Dehydration converts DsbG crystal diffraction from low to high resolution

Diffraction quality crystals are essential for crystallographic studies of protein structure, and the production of poorly diffracting crystals is often regarded as a dead end in the process. Here we show a dramatic improvement of poorly diffracting DsbG crystals allowing high-resolution diffraction data measurement. Before dehydration, the crystals are fragile and the diffraction pattern is streaky, extending to 10 Angstrom resolution. After dehydration, there is a spectacular improvement, with the diffraction pattern extending to 2 Angstrom resolution. This and other recent results show that dehydration is a simple, rapid, and inexpensive approach to convert poor quality crystals into diffraction quality crystals.

Molecular transport in nanopores

Simulation of the transport of methane in cylindrical silica mesopores have been performed using equilibrium and nonequilibrium molecular dynamics (NEMD) as well as dual control volume grand canonical molecular dynamics methods. It is demonstrated that all three techniques yield the same transport coefficient even in the presence of viscous flow. A modified locally averaged density model for viscous flow, combined with consideration of wall slip through a frictional condition, gives a convincing interpretation of the variation of the transport coefficient over a wide range of densities, and for various pore sizes and temperatures. Wall friction coefficients extracted from NEMD simulations are found to be consistent with momentum transfer arguments, and the approach is shown to be more meaningful than the classical slip length concept. (C) 2003 American Institute of Physics.

Caracterização molecular de papilomavírus humano (HPV) e vírus adeno-associado (AAV) em lesões intraepiteliais de colo uterino: um estudo de seguimento

O câncer de colo uterino (CCU), cujo agente etiológico é o papilomavírus humano (HPV), é um dos tipos de câncer mais frequentes em mulheres em todo o mundo, não só em incidência como também em mortalidade. Alguns genótipos de HPV, denominados de alto risco (HR-HPV), e suas variantes gênicas, estão mais associados à indução de lesões malignas, sendo HPV16 e 18 os mais frequentes. Algumas infecções do trato genital podem atuar como cofatores da progressão carcinogênica do CCU, porém a infecção por vírus adeno-associado (AAV) parece estar inversamente relacionada, o que pode refletir em um papel protetor no desenvolvimento do CCU induzido pelo HPV. Portanto, este estudo objetivou investigar o papel da infecção mista AAV-HPV e das variantes oncogênicas de HPV na progressão das lesões intraepiteliais de colo de útero e acompanhar a eliminação / persistência viral em relação à progressão / regressão das lesões cervicouterinas. Exames citológicos foram realizados em amostras de espécime cervical, coletadas em dois momentos, de mulheres atendidas no Hospital Universitário Cassiano Antonio Moraes – HUCAM e seguiram para tratamento conforme preconizado. DNA foi extraído pelo kit comercial QIAamp® DNA Mini Kit, seguindo instruções do fabricante. DNA de AAV foi investigado por PCR e nPCR e, de HPV, por PCR e Captura Híbrida® (CH). Genotipagem de AAV e HPV foram realizadas por RFLP e RLB, respectivamente. Dos casos encaminhados ao ambulatório de colposcopia, 57,3% tiveram citologia normal, 23,1% lesões de baixo grau e 19,6% lesões de alto grau. Dos casos com citologia normal, 78% permaneceram normais, enquanto 22% progrediram à lesão; dos casos com lesão de baixo grau, 74% regrediram para citologia normal, enquanto 78,6% dos casos com lesão de alto grau apresentaram lesão de baixo grau ou citologia normal na segunda coleta. Foram positivas para HPV, 56% e 36,5% das amostras da primeira e segunda coletas, respectivamente. Foi observada boa correlação (kappa= 0,66) entre os testes de PCR e CH para detecção de HPV. Os HR-HPV foram detectados em mais de 90% das amostras de ambas as coletas, sendo os mais frequentes os HPV16, 58, 51, 52 e 53. Variante não-europeia esteve associada ao desenvolvimento de lesão cervical de alto grau, enquanto a presença de AAV foi inversamente relacionada à progressão da lesão cervical induzida por HPV.

