BubR1 is required for a sustained mitotic spindle checkpoint arrest in human cancer cells treated with tubulin-targeting pyrrolo-1,5-benzoxazepines

Intrinsic or acquired resistance to chemotherapy is a major clinical problem that has evoked the need to develop innovative approaches to predict and ultimately reverse drug resistance. A prolonged G(2)M arrest has been associated with apoptotic resistance to various microtubule-targeting agents (MTAs). In this study, we describe the functional significance of the mitotic spindle checkpoint proteins, BubR1 and Bub3, in maintaining a mitotic arrest after microtubule disruption by nocodazole and a novel series of MTAs, the pyrrolo-1,5-benzoxazepines (PBOXs), in human cancer cells. Cells expressing high levels of BubR1 and Bub3 (K562, MDA-MB-231, and HeLa) display a prolonged G(2)M arrest after exposure to MTAs. On the other hand, cells with low endogenous levels of mitotic spindle checkpoint proteins (SK-BR-3 and HL-60) transiently arrest in mitosis and undergo increased apoptosis. The phosphorylation of BubR1 correlated with PBOX-induced G(2)M arrest in four cell lines tested, indicating an active mitotic spindle checkpoint. Gene silencing of BubR1 by small interfering RNA interference reduced PBOX-induced G(2)M arrest without enhancing apoptotic efficacy. Further analysis demonstrated that PBOX-treated BubR1-depleted cells were both mononucleated and multinucleated with a polyploid DNA content, suggesting a requirement for BubR1 in cytokinesis. Taken together, these results suggest that BubR1 contributes to the mitotic checkpoint induced by the PBOXs.

In vitro and in vivo methodologies for studying the Sigma 54-dependent transcription.

Here we describe approaches and methods to assaying in vitro the major variant bacterial sigma factor, Sigma 54 (σ54), in a purified system. We include the complete transcription system, binding interactions between σ54 and its activators, as well as the self-assembly and the critical ATPase activity of the cognate activators which serve to remodel the closed promoter complexes. We also present in vivo methodologies that are used to study the impact of physiological processes, metabolic states, global signalling networks, and cellular architecture on the control of σ54-dependent gene expression.

Clathrin is spindle-associated but not essential for mitosis

BACKGROUND: Clathrin is a multimeric protein involved in vesicle coat assembly. Recently clathrin distribution was reported to change during the cell cycle and was found to associate with the mitotic spindle. Here we test whether the recruitment of clathrin to the spindle is indicative of a critical functional contribution to mitosis.

METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: Previously a chicken pre-B lymphoma cell line (DKO-R) was developed in which the endogenous clathrin heavy chain alleles were replaced with the human clathrin heavy chain under the control of a tetracycline-regulatable promoter. Receptor-mediated and fluid-phase endocytosis were significantly inhibited in this line following clathrin knockout, and we used this to explore the significance of clathrin heavy chain expression for cell cycle progression. We confirmed using confocal microscopy that clathrin colocalised with tubulin at mitotic spindles. Using a propidium iodide flow cytometric assay we found no statistical difference in the cell cycle distribution of the knockout cells versus the wild-type. Additionally, we showed that the ploidy and the recovery kinetics following cell cycle arrest with nocodazole were unchanged by repressing clathrin heavy chain expression.

CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: We conclude that the association of clathrin with the mitotic spindle and the contribution of clathrin to endocytosis are evolutionarily conserved. However we find that the contribution of clathrin to mitosis is less robust and dependent on cellular context. In other cell-lines silencing RNA has been used by others to knockdown clathrin expression resulting in an increase in the mitotic index of the cells. We show an effect on the G2/M phase population of clathrin knockdown in HEK293 cells but show that repressing clathrin expression in the DKO-R cell-line has no effect on the size of this population. Consequently this work highlights the need for a more detailed molecular understanding of the recruitment and function of clathrin at the spindle, since the localisation but not the impact of clathrin on mitosis appears to be robust in plants, mammalian and chicken B-cells.

