Modelagem do potencial elétrico através da membrana do neurônio ganglionar e células de neuroblastoma: efeitos das cargas superficiais.

O objetivo do presente trabalho é comparar, do ponto de vista elétrico, a membrana do neurônio ganglionar com a da célula de neuroblastoma, analisando os efeitos das cargas fixas sobre o potencial elétrico nas superfícies da bicamada lipídica e também sobre o comportamento do perfil de potencial através da membrana, considerando as condiçõesfísico-químicas do estado de repouso e do estado de potencial de ação. As condições para a ocorrência dos referidos estados foram baseadas em valores numéricos de parâmetros elétricos e químicos, característicos dessas células, obtidos na literatura. O neurônio ganglionar exemplifica um neurônio sadio, e a célula de neuroblastoma, que é uma célula tumoral, exemplifica um neurônio patológico, alterado por esta condição. O neuroblastoma é um tumor que se origina das células da crista neural (neuroblastos), que é uma estrutura embrionária que dá origem a muitas partes do sistema nervoso, podendo surgir em diversos locais do organismo, desde a região do crânio até a área mais inferior da coluna. O modelo adotado para simular a membrana de neurônio inclui: (a) as distribuições espaciais de cargas elétricas fixas no glicocálix e na rede de proteínas citoplasmáticas; (b) as distribuições de cargas na solução eletrolítica dos meios externo e interno; e (c) as cargas superficiais da bicamada lipídica. Os resultados que obtivemos mostraram que, nos estados de repouso e de ação, os potenciais superficiais da bicamada interno (ÁSbc) e externo (ÁSgb) da célula de neuroblastoma não sofrem alteração mensurável, quando a densidade de carga na superfície interna (QSbc) torna-se 50 vezes mais negativa, tanto para uma densidade de carga na superfície externa da bicamada nula (QSgb = 0), como para um valor de QSgb 6= 0. Porém, no estado de repouso, uma leve queda em ÁSbc do neur^onio ganglionar pode ser observada com este nível de variação de carga, sendo que ÁSgb do neurônio ganglionar é mais negativo quando QSgb = 1=1100 e/A2. No estado de ação, para QSgb = 0, o aumento da negatividade de QSbc não provoca alteração detectável de ÁSbc e ÁSgb para os dois neurônios. Quando consideramos QSgb = 1=1100 e/A2, ÁSgb do neurônio ganglionar se torna mais negativo, não se observando variações detectáveis nos potenciais superficiais da célula de neuroblastoma. Tanto no repouso quanto no estado de ação, ÁSgb das duas células não sofre variação sensível com o aumento da negatividade da carga fixa distribuída espacialmente no citoplasma. Já a ÁSbc sofre uma queda gradativa nos dois tipos celulares; porém, no estado de ação, esta queda é mais rápida. Descobrimos diferenças importantes nos perfis de potencial das duas células, especialmente na região do glicocálix.

Estudo dos fenômenos de transporte em cromatografia através da aplicação de modelos de rede e estocásticos

O estudo dos diferentes fenômenos de separação tem sido cada vez mais importante para os diferentes ramos da indústria e ciência. Devido à grande capacidade computacional atual, é possível modelar e analisar os fenômenos cromatográficos a nível microscópico. Os modelos de rede vêm sendo cada vez mais utilizados, para representar processos de separação por cromatografia, pois através destes pode-se representar os aspectos topológicos e morfológicos dos diferentes materiais adsorventes disponíveis no mercado. Neste trabalho visamos o desenvolvimento de um modelo de rede tridimensional para representação de uma coluna cromatográfica, a nível microscópico, onde serão modelados os fenômenos de adsorção, dessorção e dispersão axial através de um método estocástico. Também foram utilizadas diferentes abordagens com relação ao impedimento estérico Os resultados obtidos foram comparados a resultados experimentais. Depois é utilizado um modelo de rede bidimensional para representar um sistema de adsorção do tipo batelada, mantendo-se a modelagem dos fenômenos de adsorção e dessorção, e comparados a sistemas reais posteriormente. Em ambos os sistemas modelados foram analisada as constantes de equilíbrio, parâmetro fundamental nos sistemas de adsorção, e por fim foram obtidas e analisadas isotermas de adsorção. Foi possível concluir que, para os modelos de rede, os fenômenos de adsorção e dessorção bastam para obter perfis de saída similares aos vistos experimentalmente, e que o fenômeno da dispersão axial influência menos que os fenômenos cinéticos em questão