Caracterização molecular de três espécies de Trachycephalus (Anura: Hylidae) : investigando potenciais híbridos interespecíficos

Animais híbridos representam um desafio à taxonomia e sistemática, pois correspondem a unidades evolutivas geralmente sem clara delimitação morfológica, comportamental e genética. Híbridos podem ser morfologicamente intermediários aos parentais ou, devido à introgressão e retrocruzamentos, suas características podem se misturar tornando difícil sua identificação. Uma das formas de identificação de híbridos é por meio de ferramentas de biologia molecular, que ao utilizarem marcadores de DNA mitocondrial (herança exclusiva materna) e DNA nuclear (herança materna e paterna), permitem a comparação entre informações genéticas. Além da hibridização existem outras fontes de conflito entre dados moleculares provenientes do DNA mitocondrial e DNA nuclear, como por exemplo a retenção de polimorfismos ancentrais. Em localidades do Espírito Santo, Brasil, foram coletados indivíduos de morfologia distinta de Trachycephalus mesophaeus e T. nigromaculatus, que são as únicas espécies do gênero conhecidas nesse estado. Porém, estudos piloto usando o gene mitocondrial Citocromo Oxidase subunidade I (COI) agruparam esses espécimes com amostras de T. typhonius. Devido a estas incongruências, foram sequenciados fragmentos de dois genes mitocondriais - COI e Nicotinamida Desidrogenase subunidade 2 (ND2) e um exon nuclear (tirosinase) de 173 indivíduos de Trachycephalus, de forma a esclarecer as identificações taxonômicas e investigar a correspondência entre caracteres morfológicos e genéticos nesta linhagem, na sua área de ocorrência As filogenias moleculares, divergências genéticas, redes de haplótipos e polimorfismos de nucleotídeos únicos (SNPs) confirmaram as três espécies acima mencionadas como linhagens evolutivas distintas e revelaram mais sete indivíduos potencialmente híbridos, mas morfologicamente assinalados a T. mesophaeus, T. nigromaculatus ou T. typhonius.. Devido à taxa de evolução lenta da tirosinase, as espécies mais recentes T. typhonius e T. nigromaculatus parecem não terem sido sorteadas completamente nesse gene. Já T. mesophaeus, que é a espécie mais antiga das três, foi recuperada inequivocamente em todas as análises. De forma inédita, as análises moleculares evidenciaram a ocorrência de introgressão bidirecional entre T. nigromaculatus e T. typhonius e entre T. nigromaculatus e T. mesophaeus, sendo que há indícios de indivíduos F1 (cruzamentos entre espécies parentais puras gerando híbridos). A utilização do gene ND2 mostrou-se mais eficiente do que o gene COI nas filogenias e, apesar da tirosinase ser um gene nuclear de evolução lenta, contribuiu para a identificação de incongruências citonucleares. Nossos resultados mostram que a história filogenética de Trachycephalus é complexa e que o uso de marcadores nucleares de evolução mais rápida e ampliação dessas análises para outras espécies do gênero podem revelar mais eventos de hibridização.

Identificação Química em Nível Molecular de Amostras de Maconha por ESI-FT-ICR MS

