Genetic definition of a protein-splicing domain: Functional mini-inteins support structure predictions and a model for intein evolution

Inteins are protein-splicing elements, most of which contain conserved sequence blocks that define a family of homing endonucleases. Like group I introns that encode such endonucleases, inteins are mobile genetic elements. Recent crystallography and computer modeling studies suggest that inteins consist of two structural domains that correspond to the endonuclease and the protein-splicing elements. To determine whether the bipartite structure of inteins is mirrored by the functional independence of the protein-splicing domain, the entire endonuclease component was deleted from the Mycobacterium tuberculosis recA intein. Guided by computer modeling studies, and taking advantage of genetic systems designed to monitor intein function, the 440-aa Mtu recA intein was reduced to a functional mini-intein of 137 aa. The accuracy of splicing of several mini-inteins was verified. This work not only substantiates structure predictions for intein function but also supports the hypothesis that, like group I introns, mobile inteins arose by an endonuclease gene invading a sequence encoding a small, functional splicing element.

TnTIN and TnTAP: Mini-transposons for site-specific proteolysis in vivo

Tobacco etch virus (TEV) protease recognizes a 7-aa consensus sequence, Glu-Xaa-Xaa-Tyr-Xaa-Gln-Ser, where Xaa can be almost any amino acyl residue. Cleavage occurs between the conserved Gln and Ser residues. Because of its distinct specificity, TEV protease can be expressed in the cytoplasm without interfering with viability. Polypeptides that are not natural substrates of TEV protease are proteolyzed if they carry the appropriate cleavage site. Thus, this protease can be used to study target proteins in their natural environment in vivo, as well as in vitro. We describe two Tn5-based mini-transposons that insert TEV protease cleavage sites at random into target proteins. TnTIN introduces TEV cleavage sites into cytoplasmic proteins. TnTAP facilitates the same operation for proteins localized to the bacterial cell envelope. By using two different target proteins, SecA and TolC, we show that such modified proteins can be cleaved in vivo and in vitro by TEV protease. Possible applications of the site-specific proteolysis approach are topological studies of soluble as well as of inner and outer membrane proteins, protein inactivation, insertion mutagenesis experiments, and protein tagging.

Mini-chromosomes derived from the human Y chromosome by telomere directed chromosome breakage.

We have used telomeric DNA to break two acrocentric derivatives of the human Y chromosome into mini-chromosomes that are small enough to be size- fractionated by pulsed-field gel electrophoresis. One of the mini-chromosomes is about 7 Mb in size and sequence-tagged site analysis of this molecule suggests that it corresponds to a simple truncation of the short arm of the Y chromosome. Five of the mini-chromosomes are derived from the long arm, are all rearranged by more than a simple truncation, and range in size from 4.0 Mb to 9 Mb. We have studied the mitotic stabilities of these mini-chromosomes and shown that they are stably maintained by cells proliferating in culture for about 100 cell divisions.

Análise da correlação entre índices radiomorfométricos de densidade óssea, perfil de qualidade óssea em software de implante, quociente de estabilidade e torque de inserção em implantes