Studying N-linked glycosylation of receptor tyrosine kinases

Metabolic alterations have been identified as a frequent event in cancer. This is often associated with increased flux through glycolysis, and also a secondary pathway to glycolysis, hexosamine biosynthetic pathway (HBP). HBP provides substrate for N-linked glycosylation, which occurs in the endoplasmic reticulum and the Golgi apparatus. N-linked glycosylation supports protein folding and correct sorting of proteins to plasma membrane and secretion. This process generates complex glycoforms, which can be recognized by other proteins and glycosylation of receptor tyrosine kinases (RTK) can also regulate their plasma-membrane retention time. Of special interest for experimental biologists, plants produce proteins, termed lectins, which bind with high specificity to glyco-conjugates. For the purposes of molecular biology, plant lectins can be conjugated to different moieties, such as agarose beads, which enable precipitation of specifically glycosylated proteins. In this chapter, we describe in detail how to perform pull-down experiments with commercially available lectins to identify changes in the glycosylation of RTKs.

Integrating personality research and animal contest theory:Aggressiveness in the green swordtail xiphophorus helleri

Aggression occurs when individuals compete over limiting resources. While theoretical studies have long placed a strong emphasis on context-specificity of aggression, there is increasing recognition that consistent behavioural differences exist among individuals, and that aggressiveness may be an important component of individual personality. Though empirical studies tend to focus on one aspect or the other, we suggest there is merit in modelling both within- and among-individual variation in agonistic behaviour simultaneously. Here, we demonstrate how this can be achieved using multivariate linear mixed effect models. Using data from repeated mirror trials and dyadic interactions of male green swordtails, Xiphophorus helleri, we show repeatable components of (co)variation in a suite of agonistic behaviour that is broadly consistent with a major axis of variation in aggressiveness. We also show that observed focal behaviour is dependent on opponent effects, which can themselves be repeatable but were more generally found to be context specific. In particular, our models show that within-individual variation in agonistic behaviour is explained, at least in part, by the relative size of a live opponent as predicted by contest theory. Finally, we suggest several additional applications of the multivariate models demonstrated here. These include testing the recently queried functional equivalence of alternative experimental approaches, (e.g., mirror trials, dyadic interaction tests) for assaying individual aggressiveness. © 2011 Wilson et al.

Atmospheric cold plasma process for vegetable leaf decontamination: A feasibility study on radicchio (red chicory, Cichorium intybus L.)

Cold plasma is an emerging non-thermal processing technology that could be used for large scale leaf decontamination as an alternative to chlorine washing. In this study the effect of an atmospheric cold plasma apparatus (air DBD, 15 kV) on the safety, antioxidant activity and quality of radicchio (red chicory, Cichorium intybus L.) was investigated after 15 and 30 min of treatment (in afterglow at 70 mm from the discharge, at 22 °C and 60% of RH) and during storage. Escherichia coli O157:H7 inoculated on radicchio leaves was significantly reduced after 15 min cold plasma treatment (-1.35 log MPN/cm²). However, a 30 min plasma treatment was necessary to achieve a significant reduction of Listeria monocytogenes counts (-2.2 log CFU/cm²). Immediately after cold plasma treatment, no significant effects emerged in terms of antioxidant activity assessed by the ABTS and ORAC assay and external appearance of the radicchio leaves. Significant changes between treated and untreated radicchio leaves are quality defects based on the cold plasma treatment. Atmospheric cold plasma appears to be a promising processing technology for the decontamination of leafy vegetables although some criticalities, that emerged during storage, need to be considered in future studies.

The effect of preferential paw usage on dogs' (Canis familiaris) performance in a manipulative problem-solving task

In a number of species, individuals showing lateralized hand/paw usage (i.e. the preferential use of either the right or left paw) compared to ambilateral individuals have been shown to be more proactive in novel situations. In the current study we used an established test to assess preferential paw usage in dogs (the Kong test) and then compared the performance of ambilateral and lateralized dogs as well as left- vs. right-pawed dogs in a novel manipulative problem solving task. Results showed an equal proportion of ambilateral and lateralized dogs but contrary to predictions non-lateralized dogs were faster at accessing the apparatus in test trials. No differences emerged between right- and left-pawed dogs. Results are discussed in relation to previous studies on lateralization. © 2013 Elsevier B.V.