Excreção urinária de glicosaminoglicanos em crianças com bexiga neurogênica secundária a mielomeningocele

A excreção urinária de glicosaminoglicanos (GAG) está alterada em várias patologias do trato urinário; o padrão de excreção pode estar associado com o estado da doença. A excreção urinária de GAG em crianças com bexiga neurogênica (BN) secundária a mielomeningocele (MMC) pode também estar alterada, mas até a presente data não há detalhamento epidemiológico dos pacientes e não se correlacionou o padrão de excreção com grau de disfunção vesical. Analisamos a excreção urinária de um grupo bem definido de crianças com MMC e correlacionamos os resultados com escore cistométrico. As amostras de urina de 17 pacientes com MMC, 10 meninos e 7 meninas (média de idade DP de 4,6 2,9 anos) foram obtidas durante o exame cistométrico. As amostras do grupo controle foram obtidas de 18 crianças normais, 13 meninos e 5 meninas (6,9 2,2 anos). Todas as crianças não estavam com infecção urinária, tinham função renal normal e não estavam sob tratamento farmacológico. A quantificação do GAG urinário total foi expressa em μg de ácido hexurônico / mg de creatinina e a proporção dos diferentes tipos de GAGs sulfatados foi obtida por eletroforese em gel de agarose. A avaliação cistométrica foi realizada utilizando aparelho de urodinâmica Dynapack modelo MPX816 (Dynamed, São Paulo, Brasil), a partir da qual o escore cistométrico foi calculado de acordo com procedimento recente publicado. [14]. Não observamos diferença significativa na excreção urinária de GAG total entre meninos e meninas tanto no grupo com MMC ( 0,913 0,528 vs 0,867 0,434, p>0,05) como no grupo controle (0,546 0,240 vs 0,699 0,296, p>0,05). Os resultados mostraram também que a excreção de GAG urinário não se correlacionou com a idade tanto no grupo com MMC ( r = -0,28, p> 0,05) como no grupo controle (r = -0,40, p> 0,05). Entretanto, a comparação dos dois grupos mostrou que o grupo com MMC excretava 52% a mais de GAG total que o grupo controle (0,894 0,477 vs 0,588 0,257, p <0,04). Nesses pacientes a excreção de GAG total não se correlacionou com a complacência vesical isoladamente (r = -0,18, p> 0,05) mas foi significativa e negativamente correlacionada ao escore cistométrico (r= -0,56, p<0,05). Em média, os pacientes com piores escores (<9) excretaram 81% a mais de GAG que os pacientes com melhor escore (>9) (1,157 0,467 vs 0,639 0,133, p<0,04). O sulfato de condroitin foi o GAG sulfatado predominante nos grupos neurogênico e controles (92,5 7,6% vs 96,4 4,8%, respectivamente, p> 0,05), enquanto o sulfato do heparan estava presente em quantidades marcadamente menores; o dermatam sulfato não foi detectado. A excreção urinária de GAG em pacientes com MMC é significativamente maior que a excreção das crianças normais e os altos valores encontrados estão correlacionados a um maior compromentimento da função vesical. Evidências em modelos animais com MMC induzida sugerem que alterações no detrusor estão associadas a um elevado turnover da matriz extra celular (MEC) vesical, o que pode explicar a elevada excreção de GAG nos pacientes com MMC. Além disso, esses resultados indicam que a excreção urinária de GAG pode ser usada como fator adjuvante para a caracterização da disfunção vesical em pacientes com MMC.