A qualidade óssea, bem como a estabilidade inicial dos implantes, está diretamente relacionada com o sucesso das reabilitações na implantodontia. O presente estudo teve como objetivo analisar a correlação entre índices radiomorfométricos de densidade óssea por meio de radiografias panorâmicas, perfil de qualidade óssea com o auxílio de Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico (TCFC) com o uso do software de imagens OsiriX, Análise da Frequência de Ressonância (RFA) e Torque de Inserção do implante. Foram avaliados 160 implantes de 72 indivíduos, com média etária de 55,5 (±10,5) anos. Nas radiografias panorâmicas foram obtidos os índices IM, IPM e ICM, e nas tomografias computadorizadas de feixe cônico, os valores de pixels e a espessura da cortical da crista óssea alveolar, além da estabilidade primária por meio do torque de inserção e análise da frequência de ressonância. Os resultados foram analisados pelo coeficiente de correlação de Spearman, para p<= 0,01 foi obtido entre o torque de inserção e valores de pixels (0.330), o torque de inserção e a espessura da cortical da crista alveolar (0.339), o torque de inserção e o ISQ vestibulo-lingual (0.193), os valores de pixels e espessura da cortical da crista alveolar (0.377), as duas direções vestíbulo-lingual e mesio-distal do ISQ (0.674), o ISQ vestíbulo-lingual e a espessura da cortical da crista alveolar (0.270); os índices radiomorfométricos foram correlacionados entre eles e para p<= 0,05 foi obtido entre torque de inserção e ISQ mesio-distal (0.131), entre o ISQ vestibulo-lingual e os valores de pixels (0.156) e ISQ mesio-distal e IPMI esquerdo (0.149) e ISQ mesio-distal e IPMS esquerdo (0.145). Existe correlação entre a TCFC, o torque de inserção e a RFA na avaliação da qualidade óssea. É possível utilizar, pré-cirurgicamente, os exames de TCFC para avaliar a qualidade e quantidade óssea, tendo em vista as correlações obtidas neste estudo.

Produção de energia por mini e micro hidrelétricas na rede de distribuição de água.

A geração de energia hidrelétrica enfrenta uma crescente restrição a sua expansão, diretamente relacionada a fatores ambientais e da limitação de terrenos com potencial economicamente aproveitável. A partir deste fato, é relacionada uma possível fonte de energia hidrelétrica, resultante do aproveitamento dos potenciais presentes na rede de distribuição de água das cidades, ainda sem nenhum aproveitamento. O desenvolvimento desta fonte de energia se dá com a instalação de mini e micro centrais hidrelétricas nos condutos da rede distribuidora de água. Este trabalho tem por objetivo avaliar o potencial de aproveitamento hidrelétrico por mini e micro hidrelétricas por meio de técnicas de modelagem e de otimização, para agilizar e facilitar o procedimento de identificação dos potenciais e a instalação na rede de abastecimento. O trabalho leva em conta as diversas peculiaridades das redes de distribuição de água e dos equipamentos eletro-hidráulicos, discorrendo sobre a possível complementariedade da geração de energia durante os picos de consumo. Discorre também sobre a contribuição para a rede de distribuição elétrica, na logística e nos custos de implantação além de discutir a tipologia das turbinas capazes de aproveitar o potencial energético. É avaliado, com o auxilio de modelos hidráulicos e de otimização, o posicionamento das centrais geradoras na rede e os possíveis benefícios, restrições e impedimentos ao seu uso, desenvolvendo uma metodologia para facilitar a tomada de decisão quanto ao aproveitamento para geração, ou não, em redes diversas. A construção deste procedimento e ferramenta são desenvolvidos a partir do estudo de caso do sistema distribuidor de água do Município de Piquete no estado de São Paulo, Brasil.

Segurança biológica de implantes mamários de silicone: interrelação entre processos esterilizantes e biocompatibilidade