Human-directed gazing behaviour in puppies and adult dogs, Canis lupus familiaris

Recent evidence indicates that dogs' sociocognitive abilities and behaviour in a test situation are shaped by both genetic factors and life experiences. We used the 'unsolvable task' paradigm to investigate the effect of breed and age/experience on the use of human-directed gazing behaviour. Following a genetic classification based on recent genome analyses, dogs were allocated to three breed groups, namely Primitive, Hunting/Herding and Molossoid. Furthermore, we tested dogs at 2 months, 4.5. months and as adults. The test consisted of three solvable trials in which dogs could obtain food by manipulating a plastic container followed by an unsolvable trial in which obtaining the food became impossible. The dogs' behaviour towards the apparatus and the people present was analysed. At 2 months no breed group differences emerged and although human-directed gazing behaviour was observed in approximately half of the pups, it occurred for brief periods, suggesting that the aptitude to use human-directed gazing as a request for obtaining help probably develops at a later date when dogs have had more experience with human communication. Breed group differences, however, did emerge strongly in adult dogs and, although less pronounced, also in 4.5-month-old subjects, with dogs in the Hunting/Herding group showing significantly more human-directed gazing behaviour than dogs in the other two breed groups. These results suggest that, although the domestication process may have shaped the dog's human-directed communicative abilities, the later selection for specific types of work might also have had a significant impact on their emergence. © 2011 The Association for the Study of Animal Behaviour.

Agility and search and rescue training differently affects pet dogs' behaviour in socio-cognitive tasks

Both genetic factors and life experiences appear to be important in shaping dogs' responses in a test situation. One potentially highly relevant life experience may be the dog's training history, however few studies have investigated this aspect so far. This paper briefly reviews studies focusing on the effects of training on dogs' performance in cognitive tasks, and presents new, preliminary evidence on trained and untrained pet dogs' performance in an 'unsolvable task'. Thirty-nine adult dogs: 13 trained for search and rescue activities (S&R group), 13 for agility competition (Agility group) and 13 untrained pets (Pet group) were tested. Three 'solvable' trials in which dogs could obtain the food by manipulating a plastic container were followed by an 'unsolvable' trial in which obtaining the food became impossible. The dogs' behaviours towards the apparatus and the people present (owner and researcher) were analysed. Both in the first 'solvable' and in the 'unsolvable' trial the groups were comparable on actions towards the apparatus, however differences emerged in their human-directed gazing behaviour. In fact, results in the 'solvable' trial, showed fewer S&R dogs looking back at a person compared to agility dogs, and the latter alternating their gaze between person and apparatus more frequently than pet dogs. In the unsolvable trial no difference between groups emerged in the latency to look at the person however agility dogs looked longer at the owner than both pet and S&R dogs; whereas S&R dogs exhibited significantly more barking (always occurring concurrently to looking at the person or the apparatus) than both other groups. Furthermore, S&R dogs alternated their gaze between person and apparatus more than untrained pet dogs, with agility dogs falling in between these two groups. Thus overall, it seems that the dogs' human-directed communicative behaviours are significantly influenced by their individual training experiences. © 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Mixing Enthalpy for Binary Mixtures Containing Ionic Liquids

A complete review of the published data on the mixing enthalpies of mixtures containing ionic liquids, measured directly using calorimetric techniques, is presented in this paper. The field of ionic liquids is very active and a number of research groups in the world are dealing with different applications of these fluids in the fields of chemistry, chemical engineering, energy, gas storage and separation or materials science. In all these fields, the knowledge of the energetics of mixing is capital both to understand the interactions between these fluids and the different substrates and also to establish the energy and environmental cost of possible applications. Due to the relative novelty of the field, the published data is sometimes controversial and recent reviews are fragmentary and do not represent a set of reliable data. This fact can be attributed to different reasons: (i) difficulties in controlling the purity and stability of the ionic liquid samples; (ii) availability of accurate experimental techniques, appropriate for the measurement of viscous, charged, complex fluids; and (iii) choice of an appropriate clear thermodynamic formalism to be used by an interdisciplinary scientific community. In this paper, we address all these points and propose a critical review of the published data, advise on the most appropriate apparatus and experimental procedure to measure this type of physical-chemical data in ionic liquids as well as the way to treat the information obtained by an appropriate thermodynamic formalism.