Composição da matriz extracelular do ligamento cardinal de mulheres na pós-menopausa com e sem prolapso uterino

O prolapso uterino tem sua incidência aumentada na pós-menopausa. O objetivo deste estudo é identificar as alterações na matriz extracelular do ligamento cardinal associadas à menopausa e ao prolapso uterino. Ligamento cardinal de três diferentes grupos de mulheres, pré-menopausa, prolapso uterino e pós-menopausa, foram identificados e biopsiados durante 57 histerectomias abdominais ou vaginais. As amostras foram processadas por métodos bioquímicos para caracterização e quantificação de glicosaminoglicanos sulfatados e colágeno. As concentrações relativas de glicosaminoglicanos foram obtidas por eletroforese. Procedimentos histológicos foram feitos para identificar fibras elásticas (Weigert), distribuição de colágeno (Picro Sirius) e decorin (imunohistoquímica). Nossos resultados mostraram aumento na concentração de GAG de 72,2%, redução na concentração de colágeno de 37% e diminuição de 22% de fibras elásticas no grupo de prolapso uterino quando comparado ao grupo da pós-menopausa (p<0,05, p<0,04 e p<0,05 respectivamente). As concentrações relativas de glicosaminoglicanos sulfatados para condroitin sulfato, heparan sulfato e dermatan sulfato não mostraram diferenças entre os três grupos. A organização do colágeno foi similar entre os três grupos e a marcação do decorin pareceu estar diminuída no grupo de prolapso uterino. Nossos resultados indicam alterações no metabolismo do tecido conjuntivo. O ligamento cardinal da mulher na pós-menopausa possui uma matriz extracelular mais densa. Esta alteração não ocorre na mulher com prolapso uterino.

Análise da composição da matriz extracelular das camadas urotelial e muscular da bexiga de mulheres em diferentes idades

A complacência da bexiga depende de músculos lisos, fibras colágenas, fibras elásiticas e suas relações. O objetivo deste trabalho é determinar a composição da matriz extracelular em amostras de bexigas normais através de análise bioquímica de colágeno e glicosaminoglicanos em amostras obtidas de mulheres em diferentes grupos de idade, analisando separadamente as camadas urotelial e muscular. Avaliamos 17 amostras de bexiga divididas em três grupos: infância (N=5), menacme (N=6) e pós-menopausa (N=6). As bexigas foram analisadas para concentração de GAG total e colágeno e para análise qualitativa de GAG por eletroforese em gel de agarose. Na camada muscular, não houve diferença entre os grupos tanto para GAG quanto para colágeno. Na camada urotelial, a análise da concentração de colágeno não mostrou diferença entre os grupos, mas a concentração de GAG no grupo da pós-menopausa (0.21 0.12 μg de ácido hexurônico/mg de tecido seco) apresentou diferença em relação aos grupos do menacme (1.78 1.62 μg de ácido hexurônico/mg de tecido seco) e da infância ( 2.29 1.32 μg de ácido hexurônico/mg de tecido seco).Nosso trabalho concluiu que a concentração de GAG está substancialmente diminuída na camada urotelial da bexiga de mulheres na pós-menopausa.

DNA-mediated oxidation of transcription factor p53

Transcription factor p53 is the most commonly altered gene in human cancer. As a redox-active protein in direct contact with DNA, p53 can directly sense oxidative stress through DNA-mediated charge transport. Electron hole transport occurs with a shallow distance dependence over long distances through the π-stacked DNA bases, leading to the oxidation and dissociation of DNA-bound p53. The extent of p53 dissociation depends upon the redox potential of the response element DNA in direct contact with each p53 monomer. The DNA sequence dependence of p53 oxidative dissociation was examined by electrophoretic mobility shift assays using radiolabeled oligonucleotides containing both synthetic and human p53 response elements with an appended anthraquinone photooxidant. Greater p53 dissociation is observed from DNA sequences containing low redox potential purine regions, particularly guanine triplets, within the p53 response element. Using denaturing polyacrylamide gel electrophoresis of irradiated anthraquinone-modified DNA, the DNA damage sites, which correspond to locations of preferred electron hole localization, were determined. The resulting DNA damage preferentially localizes to guanine doublets and triplets within the response element. Oxidative DNA damage is inhibited in the presence of p53, however, only at DNA sites within the response element, and therefore in direct contact with p53. From these data, predictions about the sensitivity of human p53-binding sites to oxidative stress, as well as possible biological implications, have been made. On the basis of our data, the guanine pattern within the purine region of each p53-binding site determines the response of p53 to DNA-mediated oxidation, yielding for some sequences the oxidative dissociation of p53 from a distance and thereby providing another potential role for DNA charge transport chemistry within the cell.

