHA, MS275, MC1855 e MC1568) sulle modifiche post-traduzionali di istoni estratti da cellule HT29. Questi inibitori differiscono oltre che per la struttura chimica anche per il profilo di selettività nei confronti delle HDAC appartenenti alle diverse classi. Sono stati condotti quindi studi di dose-dipendenza che hanno consentito di ottenere i valori di IC50 (concentrazione capace di ridurre della metà la quantità relativa dell’istone meno acetilato) caratteristici per ogni inibitore nei confronti di tutte le classi istoniche. E’ stata inoltre calcolata la percentuale massima di inibizione per ogni inibitore. Infine sono stati eseguiti studi di tempo-dipendenza. I risultati ottenuti da questi studi hanno permesso di correlare i livelli di acetilazione delle varie classi istoniche con la selettività d’azione e la struttura chimica degli inibitori somministrati alle cellule. In particolare, SAHA e MC1855, inibitori delle HDAC di classi I e II a struttura idrossamica, hanno causato l’iperacetilazione di tutte le proteine istoniche, mentre MC1568 (inibitore selettivo per HDAC di classe II) ha prodotto l’iperacetilazione solo di H4. Inoltre la potenza e la selettività degli inibitori nel provocare un aumento dei livelli di acetilazione a livello delle distinte classi istoniche è stata correlata al destino biologico della cellula, tramite studi di vitalità cellulare. E’ stato osservato che il SAHA e MC1855, inibitori potenti e non selettivi, somministrati alla coltura HT29 a dose 50 μM producono morte cellulare, mentre MS275 alla stessa dose produce accumulo citostatico in G1/G0. MC1568, invece, non produce effetti significatici sul ciclo cellulare. Questo studio ha perciò dimostrato che l’analisi tramite HPLC-ESI-MS delle proteine istoniche permette di caratterizzare finemente la potenza e la selettività di nuovi composti inibitori delle HDAC, prevedendone l’effetto sul ciclo cellulare. In maggiore dettaglio è risultato che l’iperacetilazione di H4 non è in grado di provocare modifiche significative sul ciclo cellulare. Questo metodo, insieme alle analisi MALDI-TOF e LC-ESI-MSMS che permettono di individuare l’ordine di acetilazione delle lisine della coda N-terminale, potrà fornire importanti informazioni sugli inibitori delle HDAC e potrà essere applicato per delineare la potenza, la selettività e il meccanismo di azione di nuovi potenziali inibitori di questa classe enzimatica in colture cellulari tumorali.

Innovative Strategies for the Synthesis of Biologically Active Small Molecules

The post genomic era, set the challenge to develop drugs that target an ever-growing list of proteins associated with diseases. However, an increase in the number of drugs approved every year is nowadays still not observed. To overcome this gap, innovative approaches should be applied in drug discovery for target validation, and at the same time organic synthetic chemistry has to find new fruitful strategies to obtain biologically active small molecules not only as therapeutic agents, but also as diagnostic tools to identify possible cellular targets. In this context, in view of the multifactorial mechanistic nature of cancer, new chimeric molecules, which can be either antitumor lead candidates, or valuable chemical tools to study molecular pathways in cancer cells, were developed using a multitarget-directed drug design strategy. According to this approach, the desired hybrid compounds were obtained by combining in a single chemical entity SAHA analogues, targeting histone deacetylases (HDACs), with substituted stilbene or terphenyl derivatives able to block cell cycle, to induce apoptosis and cell differentiation and with Sorafenib derivative, a multikinase inhibitor. The new chimeric derivatives were characterized with respect to their cytotoxic activity and their effects on cell cycle progression on leukemia Bcr-Abl-expressing K562 cell lines, as well as their HDACs inhibition. Preliminary results confirmed that one of the hybrid compounds has the desired chimeric profile. A distinct project was developed in the laboratory of Dr Spring, regarding the synthesis of a diversity-oriented synthesis (DOS) library of macrocyclic peptidomimetics. From a biological point of view, this class of molecules is extremely interesting but underrepresented in drug discovery due to the poor synthetic accessibility. Therefore it represents a valid challenge for DOS to take on. A build/couple/pair (B/C/P) approach provided, in an efficient manner and in few steps, the structural diversity and complexity required for such compounds.

Determination of effective charge of flexible polyelectrolytes by light scattering

The most important property controlling the physicochemical behaviour of polyelectrolytes and their applicability in different fields is the charge density on the macromolecular chain. A polyelectrolyte molecule in solution may have an effective charge density which is smaller than the actual charge density determined from its chemical structure. In the present work an attempt has been made to quantitatively determine this effective charge density of a model polyelectrolyte by using light scattering techniques. Flexible linear polyelectrolytes with a Poly(2-Vinylpyridine) (2-PVP) backbone are used in the present study. The polyelectrolytes are synthesized by quaternizing the pyridine groups of 2-PVP by ethyl bromide to different quaternization degrees. The effect of the molar mass, degree of quaternization and solvent polarity on the effective charge is studied. The results show that the effective charge does not vary much with the polymer molar mass or the degree of quaternization. But a significant increase in the effective charge is observed when the solvent polarity is increased. The results do not obey the counterion condensation theory proposed by Manning. Based on the very low effective charges determined in this study, a new mechanism for the counterion condensation phenomena from a specific polyelectrolyte-counterion interaction is proposed