mais consumida no país, e proscrita pela Lei n° 11.343 de 23 de agosto de 2006 (chamada de “nova lei de droga”), onde todos os isômeros, sais, éteres e ésteres do ∆9-Tetrahidrocannabinol (THC), princípio ativo, foram proscritos. O método utilizado pela Polícia Civil do Estado do Espírito Santo para a identificação de cannabinóides é o teste colorimétrico, por meio de solução básica de Salt Fast Blue B, o qual apresenta resultados falsos negativos e falsos positivos. A técnica de espectrometria de massas de altíssima resolução e exatidão de massas (ESI(-)FTICR MS), permite detectar os principais cannabinóides na forma de molécula desprotonada, íon [M-H]-. Alguns íons que podem ser identificados são: [CBN - H]- de m/z 309 (CBN = cannabinol); [THC - H]- de m/z 313 (THC = tetrahidrocannabinol) e [CBD - H]- de m/z 313; [CBC - H]- de m/z 327 (CBC = cannabicromeno); [CBEA - H]- de m/z 345 (CBEA = ácido cannabielsóico); [CBNA - H]- de m/z 353 (CBNA = ácido cannabinólico); [THCA - H]- de m/z 357 (THCA = ácido tetrahidrocannabinólico); [8α, 11-Bis-hydroxy-∆9-THC-A - H]- de m/z 389); [∆9-THCA +C2H2O - H]- de m/z 357; e dímeros com m/z de 637, 653, 673, 681, 685 e 717. Foram encontrados adulterantes identificados como [M + N + H]+ : 491; [2M + N + H]+ : 819 e [3M + N + H]+ : 1147, onde M = OTHC (328Da C21H28O3) e N = Nicotina (162Da C10H14N2), além de lidocaína e cocaína. Ainda foram identificados alguns noncannabinóides como Cannflavino A e B e ácidos graxos como palmítico, oleico, linolênico e gama-linolênico nos extratos de sementes de Cannabis. Este estudo tem o objetivo de identificar o perfil químico de amostras de maconha, apreendidas pela Polícia Civil do Estado do Espírito Santo, por ESI(±)-FT-ICR MS.

Caracterização molecular, formação de biofilme e susceptibilidade a antimicrobianos de isolados de E. coli de aderência difusa Afa/Dr e não Afa/Dr

A Escherichia coli de aderência difusa (DAEC), um patotipo diarreiogênico de E. coli, corresponde a um grupo heterogêneo sem marcador de virulência comum a todos os isolados e de papel controverso na diarreia infantil. O objetivo deste estudo foi caracterizar genotipica e fenotipicamente amostras de DAEC, portadoras e não portadoras de adesinas Afa/Dr, isoladas de crianças com e sem diarreia. Em 70 amostras de DAEC, PCR foi realizado para pesquisa de genes descritos em DAEC, EAEC ou UPEC, que codificam: (i) oito adesinas fimbriais e afimbriais (fimH, papC, sfa, aggA, aafA, agg3A, aidA/aah, afaC); (ii) cinco toxinas (pet, astA, set1A, sat, hlyA); (iii) três proteínas captadoras/receptora de ferro (irp2, iucA, chuA/shuA); (iv) invasina (daaD) e; antígeno 43 (agn43). Ensaio de formação de biofilme foi realizado a partir da bactéria cultivada em caldo Luria-Bertani e inoculada em placas de poliestireno com DMEM suplementado com 0,4% glicose. A leitura da densidade ótica (DO490) foi realizada após coloração com safranina. Soroaglutinação para 23 antígenos O (Probac do Brasil) foi realizada em 50% das DAEC. Método de difusão de disco foi realizado para testar a suscetibilidade a 13 antimicrobianos. A presença de pelo menos um gene que codifica adesinas, toxinas, proteínas captadoras/receptora de ferro, invasina ou antígeno 43 foram encontrados em 58,6%, 51,4%, 80%, 48,6% e 57,1%, respectivamente, com os genes fimH, irp2, agn43, iucA, chuA/shuA, presentes em mais de 50% das amostras. Gene afaC+ (PCR) e/ou sonda afaBC+ (hibridização de colônias) classificou 50% das DAEC como Afa/Dr, sendo pet, sat, irp2, iucA, chuA/shuA e agn43 significantes nessas amostras (p<0,05). Do total das DAEC, 44,3% foram formadoras de biofilme, igualmente distribuídas entre as Afa/Dr e não Afa/Dr, e nenhum gene foi associado com esse fenótipo. Sorologia de 35 amostras evidenciou os seguintes sorogrupos: 1 O29, 2 O125, 2 O127 e 7 O86. Todas as O86 foram de DAEC Afa/Dr. Maiores frequências de resistência antimicrobiana foram encontradas para ampicilina (55,7%), sulfametoxazol/trimetoprim (35,7%) e tetraciclina (28,6%) e o perfil resistente/intermediário para amoxicilina/ácido clavulânico, ampicilina, sulfametoxazol/trimetoprim foi significante nas DAEC Afa/Dr, assim como a multi-droga resistência (p<0,05). Em conclusão, observou-se: (i) alta frequência de fimH e pet e presença de agn43, até então não descrito em DAEC, em frequências similares àquelas encontradas em EAEC, UPEC e EAEC/UPEC, respectivamente; (ii) que as amostras de DAEC Afa/Dr e não Afa/Dr constituíram grupos com perfis genéticos diferenciados entre si; (iii) poucos sorogrupos foram encontrados entre as DAEC; (iv) frequências de resistência menores quando comparado com as poucas descrições em DAEC, sugerindo uma menor pressão seletiva da população do presente estudo e; (v) amostras de DAEC Afa/Dr podem representar um importante reservatório de genes de resistência a antimicrobianos, além de diversos fatores de virulência.