To determine whether the change in p53 response element occupancy observed in vitro also correlates in cellulo, chromatin immunoprecipition (ChIP) and quantitative PCR (qPCR) were used to directly quantify p53 binding to certain response elements in HCT116N cells. The HCT116N cells containing a wild type p53 were treated with the photooxidant [Rh(phi)2bpy]³⁺, Nutlin-3 to upregulate p53, and subsequently irradiated to induce oxidative genomic stress. To covalently tether p53 interacting with DNA, the cells were fixed with disuccinimidyl glutarate and formaldehyde. The nuclei of the harvested cells were isolated, sonicated, and immunoprecipitated using magnetic beads conjugated with a monoclonal p53 antibody. The purified immounoprecipiated DNA was then quantified via qPCR and genomic sequencing. Overall, the ChIP results were significantly varied over ten experimental trials, but one trend is observed overall: greater variation of p53 occupancy is observed in response elements from which oxidative dissociation would be expected, while significantly less change in p53 occupancy occurs for response elements from which oxidative dissociation would not be anticipated.

The chemical oxidation of transcription factor p53 via DNA CT was also investigated with respect to the protein at the amino acid level. Transcription factor p53 plays a critical role in the cellular response to stress stimuli, which may be modulated through the redox modulation of conserved cysteine residues within the DNA-binding domain. Residues within p53 that enable oxidative dissociation are herein investigated. Of the 8 mutants studied by electrophoretic mobility shift assay (EMSA), only the C275S mutation significantly decreased the protein affinity (KD) for the Gadd45 response element. EMSA assays of p53 oxidative dissociation promoted by photoexcitation of anthraquinone-tethered Gadd45 oligonucleotides were used to determine the influence of p53 mutations on oxidative dissociation; mutation to C275S severely attenuates oxidative dissociation while C277S substantially attenuates dissociation. Differential thiol labeling was used to determine the oxidation states of cysteine residues within p53 after DNA-mediated oxidation. Reduced cysteines were iodoacetamide labeled, while oxidized cysteines participating in disulfide bonds were ¹³C₂D₂-iodoacetamide labeled. Intensities of respective iodoacetamide-modified peptide fragments were analyzed using a QTRAP 6500 LC-MS/MS system, quantified with Skyline, and directly compared. A distinct shift in peptide labeling toward ¹³C₂D₂-iodoacetamide labeled cysteines is observed in oxidized samples as compared to the respective controls. All of the observable cysteine residues trend toward the heavy label under conditions of DNA CT, indicating the formation of multiple disulfide bonds potentially among the C124, C135, C141, C182, C275, and C277. Based on these data it is proposed that disulfide formation involving C275 is critical for inducing oxidative dissociation of p53 from DNA.

Associação entre polimorfismos dos genes IL1B, IL1RN e TNFA e a periodontite agressiva e a periodontite crônica severa

