Rapid polyether cleavage via extracellular one-electron oxidation by a brown-rot basidiomycete

Fungi that cause brown rot of wood are essential biomass recyclers and also the principal agents of decay in wooden structures, but the extracellular mechanisms by which they degrade lignocellulose remain unknown. To test the hypothesis that brown-rot fungi use extracellular free radical oxidants as biodegradative tools, Gloeophyllum trabeum was examined for its ability to depolymerize an environmentally recalcitrant polyether, poly(ethylene oxide) (PEO), that cannot penetrate cell membranes. Analyses of degraded PEOs by gel permeation chromatography showed that the fungus cleaved PEO rapidly by an endo route. 13C NMR analyses of unlabeled and perdeuterated PEOs recovered from G. trabeum cultures showed that a major route for depolymerization was oxidative C—C bond cleavage, a reaction diagnostic for hydrogen abstraction from a PEO methylene group by a radical oxidant. Fenton reagent (Fe(II)/H2O2) oxidized PEO by the same route in vitro and therefore might account for PEO biodegradation if it is produced by the fungus, but the data do not rule out involvement of less reactive radicals. The reactivity and extrahyphal location of this PEO-degrading system suggest that its natural function is to participate in the brown rot of wood and that it may enable brown-rot fungi to degrade recalcitrant organopollutants.

Evolution of an enzyme active site: The structure of a new crystal form of muconate lactonizing enzyme compared with mandelate racemase and enolase

Muconate lactonizing enzyme (MLE), a component of the β-ketoadipate pathway of Pseudomonas putida, is a member of a family of related enzymes (the “enolase superfamily”) that catalyze the abstraction of the α-proton of a carboxylic acid in the context of different overall reactions. New untwinned crystal forms of MLE were obtained, one of which diffracts to better than 2.0-Å resolution. The packing of the octameric enzyme in this crystal form is unusual, because the asymmetric unit contains three subunits. The structure of MLE presented here contains no bound metal ion, but is very similar to a recently determined Mn2+-bound structure. Thus, absence of the metal ion does not perturb the structure of the active site. The structures of enolase, mandelate racemase, and MLE were superimposed. A comparison of metal ligands suggests that enolase may retain some characteristics of the ancestor of this enzyme family. Comparison of other residues involved in catalysis indicates two unusual patterns of conservation: (i) that the position of catalytic atoms remains constant, although the residues that contain them are located at different points in the protein fold; and (ii) that the positions of catalytic residues in the protein scaffold are conserved, whereas their identities and roles in catalysis vary.

Structure and function of declarative and nondeclarative memory systems

This article reviews recent studies of memory systems in humans and nonhuman primates. Three major conclusions from recent work are that (i) the capacity for nondeclarative (nonconscious) learning can now be studied in a broad array of tasks that assess classification learning, perceptuomotor skill learning, artificial grammar learning, and prototype abstraction; (ii) cortical areas adjacent to the hippocampal formation, including entorhinal, perirhinal, and parahippocampal cortices, are an essential part of the medial temporal lobe memory system that supports declarative (conscious) memory; and (iii) in humans, bilateral damage limited to the hippocampal formation is nevertheless sufficient to produce severe anterograde amnesia and temporally graded retrograde amnesia covering as much as 25 years.

Ras-catalyzed hydrolysis of GTP: a new perspective from model studies.