Os implantes mamários de silicone têm sido empregados, tanto nas cirurgias de aumento das mamas, quanto na reconstrução do tecido mamário após mastectomia. A segurança biológica dos implantes de silicone merece estudo relacionado aos processos de esterilização empregados, pois podem constituir-se em fator de comprometimento da estrutura química do polímero e, conseqüentemente, da biocompatibilidade. Este estudo consistiu na avaliação da biocompatibilidade de implantes mamários de silicone após terem sido submetidos aos processos de esterilização por calor seco, radiação gama e óxido de etileno. O parâmetro avaliado foi a viabilidade celular, empregando o método de difusão em agar e de captura do vermelho neutro. As amostras compreenderam implantes de silicone gel lisos, texturizados e revestidos com poliuretano e implantes texturizados pré-cheios com solução salina. Também foi realizado o teste de endotoxinas bacterianas pelo método do LAL e determinação da taxa de migração do gel de silicone (teste de bleed). Os três métodos de esterilização mostraram-se igualmente eficientes pela comprovação da condição de esterilidade dos implantes através de metodologia descrita na Farmacopéia Americana 27 edição. Os níveis de endotoxinas bacterianas dos implantes, também atenderam aos requisitos dos compêndios oficiais. Na avaliação da biocompatibilidade todos os implantes, independente dos processos de esterilização utilizados, apresentaram ausência de citotoxicidade. Os resultados do teste de bleed mostraram uma maior taxa de migração de gel para os implantes de superfície lisa em comparação com os implantes de superfície texturizada e revestida com poliuretano, quando esterilizados por calor seco. Ao comparar a taxa de migração do gel para os implantes de superfície lisa esterilizados por calor seco e óxido de etileno, obteve-se uma maior taxa de migração para aqueles implantes esterilizados por óxido de etileno. As diferentes avaliações realizadas neste estudo abrangeram aspectos biológicos, químicos e físicos relevantes para garantir um produto de boa qualidade e que, por assegurar a manutenção da característica de biocompatibilidade, resulta na segurança biológica deste tipo de implante.

Bioactive compounds and physical and chemical characteristics of mini tomatoes: influence of postharvest treatments

Tomatoes are among the most cultivated and used vegetables in the world. They are very succeptible to post harvest losses due to high perishability, therefore the use of postharvest treatments may contribute to conservation of this fruit, however the treatments might affect significantly physico-chemical, sensory and nutritional characteristics of tomatoes. Given the perishability of tomato and the economic importance of small tomato fruits, the purpose of the present study was to determine the effect of gamma radiation, carnauba coating and 1-MCP treatments on tomato fruit quality during storage. The study may be divided into two parts. In the first, mini tomatoes cv. Sweet Grape were harvested at breaker stage, divided into 4 grous and treated with gamma radiation (0.6 kGy), carnauba coating (1 L 1000 kg-1) and 1-MCP (500 nL L-1) and then stored at 25±2°C for 30 days with a control group of tomatoes. In the seconnd part, tomatoes harvested at light-red stage were submitted to the same treatments and storage period. Every 6 days tomatoes were evaluated for color modifications, fruit firmness, souble and total pectin (only for light-red tomatoes), mass loss, titratable acidity (TA), soluble solids (SS), SS/TA ratio, carotenoids profile, formation of lycopene isomers, total phenolic compounds, ascorbic acid and antioxidant capacity. For tomatoes harvested at breaker stage and submitted to the treatments the results showed mass loss was delaying mainly by carnauba wax, and to a lesser extend by 1-MCP. Fruit firmness were better retained for 1-MCP treated fruits and carnauba treatment showed a transient effect in preserving fruit firmness. SS/TA of tomatoes treated with gamma radiation and carnauba presented no differences from control values, and were lower with the application of 1-MCP. Color was negatively affected by 1-MCP and earlier changed (6th day) when gamma radiation was applied. In relation to bioactive compounds of tomatoes harvest at breaker stage, results indicated gamma radiation and 1-MCP decreased the final content of lycopene and produced more (Z)-isomers of lycopene. Gamma radiation also induced a decreased in ?-carotene and an increased in phenolic compounds by the end of storage period. 1-MCP treatment promoted a slow down increase in ascorbic acid content during storage. Antioxidant capacity of the hydrophilic fraction was not dramatically affected by treatments and the lipophilic fraction was lower, especially for 1-MCP fruits. In addition, contents of ?-carotene, lycopene, (Z)-isomers of lycopene, ascorbic acid and antioxidant capacity increased during the period of storage while contents of lutein and phenolic compounds tended to decrease. Regarding tomatoes harvest at light-red stage, the most effective treatments for delaying fruit firmness and mass loss was carnauba and 1-MCP, while gamma radiation was the treatment with higher mass loss and the less fruit firmness, which could be associated with the higher solubilization of pectins promoted by radiation treatment. Color (L* and Hue) was mainly affected by 1-MCP treatment which delayed color development, however, by the end of storage, the values were not different from the other treatments. SS/TA ratio was lower for fruits treated with 1-MCP and TA was not so dramatically affected by treatments. Furthermore, mini tomatoes harvested at light-red stage, demonstrated irradiation induced changes in the final content of lycopene, increasing it, and formed less (13Z)-lycopene, while 1-MCP and carnauba coating slow down the increase in lycopene and slown down the decrease of ascorbic acid and phenolic compounds. Antioxidant capacity of lipophilic fraction was not affected by treatments and the hydrophilic fraction was lower for irradiated fruits only on day 0 as well as phenolic compounds. In the other days, no differences among treatments were observed for hydrophilic antioxidant capacity. Considering the results, the best combination of SS and TA and fruit preservation for mini tomatoes harvest at breaker stage was promoted by carnauba coating, which seems to be the treatment that causes fewer changes in bioactive compounds of breaker tomatoes. However, when mini tomatoes were harvested at light-red stage, SS/TA ratio and color were better and, to preserve the quality of these fruits, besides carnauba coating, 1-MCP also could be indicated