A periodontite é um processo inflamatório crônico de origem bacteriana mediado por citocinas, em especial, interleucina-1 (IL1) e fator de necrose tumoral (TNFα). Polimorfismos genéticos de IL1 e TNFA têm sido associados com a variação de expressão dessas proteínas, o que poderia justificar as diferenças interindividuais de manifestação da doença. O objetivo do presente estudo foi investigar possíveis associações entre os genes IL1B, IL1RN e TNFA e a suscetibilidade à periodontite agressiva e à periodontite crônica severa. Foram selecionados 145 pacientes do Estado do Rio de Janeiro, 43 com periodontite agressiva (PAgr) (33,1 4,8 anos), 52 com periodontite crônica severa (PCr) (50,6 5,8 anos) e 50 controles (40,1 7,8 anos). Os DNAs genômicos dos integrantes dos grupos PAgr, PCr e controle foram obtidos através da coleta de células epiteliais bucais raspadas da parte interna da bochecha com cotonete. Os SNPs IL1B -511C>T, IL1B +3954C>T e TNFA -1031T>C foram analisados pela técnica de PCR-RFLP, utilizando as enzimas de restrição Ava I Taq I e Bpi I, respectivamente. O polimorfismo de número variável de repetições in tandem (VNTR) no intron 2 do gene IL1RN foi feita pela análise direta dos amplicons. Todos os polimorfismos foram analisados por eletroforese em gel de poliacrilamida 8%. As frequências alélica e genotípica do polimorfismo IL1B +3954C>T no grupo PCr foram significativamente diferentes das observadas no grupo controle (p=0,003 e p=0,041, respectivamente). A freqüência do alelo A2 do polimorfismo IL1RN VNTR intron2 no grupo PAgr foi significativamente maior do que no grupo controle (p=0,035). Não houve associação entre os polimorfismos IL1B -511C>T e TNFA -1031T>C e as periodontites agressiva e crônica. A presença dos alelos 2 nos genótipos combinados de IL1RN VNTR intron2 e IL1B +3954C>T no grupo PCr foi significativamente maior quando comparada ao grupo controle (p=0,045). Entretanto, não se observou associação entre as combinações genotípicas IL1B -511C>T / IL1B +3954C>T e IL1RN VNTR / IL1B -511C>T e a predisposição à doença periodontal. De acordo com os nossos resultados podemos sugerir que, para a população estudada, o polimorfismo IL1B +3954C>T interfere no desenvolvimento da periodontite crônica, enquanto a presença do alelo A2 do polimorfismo IL1RN VNTR intron2 pode ser considerado como indicador de risco para a periodontite agressiva. O presente estudo também nos permite sugerir que a ausência de homozigose dos alelos 1 nos genótipos combinados de IL1RN VNTR intron2 e IL1B +3954C>T pode representar maior suscetibilidade à periodontite crônica severa.

Citotoxicidade e genotoxicidade do Listerine em culturas de Escherichia coli e plamídios

A utilização de testes de biocompatibilidade de materiais odontológicos é necessária para avaliar a segurança dos mesmos. Listerine é um enxaguatório comercial usado para a prevenção e tratamento da gengivite. O objetivo do estudo foi avaliar os efeitos citotóxico e genotóxico do Listerine em culturas de Escherichia coli e plasmídios. Na avaliação da citotoxicidade, culturas de E. coli AB1157 e BW9091 foram incubadas com Listerine (10, 50 e 100%) e o crescimento acompanhado pela densidade óptica (DO) em 600nm por 7 horas(h). Para avaliar a sobrevivência, culturas de E. coli AB1157, em fase exponencial, foram centrifugadas, ressuspensas em solução salina (NaCl 0,9%) e incubadas (1h, 37C) com Listerine (10, 50, 100%, 1h, 37 C). Alíquotas foram semeadas em placas de Petri contendo meio nutritivo nos tempos 0, 30 e 60 minutos e armazenadas em estufa bacteriológica (18h, 37 C). As unidades formadoras de colônias contadas e as frações de sobrevivência (FS) calculadas. Como controles, culturas tratadas salina ou etanol (21,6%). Para genotoxicidade, plasmídios pBSK foram incubados com Listerine (10, 50 e 100%) e com etanol (2,16%, 10,8% e 21,6%), associados ou não ao SnCl2(200g/mL, 30 minutos, temperatura ambiente), realizada eletroforese em gel de agarose (0,8%, 8V/cm), observados por transiluminação UV e obtido o percentual da forma superespiralada (%SE). Os resultados indicam que o enxaguatório Listerine foi capaz de inibir o crescimento bacteriano de culturas de E. coli na maior concentração utilizada. O enxaguatório, na maior concentração, diminuiu a sobrevivência das culturas bacterianas testadas. Listerine não modificou o perfil eletroforético do plasmídios, indicando ausência de efeito genotóxico e também foi capaz de proteger os plamídios da ação do SnCl2. Além disso, o etanol, na mesma concentração presente no Listerine, não alterou o perfil eletroforético dos plasmídios, sendo capaz de protegê-lo da ação do SnCl2. Os resultados indicaram que o Listerine apresentou efeito citotóxico em culturas de E. coli e ausência de potencial genotóxico em plamídios, sendo capaz de protegê-los, bem como o etanol, dos efeitos genotóxicos do SnCl2.