Chemical composition and pharmacological activities of essential oils of Lavandula spp.

Lavandula spp. belong to the family Lamiatae and some species are often used in popular medicine and have been used for centuries in a large number of medical applications and in aromatherapy. Although similar ethnobotanical properties of Lavandula spp., its essential oils, general chemical composition and therapeutic applications differ from different species. Lavandula stoechas L. subsps. luisieri (Rozeira) Rozeira and L. viridis L’Hér are endemic to the Iberian Peninsula, widespread in the South of Portugal, namely in Southern Alentejo and Algarve. The aim of our study was evaluate the chemical composition and toxicological and pharmacological activities of leaves essential oils of spontaneous plants of L. stoechas L. subsps. luisieri (Alentejo) and L. viridis (Algarve). The essential oils of these wild plants, collected in spring, were obtained by hydrodistillation in a Clevenger-type apparatus and its chemical composition was evaluated by GC/FID. The acute toxicity of essential oils was evaluated "in vitro" using brine shrimp (LC50) and "in vivo" using Swiss mice (DL50). The analgesic and anti-inflammatory pharmacological properties of L. stoechas subsp. luisieri essential oil were evaluated in mouse or rats by the Amour-Smith and carrageen-induced paw edema tests, respectively. Results showed important differences in chemical composition of essential oils from two species analyzed either to diversity and proportion of its constituents. The essentials oils showed citotoxicity against Artemia salina and a DL50 higher than 2000 mg/kg for mice. The analgesic and anti-inflammatory activities of essential oils were exhibit for the doses of 100 and 200 mg/kg.