Genética molecular da deficiência auditiva não-sindrômica

Aproximadamente 1/1000 recém-nascidos apresentam deficiência auditiva congênita, sendo 60% dessas de etiologia genética. Na maioria dos casos, a deficiência auditiva é uma doença multifatorial causada por ambos os fatores, genéticos e ambientais. A genética molecular da deficiência auditiva tem apresentado grandes avanços na última década, pois os genes responsáveis pela deficiência auditiva hereditária vêm sendo progressivamente mapeados e clonados. Esta revisão enfatiza a deficiência auditiva não-sindrômica, uma vez que, os genes envolvidos nesse tipo de deficiência foram identificados recentemente.

Estudo molecular em crianças candidatas e submetidas ao implante coclear

OBJETIVOS: recentes progressos obtidos na biologia molecular vêm possibilitando a identificação da etiologia da surdez. A alta prevalência de mutações no gene da conexina 26 e sua facilidade de estudo possibilitam o diagnóstico. A mutação mais freqüente neste gene é a chamada 35delG. O objetivo do presente trabalho foi averiguar a incidência da mutação 35delG em crianças candidatas e submetidas ao implante coclear que tiveram a surdez diagnosticada como, supostamente idiopática. MATERIAL E MÉTODO: Estudo realizado no Setor de Implantes Cocleares da Disciplina de Otorrinolaringologia e no Laboratório Genética Humana-CBMEG, UNICAMP-SP. Foram avaliadas 32 crianças candidatas e usuárias de implante coclear, apresentando perda auditiva neurossensorial severa a profunda bilateral. Para a detecção da mutação 35delG foi utilizada a técnica de PCR alelo-específico (AS-PCR), usando primers e reação em cadeia da polimerase. RESULTADOS: 69% apresentaram exame normal, 12% foram homozigotos e 19% dos casos foram heterozigotos. A mutação 35delG em heterozigose não diagnostica a causa da surdez apenas comprova que o paciente é portador dessa mutação. CONCLUSÃO: No presente estudo, os dados obtidos confirmaram a alta prevalência da mutação 35delG no gene GJB2 em casos de perda auditiva neurossensorial não-sindrômica bilateral profunda, resultado que concorda com a literatura. Foi possível, também, diagnosticar como genética a causa da surdez em uma parcela significativa de crianças. Estes dados reforçam a importância do estudo molecular em pacientes com surdez de origem supostamente idiopática, uma vez que esse exame possibilita esclarecer a etiologia da perda auditiva.