Vascular dysfunction and reduced circulating endothelial progenitor cells in young healthy UK South Asian men

OBJECTIVES: The objective of this study was to examine determinants of excess coronary artery disease risk in UK South Asians, more prevalent in this population than UK Caucasians, by examining differences in risk factors, vascular function, and endothelial progenitor cells (EPCs). METHODS AND RESULTS: 24 South Asian and 25 Caucasian healthy age-matched nonsmoking men were studied. Vascular function was assessed by flow-mediated and GTN brachial artery dilatation and blood flow responses to infusion of ACh, SNP, and L-NMMA. EPC number and function were measured by flow cytometry (CD34, CD133, and KDR positive cells), and CFU/migration assays. Traditional risk factors and anthropometric measurements were similar in the groups. South Asians had higher fasting insulin levels (6.01 versus 3.62 microU/mL; P = 0.02). South Asians had lower FMD (6.9 versus 8.5%; P = 0.003), L-NMMA response (0.8 versus 1.3 mL/min/100 mL; P = 0.03), mean SNP response (9.5+/-0.6 versus 11.6+/-0.6; P = 0.02), EPC number (0.046+/-0.005% versus 0.085+/-0.009%; P = < 0.001), and CFU ability (CFU 4.29+/-1.57 versus 18.86+/-4.00; P = 0.005). EPC number was the strongest predictor of FMD. Ethnicity was the strongest predictor of EPC number. CONCLUSIONS: Healthy South Asian men are more insulin resistant, and demonstrate endothelial dysfunction and reduced EPC number and function compared with Caucasians. These abnormalities may contribute to their increased CAD risk.

DEFINING THE ROLE OF EGFR ACETYLATION IN CELLULAR PROCESSES: CLINICAL IMPLICATIONS

Epidermal growth factor receptor (EGFR) is a cell membrane tyrosine kinase receptor and plays a pivotal role in regulating cell growth, differentiation, cell cycle, and tumorigenesis. Deregulation of EGFR causes many diseases including cancers. Intensive investigation of EGFR alteration in human cancers has led to profound progress in developing drugs to target EGFR-mediated cancers. While exploring possible synergistic enhancement of therapeutic efficacy by combining EGFR tyrosine kinase inhibitors (TKI) with other anti-cancer agents, we observed that suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA, a deacetylase inhibitor) enhanced TKI-induced cancer cell death, which further led us to question whether SAHA-mediated sensitization to TKI was associated with EGFR acetylation. What we know so far is that SAHA can inhibit class I and II histone deacetylases (HDACs), which could possibly preserve acetylation of underlying HDAC-targeted proteins including both histone and non-histone proteins. In addition, it has been reported that an HDAC inhibitor, TSA, enhanced EGFR phosphorylation in ovarian cancer cells. EGFR acetylation has also been reported to play a role in the regulation of EGFR endocytosis recently. These observations indicate that there might be an intrinsic correlation between acetylation and phosphorylation of EGFR. In other words, the interplay between EGFR acetylation and phosphorylation may contribute to HDAC inhibitors (HDACi)-augmented EGFR phosphorylation. In this investigation, we showed that CBP acetyltransferase acetylated EGFR in vivo. In response to EGF stimulation, CBP rapidly translocated from the nucleus to the cytoplasm. We also demonstrated protein-protein interaction between CBP and EGFR as well as the enhancement of EGFR acetylation by CBP. Moreover, EGFR acetylation enhanced EGFR tyrosine phosphorylation and augmented its association with Src kinase. Acetylation-deficient EGFR mutant (EGFR-K3R) significantly reduced the function and activity of EGFR. Furthermore, ectopic expression of EGFR-K3R mutant abrogated its ability to respond to EGF-induced cell proliferation, DNA synthesis, and anchorage-independent growth using cell-based assays and tumor growth in nude mice. In addition, we demonstrated that EGFR expression was associated with SAHA resistance in the treatment of cancer cells that overexpress EGFR. The knockdown of EGFR in MDA-MB-468 breast cancer cells could sensitize the cells to respond to SAHA. The overexpression of EGFR in SAHA-sensitive MDA-MB-453 breast cancer cells rendered the cells resistant to SAHA. Together, these findings suggest that EGFR plays an important role in SAHA resistance in breast carcinoma cells that we tested. The combination therapy of HDACi with TKI has been proposed for treating cancers with aberrant expression of EGFR. The evidence from pre-clinical or clinical trials demonstrated significant enhancement of therapeutic efficacy by using such a combination therapy. Our in vivo study also demonstrated that the combination of SAHA and TKI for the treatment of breast cancer significantly reduced tumor burden compared with either SAHA or TKI alone. The significance of our study elucidated another possible underlying molecular mechanism by which HDACi mediated sensitization to TKI. Our results unveiled a critical role of EGFR acetylation that regulates EGFR tyrosine phosphorylation and may further provide an experiment-based rationale for combinatorial targeted therapy.