Ultrastructure and phylogeny of peridinioid dinoflagellates

Os dinoflagelados são um grupo muito diverso de protistas que possuem um conjunto de características pouco comuns. Os peridinióides são dinoflagelados com teca que é formada por seis séries latitudinais de placas, incluindo a série cingular e um anel incompleto de placas intercalares anteriores, embora as últimas estejam ausentes em algumas espécies de Peridiniopsis. São dinoflagelados com simetria bilateral em relação ao plano apical que contem o eixo dorso-ventral. Na série sulcal há apenas uma placa posterior que contacta com o limite ventral de duas grandes placas antapicais. Entre os peridinióides, a presença ou ausência de um poro apical e o número de placas no cíngulo são geralmente consideradas marcas filogenéticas importantes ao nível de género ou família. Actualmente, a definição de Peridinium Ehrenberg, o dinoflagelado mais comum de água doce, inclui organismos com combinações diferentes destas duas características. Trabalhos anteriores sobre a ultrastrutura e afinidade filogenética das espécies tipo de Peridinium, P. cinctum, e Peridiniopsis Lemmermann, P. borgei também sugerem a necessidade de reexaminar as relações taxonómicas dos peridinióides. Esta tese combina o estudo ultrastrutural de uma selecção de espécies com hipóteses filogenéticas baseadas nas sequências de LSU rDNA, para aumentar o nosso conhecimento das diferenças e afinidades dentro dos peridinióides. Tem como objectivo aumentar o nosso conhecimento das características individuais das células que possam levar a reconhecer sinapomorfias que possam ser usadas como marcadores dos peridinióides como um todo e dos seus subgrupos. As espécies escolhidas para exame pormenorizado foram: Peridinium palatinum Lauterborn, de um grupo com duas placas intercalares anteriores, seis placas cingulares e sem poro apical; Peridinium lomnickii Wo!oszy"ska, de um grupo com poro apical, três placas intercalares e seis cingulares; Peridiniopsis berolinensis (Lemmermann) Bourrelly, uma espécie heterotrófica com poro apical, sem placas intercalares e com seis placas cingulares; e Sphaerodinium cracoviense Wo!oszy"ska, um membro de um género de formas com teca com um tipo de tabulação marginalmente peridinióide, com um suposto poro apical e quatro placas intercalares anteriores. Peridinium palatinum difere de Peridinium e Peridiniopsis típicos, quer em características da teca, quer internas. As diferenças estimadas entre as sequências parciais de LSU rDNA de P. palatinum e a espécie próxima P. pseudolaeve, relativamente a P. cinctum são comparativamente grandes e, juntamente com a topologia da árvore filogenética, apoiam a separação de P. palatinum e formas próximas ao nível de género. Palatinus nov. gen. foi, então, descrito com as novas combinações Palatinus apiculatus nov. comb. (espécie tipo; sin. Peridinium palatinum), P. apiculatus var. laevis nov. comb. e P. pseudolaevis nov. comb.. As características distintivas de Palatinus incluem uma superfície das placas lisa ou um tanto granulosa, mas não areolada, um grande pirenóide central penetrado por canais citoplasmáticos e de onde radiam lobos plastidiais, e a presença de uma fiada microtubular homóloga à de um pedúnculo. As células de Palatinus saem da teca pela zona antapicalpos- cingular. Peridinium lomnickii apresenta tabulação semelhante às formas marinhas, produtoras de quistos calcários, do género Scrippsiella A.R. Loeblich. Para comparação, adicionámos novas observações ultrastruturais de S. trochoidea. Peridinium lomnickii tem uma combinação de características diferente de Peridinium, Peridiniopsis e Scrippsiella. As hipóteses filogenéticas baseadas em DNA colocam P. lomnickii no mesmo ramo que Pfiesteria Steidinger et Burkholder, Tyrannodinium e outras Pfiesteriaceae, com as quais partilha um "microtubular basket" e uma ligação peculiar entre duas placas do sulco. As características distintivas do novo género proposto Chimonodinium gen. ined. incluem, além da tabulação, a ausência de pirenóides, a presença de um "microtubular basket" com quatro ou cinco fiadas sobrepostas de microtúbulos associados a um pequeno pedúnculo, um sistema pusular com tubos pusulares bem definidos ligados aos canais flagelares, e a produção de quistos não calcários. Peridiniopsis berolinensis partilha várias características significativas com Pfiesteria e afins, como um "microtubular basket" com a capacidade de suportar um tubo de alimentação, quimiossensibilidade para encontrar presas apropriadas, o modo de natação junto às presas e a organização geral da célula. Hipóteses filogenéticas com base em LSU rDNA confirmam a afinidade entre P. berolinensis e Pfiesteria bem como a relação mais remota com a espécie tipo de Peridiniopsis, P. borgei. Estas razões justificam a proposta de Tyrannodinium gen. nov., uma nova Pfiesteriaceae que difere de outros membros do grupo por viver em água doce e nos pormenores da tabulação. Sphaerodinium cracoviense revelou a tabulação típica do género Sphaerodinium, que apresenta um número de placas intercalares superiores e pos-cingulares maior que o que é típico em peridinióides: 4 e 6, respectivamente. Observações em SEM mostraram uma estrutura apical diferente da dos peridinióides, e um sulco apical numa das placas fazendo lembrar a área apical de alguns woloszynskióides. Os pormenores do aparelho flagelar e do sistema pusular ligam o Sphaerodinium aos woloszynskióides em geral e ao género Baldinia em particular, mas não aos peridinióides. O volumoso estigma de S. cracoviense revelou ser extraplastidial e de um modelo único, composto por elementos que se encontram em woloszynskióides, mas nunca encontrados anteriormente juntos. A análise filogenética baseada nas sequências parciais de LSU rDNA também sugerem uma maior proximidade de S. cracoviense com os woloszynskióides do que com os peridinióides. Futuras análises pormenorizadas de dinoflagelados peridinióides, em especial entre os do numeroso grupo de espécies com poro apical, serão necessárias para clarificar as suas relações taxonómicas; e a produção de descrições melhoradas das características finas particulares das células serão um requisito para perceber a evolução dos caracteres dos peridinióides por forma a podermos identificar marcadores filogenéticos.