Interação entre audiologia e genética no estudo de uma família: a complexidade do diagnóstico molecular e do aconselhamento genético

A deficiência auditiva como déficit sensorial mais comum tem dentre suas diferentes etiologias as alterações genéticas. Assim, é importante que a investigação audiológica se associe à busca do diagnóstico etiológico. OBJETIVO: Relatar o perfil audiológico e genético de três irmãos portadores de deficiência auditiva neurossensorial não-sindrômica. MATERIAL E MÉTODO: Estudo de caso de três irmãos, do sexo masculino, com 3, 5 e 16 anos, respectivamente, submetidos à avaliação audiológica comportamental e eletrofisiológica, e estudo molecular. RESULTADOS: Os achados audiológicos mostraram: audiometria do tipo neurossensorial, bilateral, simétrica, de grau moderado a moderadamente severo e configuração descendente acentuada. EOAT e EOAPD ausentes nos dois irmãos mais novos. PEATE compatível com perda auditiva moderadamente severa a severa. Presença do P300 com latências dentro da normalidade bilateralmente no irmão mais velho. Os achados do exame molecular mostraram que as duas crianças mais novas eram heterozigotos para a mutação 35delG no gene GJB2 e o mais velho não apresentava essa mutação. CONCLUSÃO: A associação das avaliações fonoaudiológicas e genéticas permite o diagnóstico etiológico de perdas auditivas que à primeira vista são semelhantes, mas que não obedecem à mesma estrutura genética. Os estudos moleculares devem ser abrangentes, evitando diagnósticos precipitados que prejudiquem o aconselhamento genético.

Molecular dynamics computer simulation of scratch resistance testing of polymers: visualization

Experimental scratch resistance testing provides two numbers: the penetration depth Rp and the healing depth Rh. In molecular dynamics computer simulations, we create a material consisting of N statistical chain segments by polymerization; a reinforcing phase can be included. Then we simulate the movement of an indenter and response of the segments during X time steps. Each segment at each time step has three Cartesian coordinates of position and three of momentum. We describe methods of visualization of results based on a record of 6NX coordinates. We obtain a continuous dependence on time t of positions of each of the segments on the path of the indenter. Scratch resistance at a given location can be connected to spatial structures of individual polymeric chains.

Polymer indentation with mesoscopic molecular dynamics

Indentation tests are used to determine the hardness of a material, e.g., Rockwell, Vickers, or Knoop. The indentation process is empirically observed in the laboratory during these tests; the mechanics of indentation is insufficiently understood. We have performed first molecular dynamics computer simulations of indentation resistance of polymers with a chain structure similar to that of high density polyethylene (HDPE). A coarse grain model of HDPE is used to simulate how the interconnected segments respond to an external force imposed by an indenter. Results include the time-dependent measurement of penetration depth, recovery depth, and recovery percentage, with respect to indenter force, indenter size, and indentation time parameters. The simulations provide results that are inaccessible experimentally, including continuous evolution of the pertinent tribological parameters during the entire indentation process.

Predicting the mechanical behavior of amorphous polymeric materials under strain through multi-scale simulation

Polymeric materials have become the reference material for high reliability and performance applications. However, their performance in service conditions is difficult to predict, due in large part to their inherent complex morphology, which leads to non-linear and anisotropic behavior, highly dependent on the thermomechanical environment under which it is processed. In this work, a multiscale approach is proposed to investigate the mechanical properties of polymeric-based material under strain. To achieve a better understanding of phenomena occurring at the smaller scales, the coupling of a finite element method (FEM) and molecular dynamics (MD) modeling, in an iterative procedure, was employed, enabling the prediction of the macroscopic constitutive response. As the mechanical response can be related to the local microstructure, which in turn depends on the nano-scale structure, this multiscale approach computes the stress-strain relationship at every analysis point of the macro-structure by detailed modeling of the underlying micro- and meso-scale deformation phenomena. The proposed multiscale approach can enable prediction of properties at the macroscale while taking into consideration phenomena that occur at the mesoscale, thus offering an increased potential accuracy compared to traditional methods.