Large-aperture automatic focimeter for the measurement of optical power and other optical characteristics of ophthalmic lenses

We propose an optical apparatus enabling the measurement of spherical power, cylindrical power, and optical center coordinates of ophthalmic lenses. The main advantage of this new focimeter is to provide a full bidimensional mapping of the characteristics of ophthalmic glasses. This is made possible thanks to the use of a large-area and high-resolution position-sensitive detector. We describe the measurement principle and present some typical mappings, particularly for progressive lenses. We then discuss the advantages in terms of speed and versatility of such a focimeter for the measurement of complex lens mappings. (C) 2002 Optical Society of America.

Part I. Synthesis of L-amino acid oxidase by a serine- or glycine-requiring strain of neurospora. Part II. Studies concerning multiple electrophoretic forms of tyrosinase in neurospora

Part I: Synthesis of L-Amino Acid Oxidase by a Serine- or Glycine-Requiring Strain of Neurospora

Wild-type cultures of Neurospora crassa growing on minimal medium contain low levels of L-amino acid oxidase, tyrosinase, and nicotinarnide adenine dinucleotide glycohydrase (NADase). The enzymes are derepressed by starvation and by a number of other conditions which are inhibitory to growth. L-amino acid oxidase is, in addition, induced by growth on amino acids. A mutant which produces large quantities of both L-amino acid oxidase and NADase when growing on minimal medium was investigated. Constitutive synthesis of L-amino acid oxidase was shown to be inherited as a single gene, called P110, which is separable from constitutive synthesis of NADase. P110 maps near the centromere on linkage group IV.

L-amino acid oxidase produced constitutively by P110 was partially purified and compared to partially purified L-amino acid oxidase produced by derepressed wild-type cultures. The enzymes are identical with respect to thermostability and molecular weight as judged by gel filtration.

The mutant P110 was shown to be an incompletely blocked auxotroph which requires serine or glycine. None of the enzymes involved in the synthesis of serine from 3-phosphoglyceric acid or glyceric acid was found to be deficient in the mutant, however. An investigation of the free intracellular amino acid pools of P110 indicated that the mutant is deficient in serine, glycine, and alanine, and accumulates threonine and homoserine.

The relationship between the amino acid requirement of P110 and its synthesis of L-amino acid oxidase is discussed.

Part II: Studies Concerning Multiple Electrophoretic Forms of Tyrosinase in Neurospora

Supernumerary bands shown by some crude tyrosinase preparations in paper electrophoresis were investigated. Genetic analysis indicated that the location of the extra bands is determined by the particular T allele present. The presence of supernumerary bands varies with the method used to derepress tyrosinase production, and with the duration of derepression. The extra bands are unstable and may convert to the major electrophoretic band, suggesting that they result from modification of a single protein. Attempts to isolate the supernumerary bands by continuous flow paper electrophoresis or density gradient zonal electrophoresis were unsuccessful.

Identification and characterization of the egg-laying hormone from the neurosecretary bag cells of Aplysia

This investigation has resulted in the chemical identification and isolation of the egg-laying hormone from Aplysia californica, Aplysia vaccaria, and Aplysia dactylomela. The hormone, which was originally identified as the Bag Cell-Specific protein (BCS protein) on polyacrylamide gels, is a polypeptide of molecular weight ≈ 6000, which is localized in the neurosecretory bag cells of the parietovisceral ganglion and the surrounding connective tissue sheath which contains the bag cell axons. All three species produce a hormone of similar molecular weight, but varying electrophoretic mobility as determined on polyacrylamide gels. As tested, the hormone is completely cross-reactive among the three species.

Although the bag cells of sexually immature animals contain the active hormone, sexual maturation of the animal results in a 10-fold increase in the BCS protein content of these neurons.

A seasonal variation in the BCS protein content was also observed, with 150 times more hormone contained in the bag cells of Aplysia californica in August than in January. This correlates well with the variation in the animals' ability to lay eggs throughout the year (Strumwasser et al., 1969). There are some indications that the receptivity of the animal to the available hormone also fluctuates during the year, being lower in winter than in swmner. The seasonal rhythm of the other species, Aplysia vaccaria and Aplysia dactylomela, has not been investigated.

A polyacrylamide gel electrophoresis analysis of water-soluble proteins in Aplysia californica revealed several other nerve-specific proteins. One of these is also located in the bag cell somas and stains turquoise with Amido Schwarz. The function of this protein has not been investigated.