Extracção supercrítica de óleo de grainha de uva combinada com pré-tratamentos enzimáticos

Neste trabalho estudou-se a extracção supercrítica do óleo de grainha de uva, usando dióxido de carbono, e combinou-se este processo com um prétratamento enzimático da semente para aumentar o rendimento global da extracção. A qualidade dos extractos obtidos foi avaliada pelo seu conteúdo em triacilglicerídeos, perfil de ácidos gordos e capacidade antioxidante. Realizaram-se também alguns estudos exploratórios sobre a aplicação de um pré-tratamento de alta pressão (HPP) à grainha da uva. Adicionalmente, efectuou-se o estudo da extracção, fraccionamento e caracterização estrutural das procianidinas da grainha da uva, bem como a avaliação da sua capacidade antioxidante. A extracção de procianidinas da grainha da uva foi efectuada sequencialmente com metanol e acetona/água, tendo sido posteriormente fraccionadas por adição sucessiva de misturas metanol/clorofórmio progressivamente mais concentradas em clorofórmio. A caracterização das procianidinas foi feita por HPLC-UV e LC–MS, antes e depois de sujeitar as amostras a uma tiólise, e também por ESI-MS e ESI-MS/MS. Este estudo permitiu reportar, pela primeira vez, a ocorrência de procianidinas do tipo-A galoiladas na grainha da uva. Os resultados de HPLC-UV permitiram determinar o grau médio de polimerização das procianidinas e a sua composição monomérica em (+)- catequina, (-)-epicatequina e (-)-epicatequina-O-galato. Mostrou-se que a (+)- catequina é o flavan-3-ol terminal mais abundante e a (-)-epicatequina predomina largamente como unidade de extensão. No caso de procianidinas do tipo A, a ligação interflavânica C2-C7 encontra-se essencialmente nas unidades terminais. O grau médio de polimerização das diversas fracções varia entre 1.0 e 10.8. A sua capacidade antioxidante, medida pelo método espectrofotométrico de DPPH•, mostrou-se ser equivalente à de uma amostra comercial de (+)-catequina usada como referência. A partir dos graus médios de polimerização experimentais e das análises de FTIR das fracções correspondentes foi possível obter um modelo preditivo O-PLS com apenas uma variável latente. O pré-tratamento enzimático justificou-se pelo conhecimento existente acerca do uso de enzimas específicas que destroem parcialmente as paredes celulares. Atendendo à composição das paredes celulares da grainha da uva preparou-se uma suspensão contendo protease, xilanase, pectinase e celulase. Para determinar as condições experimentais do pré-tratamento que maximizam o rendimento da extracção, estudou-se o efeito do tempo de reacção, temperatura, pH, diâmetro médio das partículas de grainha moída e a concentração das enzimas. Os incrementos do rendimento da extracção de óleo observados atingiram 163.2%. O estudo da extracção supercrítica (SFE) do óleo da grainha de uva tratada e não-tratada permitiu obter as curvas de extracção correspondentes, bem com analisar a influência das condições operatórias sobre o seu andamento. Montou-se uma instalação laboratorial onde se realizaram experiências com dióxido de carbono a 160, 180, 200 e 220 bar e temperaturas de 313.15 e 323.15 K. Os rendimentos obtidos por SFE foram semelhantes aos de Soxhlet com n-hexano. As curvas de extracção medidas compreendem um primeiro período de extracção, onde se remove cerca de 92-97% do óleo disponível, e um segundo período, essencialmente difusional, com pouco impacto no rendimento final. Os vários extractos recolhidos e o óleo global obtido foram caracterizados para avaliar a sua qualidade e relacioná-la com as condições operatórias de SFE. Determinaram-se o conteúdo total em triacilglicerídeos, o seu perfil de ácidos gordos e a capacidade antioxidante (AOC). Os resultados mostraram que a AOC aumenta com a elevação da pressão e, acentuadamente, com o acréscimo da temperatura. Ao longo da curva de extracção, a AOC é mais pronunciada nos extractos iniciais, nomeadamente nos primeiros 30 a 40% da extracção. A modelação efectuada considerou que o óleo extractável se reparte entre células rompidas, predominantes na periferia da semente, e células intactas, mais interiores. Admitiu-se que o transporte de massa ocorre em série, i.e. das células intactas para as rompidas e destas para o solvente; mostrou-se que a dispersão axial era desprezável. Os balanços materiais à fase fluida e aos volumes de células rompidas e intactas, combinados com os fluxos interno, externo e a relação de equilíbrio foram resolvidos numericamente pelo método das linhas combinado com diferenças finitas atrasadas. O modelo reproduziu bem as curvas experimentais e permitiu simular curvas de eluição e os três perfis de concentração no leito.