Mini-toletes de cana-de-açúcar: gemas, biorreguladores, adubação nitrogenada e déficit hídrico

A cana-de-açúcar é uma espécie amplamente cultivada em regiões tropicais e subtropicais. Sua propagação é realizada através do plantio de porções caulinares contendo uma média de três gemas. Tal prática requer grande quantidade de material vegetal, o que reduz o ganho dos produtores. Adicionalmente, a utilização de grande quantidade de material vegetal para o plantio dificulta algumas práticas em relação ao manejo da cultura, como transporte e armazenamento. A utilização de mini-toletes, contendo uma única gema, representa uma alternativa ao plantio convencional. Existem limitações impostas à utilização de mini-toletes, relacionadas à baixa disponibilidade de reservas de nutrientes e de água, devido ao reduzido tamanho dos toletes. O presente trabalho teve o objetivo de avaliar o vigor e o desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar provenientes de mini-toletes. No primeiro experimento, comparou-se plantas provenientes de diferentes tipos de propágulos e gemas. Foram avaliados o número de brotações, a porcentagem de brotações, a altura das plantas e as massas de folhas e raízes. No segundo experimento, avaliou-se o efeito da aplicação de biorreguladores em mini-toletes provenientes de gemas apicais e basais. Foram realizadas as determinações do número de brotações, da altura das plantas, da área foliar e das massas secas de folhas e colmos. No terceiro experimento, avaliou-se a aplicação de ureia como fonte de adubação nitrogenada e tiametoxam, um inseticida sistêmico com ação bioativadora, no desenvolvimento de plantas originárias de mini-toletes. Realizaram-se as seguintes determinações: número de brotações, altura das plantas, área foliar e massas secas de colmos, folhas e raízes. No quarto experimento, plantas de cana-de-açúcar originárias de mini-toletes tratados com agroquímicos foram submetidas ao déficit hídrico. Foram avaliadas a altura das plantas, a área foliar e as massas de raiz, folha e caule. Foi possível concluir que plantas provenientes de gemas superiores e de toletes contendo três e duas gemas apresentaram um melhor desenvolvimento. De maneira geral, os resultados indicaram que a cana-de-açúcar não responde de maneira evidente ao uso de reguladores vegetais em mini-toletes. A utilização de ureia aumenta o desenvolvimento de plantas originárias de mini-toletes. Em conjunto com diferentes doses de ureia, a utilização de tiametoxam incrementa aspectos do desenvolvimento da cana-de-açúcar. Adicionalmente, foi possível concluir que a aplicação de agroquímicos em mini-toletes alivia os efeitos negativos do déficit hídrico no desenvolvimento radicular. A partir dos resultados obtidos no presente trabalho, foi possível concluir que a utilização de ureia, tiametoxam e agroquímicos melhora o desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar originárias de mini-toletes.