Evaluación y diseño de un sistema de medida de posición por cable para un mecanismo de cinemática paralela 5R

[ES]El objetivo del presente proyecto es el de diseñar, construir y verificar la validez de un sistema de medida de posición mediante sensores por cable para un mecanismo de cinemática paralela 5R, extensible a cualquier otro mecanismo espacial o planar. En el presente informe el lector encontrará un análisis exhaustivo de los inconvenientes prácticos derivados de la naturaleza del método de monitorización propuesto, el desarrollo completo del modelo matemático obtenido para solventarlos, descripciones y planos sobre el montaje in situ del sistema de medida, resultados empíricos sobre el manipulador paralelo y posibles riesgos para la consecución del proyecto

The interactions of basic proteins and DNA

I. ELECTROPHORESIS OF THE NUCLEIC ACIDS

A zone electrophoresis apparatus using ultraviolet optics has been constructed to study nucleic acids at concentrations less than 0.004%. Native DNA has a mobility about 15% higher than denatured DNA over a range of conditions. Otherwise, the electrophoretic mobility is independent of molecular weight, base composition or source. DNA mobilities change in the expected way with pH but the fractional change in mobility is less than the calculated change in charge. A small decrease in mobility accompanies an increase in ionic strength. RNA’s from various sources have mobilities slightly lower than denatured DNA except for s-RNA which travels slightly faster. The important considerations governing the mobility of nucleic acids appear to be the nature of the hydrodynamic segment, and the binding of counterions. The differences between electrophoresis and sedimentation stem from the fact that all random coil polyelectrolytes are fundamentally free draining in electrophoresis.

II. THE CYTOCHROME C/DNA COMPLEX

The basic protein, cytochrome c, has been complexed to DNA. Up to a cytochrome:DNA mass ratio of 2, a single type of complex is formed. Dissociation of this complex occurs between 0.05F and 0.1F NaCl. The complexing of cytochrome to DNA causes a slight increase in the melting temperature of the DNA, and a reduction of the electrophoretic mobility proportional to the decrease in net charge. Above a cytochrome:DNA mass ratio of 2.5, a different type of complex is formed. The results suggest that complexes such as are formed in the Kleinschmidt technique of electron microscopy would not exist in bulk solution and are exclusively film phenomena.

III. STUDIES OF THE ELECTROPHORESIS AND MELTING BEHAVIOUR OF NUCLEOHISTONES

Electrophoresis studies on reconstituted nucleohistones indicate that the electrophoretic mobility for these complexes is a function of the net charge of the complex. The mobility is therefore dependent on the charge density of the histone complexing the DNA, as well as on the histone/DNA ratio. It is found that the different histones affect the transition from native to denatured DNA in different ways. It appears that histone I is exchanging quite rapidly between DNA molecules in 0.01 F salt, while histone II is irreversibly bound. Histone III-IV enhances the capacity of non-strand separated denatured DNA to reanneal. Studies on native nucleoproteins indicate that there are no gene-sized uncomplexed DNA regions in any preparations studied.

IV. THE DISSOCIATION OF HISTONE FROM CALF THYMUS CROMATIN

Calf thymus nucleoprotein was treated with varying concentrations of NaCl. The identity of the histones associated and dissociated from the DNA at each salt concentration was determined by gel electrophoresis. It was found that there is no appreciable histone dissociation below 0.4 F NaCl. The lysine rich histones dissociate between 0.4 and 0.5 F NaCl. Their dissociation is accompanies by a marked increase in the solubility of the chromatin. The moderately lysine rich histones dissociate mainly between 0.8 and 1.1 F NaCl. There are two arginine rich histone components: the first dissociates between 0.8 F and 1.1 F NaCl, but the second class is the very last to be dissociated from the DNA (dissociation beginning at 1.0 F NaCl). By 2.0 F NaCl, essentially all the histones are dissociated.

The properties of the extracted nucleoprotein were studied. The electrophoretic mobility increases and the melting temperature decreases as more histones are dissociated from the DNA. A comparison with the dissociation of histones from DNA in NaClO₄ shows that to dissociate the same class of histones, the concentration of NaCl required is twice that of NaClO₄.