Treatment of natural gas streams with ionic liquids

Being of high relevance for many technological applications, the solubility of sour gases in solvents of low volatility is still poorly described and understood. Aiming at purifying natural gas streams, the present work contributes for a more detailed knowledge and better understanding of the solubility of sour gases in these fluids, in particularly on ionic liquids. A new apparatus, developed and validated specially for phase equilibria studies of this type of systems, allowed the study of the solvent basicity, molecular weight and polarity influence on the absorption of carbon dioxide and methane. The non ideality of carbon dioxide solutions in ionic liquids and other low volatile solvents, with which carbon dioxide is known to form electron donor-acceptor complexes, is discussed, allowing the development of a correlation able to describe the carbon dioxide solubility in low volatile solvents. Furthermore, the non ideality of solutions of light compounds, such as SO2, NH3 and H2S, in ionic liquids is also investigated and shown to present negative deviations to the ideality in the liquid phase, that can be predicted by the Flory-Huggins model. For last, the effect of the ionic liquid polarity, described through the Kamlet-Taft parameters, on the CO2/CH4 and H2S/CH4 selectivities is also evaluated and shown to stand as a viable tool for the selection of ionic liquids with enhanced selectivities.

Characterization of bioactive compounds of dealcoholized wine: valuation of distillation process