Artificial neural networks for automatic modelling of the pectus excavatum corrective prosthesis

Pectus excavatum is the most common deformity of the thorax and usually comprises Computed Tomography (CT) examination for pre-operative diagnosis. Aiming at the elimination of the high amounts of CT radiation exposure, this work presents a new methodology for the replacement of CT by a laser scanner (radiation-free) in the treatment of pectus excavatum using personally modeled prosthesis. The complete elimination of CT involves the determination of ribs external outline, at the maximum sternum depression point for prosthesis placement, based on chest wall skin surface information, acquired by a laser scanner. The developed solution resorts to artificial neural networks trained with data vectors from 165 patients. Scaled Conjugate Gradient, Levenberg-Marquardt, Resilient Back propagation and One Step Secant gradient learning algorithms were used. The training procedure was performed using the soft tissue thicknesses, determined using image processing techniques that automatically segment the skin and rib cage. The developed solution was then used to determine the ribs outline in data from 20 patient scanners. Tests revealed that ribs position can be estimated with an average error of about 6.82±5.7 mm for the left and right side of the patient. Such an error range is well below current prosthesis manual modeling (11.7±4.01 mm) even without CT imagiology, indicating a considerable step forward towards CT replacement by a 3D scanner for prosthesis personalization.

Estudo comparativo de procedimentos experimentais e computacionais para cálculo da lipofilia molecular

Introdução – A lipofilia é uma das propriedades físico-químicas que mais influencia a capacidade de uma molécula se movimentar através de compartimentos biológicos. O coeficiente de partição octanol/água (log P) permite, assim, obter uma estimativa da absorção dos fármacos no organismo. A existência de métodos indirectos para um cálculo rápido do log P pode revelar-se de grande importância na análise de listas de compostos com potencial acção farmacológica, reduzindo-as àqueles que se prevêem ter um melhor comportamento biológico. Objectivos – O propósito deste estudo é dar a conhecer um método cromatográfico de RP-HPLC desenvolvido para a determinação indirecta da lipofilia molecular e avaliar a performance de vários programas de cálculo computacional desse mesmo parâmetro. Metodologias – Seleccionaram-se 25 compostos químicos, avaliou-se o log P de cada um deles por RP-HPLC e confrontaram-se os resultados obtidos com os de sete programas computacionais. Resultados – O método RP-HPLC testado demonstrou ser vantajoso em comparação com o convencional shake flask. O programa de cálculo indirecto que proporcionou resultados mais próximos dos experimentais foi o ALOGPS© 2.1. Conclusões – A escolha ideal para a determinação da lipofilia de compostos cujo log P estimado esteja entre 0 e 6 é, sobretudo no que diz respeito à rapidez e simplicidade do processo, o método experimental indirecto RP-HPLC. Quanto aos métodos computacionais concluiu-se que nenhum dos programas, incluindo o ALOGPS© 2.1, demonstrou ser eficaz na avaliação de isómeros pelo que, para estes compostos, será sempre necessário recorrer ao método shake flask ou RP-HPLC.

Supercritical CO2 extraction of secondary metabolites from Agaricus blazei: experiments and modelling

The mycelium and young fruiting bodies of Agaricus blazei were submitted to supercritical CO2 extraction, in a modified commercial flow apparatus, at temperatures from 40 to 80 ºC, pressures up to 600 bar and CO2 flow-rates from 2.0 to 9.0 g.min-1. The best extraction conditions of secondary metabolites, whereby the degree of solubilization (g extract/100 g of fungi) is the highest, was obtained with pure CO2 at 400 bar, 70 ºC and a CO2 flow rate of 5.7g.min-1. The extract in that conditions were analysed by GC-Ms. In order to increase the extraction yield of secondary metabolites, which are mostly present in glycolipid fractions, a polar compound (ethanol) was used as co-solvent in the proportions of 5 and 10 % (mol/mol). The presence of ethanol increased the yield when compared with the extraction with pure CO2. Moreover, a simple model was applied to the supercritical CO2 extraction of secondary metabolites from Agaricus blazei.