Dualidade na teoria de Landau-Ginzburg da supercondutividade

Neste trabalho abordamos a teoria de Ginzburg-Landau da supercondutividade (teoria GL). Apresentamos suas origens, características e resultados mais importantes. A idéia fundamental desta teoria e descrever a transição de fase que sofrem alguns metais de uma fase normal para uma fase supercondutora. Durante uma transição de fase em supercondutores do tipo II é característico o surgimento de linhas de fluxo magnético em determinadas regiões de tamanho finito chamadas comumente de vórtices. A dinâmica destas estruturas topológicas é de grande interesse na comunidade científica atual e impulsiona incontáveis núcleos de pesquisa na área da supercondutividade. Baseado nisto estudamos como essas estruturas topológicas influenciam em uma transição de fase em um modelo bidimensional conhecido como modelo XY. No modelo XY vemos que os principais responsáveis pela transição de fase são os vórtices (na verdade pares de vórtice-antivórtice). Villain, observando este fato, percebeu que poderia tornar explícita a contribuição desses defeitos topológicos na função de partição do modelo XY realizando uma transformação de dualidade. Este modelo serve como inspiração para a proposta deste trabalho. Apresentamos aqui um modelo baseado em considerações físicas sobre sistemas de matéria condensada e ao mesmo tempo utilizamos um formalismo desenvolvido recentemente na referência [29] que possibilita tornar explícita a contribuição dos defeitos topológicos na ação original proposta em nossa teoria. Após isso analisamos alguns limites clássicos e finalmente realizamos as flutuações quânticas visando obter a expressão completa da função correlação dos vórtices o que pode ser muito útil em teorias de vórtices interagentes (dinâmica de vórtices).

Part I. Synchronization of the cell division cycle of HeLa cells in suspension cultures. Part II. Studies on chromosomal proteins of HeLa cells during the cell division cycle

Part I

These studies investigate the potential of single and double treatments with either 5-fluorodeoxyuridine of excess thymidine to induce cell division synchrony in suspension cultures of HeLa cells. The patterns of nucleic acid synthesis and cell proliferation have been analyzed in cultures thus synchronized. Several changes in cell population during long incubation with 5-fluorodeoxyuridine or excess thymidine are also described. These results are subjected to detailed evaluation in terms of the degree and quality of synchrony finally achieved.

Part II

Histones and non-histone proteins associated with interphase and metaphase chromosomes of HeLa cells have been qualitatively and quantitatively analyzed. Histones were fractionated by chromatography on Amberlite CG-50 and further characterized by analytical disc electrophoresis and amino acid analysis of each chromatographic fraction. It is concluded that histones of HeLa cells are comprised of only a small number of major components and that these components are homologous to those of other higher organisms. Of all the histones, arginine-rich histone III alone contains cysteine and can polymerize through formation of intermolecular disulfide bridges between histone III monomers.

A detailed comparison by chromatography and disc electrophoresis established that interphase and metaphase histones are made up of similar components. However, certain quantitative differences in proportions of different histones of interphase and metaphase cells are reported. Indirect evidence indicates that a certain proportion of metaphase histone III is polymerized through intermolecular disulfide links, whereas interphase histone III occurs mainly in the monomeric form.

Metaphase chromosomes are associated with an additional acid-soluble protein fraction which is absent from interphase chromosomes. All of these additional acid-soluble proteins of metaphase chromosomes are shown to be non-histones and it is concluded that the histone/DNA ratio is identical in interphase and metaphase chromosomes. The bulk of acid-soluble non-histone proteins of metaphase chromosomes were found to be polymerized through disulfide bridges; corresponding interphase non-histone proteins displayed no evidence of similar polymerization.

The factors responsible for the condensed configuration and metabolic inactivity of metaphase chromosomes are discussed in light of these findings.

The relationship between histone and DNA synthesis in nondividing differentiated chicken erythrocyte cells and in rapidly dividing undifferentiated HeLa cells is also investigated. Of all the histones, only arginine-rich histones are synthesized in mature erythrocytes. Histone synthesis in HeLa cells was studied in both unsynchronized and synchronized cultures. In HeLa cells, only part of the synthesis of all histone fractions is dependent on concurrent DNA synthesis, whereas all histones are synthesized in varying degrees even in the absence of DNA synthesis.