O vinho tinto é uma importante fonte de compostos fenólicos com atividade antioxidante e que estão relacionados com a prevenção de doenças cardiovasculares e cancro. Estes compostos são um sub-produto do processo de destilação vínica utilizado para produzir aguardente necessária para a produção de Vinho do Porto. Esta tese tem como objetivo valorizar os compostos fenólicos resultantes das destilarias de vinho, através do estudo da sua composição, das interações com o material polimérico do vinho, da sua estabilidade durante o armazenamento e avaliação dos seus potenciais efeitos biológicos in vitro. Isto irá permitir definir aplicações para estes compostos como ingredientes alimentares com propriedades funcionais. Dois vinhos tintos (RW1 e RW2) foram utilizados como fonte de compostos fenólicos. A fim de estudar estes compostos, cada vinho foi evaporado à pressão atmosférica, permitindo obter o respetivo vinho desalcolizado (DW1 e DW2). Os polissacarídeos e compostos fenólicos presentes nos vinhos desalcolizados foram fracionados por extração em fase sólida utilizando cartuchos C18 sep-pak. A fração hidrofóbica, rica em compostos fenólicos, foi separada em frações ricas em ácidos fenólicos, em procianidinas e em antocianinas, as quais foram usadas para avaliar a sua contribuição para a atividade antioxidante total e caracterização fenólica detalhada dos DW. Foram obtidas quantidades comparáveis de compostos fenólicos totais (1.3 g/L para RW1 e DW1, e 3.1 para RW2 e DW2), de taninos (1.2 g/L para RW1 e DW1 e 1.6 para RW2 e DW2) e de antocianinas (0.24 g/L para RW1 e DW1 e 0.41 para RW2 e DW2) para os vinhos e para os respetivos vinhos desalcolizados. A determinação da atividade antioxidante de RW e DW pelos métodos do DPPH e ABTS também originou valores semelhantes, permitindo inferir que o processo de destilação realizado não promoveu uma perda relevante de compostos fenólicos. A atividade antioxidante total de vinho deveu-se essencialmente à fração rica em antocianinas. Os dois DW foram dialisados para se obter o material polimérico dos vinhos (WPM1 e WPM2). O WPM1 e WPM2 apresentavam 1.1 e 1.3 g/L de material sólido, respetivamente. O WPM (WPM1 e WPM2) era composto por polissacarídeos (31 e 36%), proteínas (10 e 12%) e também por compostos fenólicos (32 e 43%). A análise de açúcares mostrou que as manoproteínas e as arabinogalactanas eram os principais polissacarídeos presentes. A extração do WPM com metanol deu origem a um material insolúvel em metanol (PMi) e a uma fração solúvel em metanol, que continuava a conter hidratos de carbono e compostos fenólicos, mostrando uma forte interação entre estes compostos. Para determinar a energia de ativação (Ea) da libertação dos compostos fenólicos de fracções de material polimérico do vinho, foram realizadas diálises do DW, WPM e PMi, utilizando-se quatro concentrações diferentes, a cinco temperaturas (5-40 °C). O valor da Ea foi 25 para o WPM e 61 kJ/mol para o PMi, mostrando que os compostos fenólicos do vinho podem estar associados de forma diferente à matriz polimérica e que uma fração pode estar, ainda, fortemente associada a esta matriz. A fim de avaliar a possível existência de interações seletivas com os compostos fenólicos, o WPM foi fracionado, permitindo a obtenção de uma fração rica em manoproteínas (MP), através de uma cromatografia de afinidade com concanavalina A e 3 frações ricas em arabinogalactanas (AG0, AG1 e AG2) obtidas por cromatografia de troca aniónica. Foi avaliada a difusão de nove antocianinas monoméricas através de uma membrana de diálise, em presença do WPM, e das frações ricas em MP e em AG. A diálise dos compostos fenólicos livres do vinho foi realizada como ensaio em branco. Todas as frações poliméricas mostraram capacidade para reter as antocianinas, embora em diferente extensão. Foi observada uma capacidade de retenção maior para as antocianinas acilglucosiladas do que para as antocianinas glucosiladas. A fração rica em AG teve uma maior contribuição para a capacidade de retenção das antocianinas pelo material polimérico vinho do que a fração rica em MP, principalmente quando as antocianinas estavam acetiladas. Com o objetivo de estudar formas para preservar, a longo prazo, as propriedades antioxidantes dos compostos fenólicos, o extrato de compostos fenólicos (PCE), em pó, foi armazenado em diferentes condições de luz e atmosfera, à temperatura ambiente durante 1 ano. Observou-se que o PCE armazenado no escuro, dentro de um exsicador sob atmosfera de azoto, preservou 95% da atividade antioxidante inicial. Também foram avaliadas as melhores condições para preservar as antocianinas quando em solução, armazenadas a duas temperaturas (5 e 30 ºC) durante 3 meses. A adição de 0.5 g/L de uma fração rica em polissacarídeos a um vinho armazenado a 30 ºC promoveu a proteção das antocianinas, especialmente das antocianinas cumaroiladas. Os potenciais efeitos biológicos dos compostos fenólicos foram avaliados em diferentes sistemas celulares in vitro utilizando as seguintes frações: WPM, WPS (polissacarídeos do vinho), WPC (compostos fenólicos do vinho), PA-E (fração rica em ácidos fenólicos), PR-E (fração rica em procianidinas) e APP-E (fração rica em antocianinas e procianidinas poliméricas). Foi observada uma maior viabilidade celular quando as células do carcinoma do cólon HT-29 foram expostas a dois agentes oxidantes (radiação UV e H2O2) em presença das frações PR-E e APP-E. Além disso, os extratos WPS, WPC, PR-E e APP-E mostraram propriedades anti-inflamatórias, avaliadas pela inibição da produção de NO por células de macrófagos RAW264.7, sendo o extrato APP-E (0.19 mg/mL) o que exibiu a maior capacidade anti-inflamatória. A fim de elucidar as propriedades antioxidantes dos extratos do vinho em células humanas, os glóbulos vermelhos (RBC) foram selecionados como um modelo metabolicamente simples. Os extratos WPM, WPS, WPC, PR-E, e APP-E mostraram efeito anti-hemolítico para a hemólise dos RBC provocada pelo peróxido de hidrogénio (H2O2) e pelo di-hidrocloreto de 2,2'-azo-bis(2-diaminopropano) (AAPH). Os resultados obtidos permitem concluir que o processo de desalcoolização dos vinhos à pressão atmosférica, preservou as principais características antioxidantes dos compostos fenólicos. Estes compostos podem contribuir para a defesa das células contra agentes oxidantes, nomeadamente por terem um potencial de atividades anti-inflamatória e anti-hemolítica, promovendo a viabilidade celular. A interação dos compostos fenólicos do vinho com o material polimérico permite inferir uma dosagem contínua e gradual das antocianinas vinho tinto após a sua ingestão, contribuindo para um período mais longo da sua exposição e, como consequência, dos seus potenciais benefícios para a saúde.