Despite the biological and medical importance of signal transduction via Ras proteins and despite considerable kinetic and structural studies of wild-type and mutant Ras proteins, the mechanism of Ras-catalyzed GTP hydrolysis remains controversial. We take a different approach to this problem: the uncatalyzed hydrolysis of GTP is analyzed, and the understanding derived is applied to the Ras-catalyzed reaction. Evaluation of previous mechanistic proposals from this chemical perspective suggests that proton abstraction from the attacking water by a general base and stabilization of charge development on the gamma-phosphoryl oxygen atoms would not be catalytic. Rather, this analysis focuses attention on the GDP leaving group, including the beta-gamma bridge oxygen of GTP, the atom that undergoes the largest change in charge in going from the ground state to the transition state. This leads to a new catalytic proposal in which a hydrogen bond from the backbone amide of Gly-13 to this bridge oxygen is strengthened in the transition state relative to the ground state, within an active site that provides a template complementary to the transition state. Strengthened transition state interactions of the active site lysine, Lys-16, with the beta-nonbridging phosphoryl oxygens and a network of interactions that positions the nucleophilic water molecule and gamma-phosphoryl group with respect to one another may also contribute to catalysis. It is speculated that a significant fraction of the GAP-activated GTPase activity of Ras arises from an additional interaction of the beta-gamma bridge oxygen with an Arg side chain that is provided in trans by GAP. The conclusions for Ras and related G proteins are expected to apply more widely to other enzymes that catalyze phosphoryl (-PO(3)2-) transfer, including kinases and phosphatases.

Posttranslational amino acid epimerization: enzyme-catalyzed isomerization of amino acid residues in peptide chains.

Since ribosomally mediated protein biosynthesis is confined to the L-amino acid pool, the presence of D-amino acids in peptides was considered for many years to be restricted to proteins of prokaryotic origin. Unicellular microorganisms have been responsible for the generation of a host of D-amino acid-containing peptide antibiotics (gramicidin, actinomycin, bacitracin, polymyxins). Recently, a series of mu and delta opioid receptor agonists [dermorphins and deltorphins] and neuroactive tetrapeptides containing a D-amino acid residue have been isolated from amphibian (frog) skin and mollusks. Amino acid sequences obtained from the cDNA libraries coincide with the observed dermorphin and deltorphin sequences, suggesting a stereospecific posttranslational amino acid isomerization of unknown mechanism. A cofactor-independent serine isomerase found in the venom of the Agelenopsis aperta spider provides the first major clue to explain how multicellular organisms are capable of incorporating single D-amino acid residues into these and other eukaryotic peptides. The enzyme is capable of isomerizing serine, cysteine, O-methylserine, and alanine residues in the middle of peptide chains, thereby providing a biochemical capability that, until now, had not been observed. Both D- and L-amino acid residues are susceptible to isomerization. The substrates share a common Leu-Xaa-Phe-Ala recognition site. Early in the reaction sequence, solvent-derived deuterium resides solely with the epimerized product (not substrate) in isomerizations carried out in 2H2O. Significant deuterium isotope effects are obtained in these reactions in addition to isomerizations of isotopically labeled substrates (2H at the epimerizeable serine alpha-carbon atom). The combined kinetic and structural data suggests a two-base mechanism in which abstraction of a proton from one face is concomitant with delivery from the opposite face by the conjugate acid of the second enzymic base.

Designing safer chemicals: predicting the rates of metabolism of halogenated alkanes.

A computational model is presented that can be used as a tool in the design of safer chemicals. This model predicts the rate of hydrogen-atom abstraction by cytochrome P450 enzymes. Excellent correlations between biotransformation rates and the calculated activation energies (delta Hact) of the cytochrome P450-mediated hydrogen-atom abstractions were obtained for the in vitro biotransformation of six halogenated alkanes (1-fluoro-1,1,2,2-tetrachloroethane, 1,1-difluoro-1,2,2-trichloroethane, 1,1,1-trifluro-2,2-dichloroethane, 1,1,1,2-tetrafluoro-2-chloroethane, 1,1,1,2,2,-pentafluoroethane, and 2-bromo-2-chloro-1,1,1-trifluoroethane) with both rat and human enzyme preparations: In(rate, rat liver microsomes) = 44.99 - 1.79(delta Hact), r2 = 0.86; In(rate, human CYP2E1) = 46.99 - 1.77(delta Hact), r2 = 0.97 (rates are in nmol of product per min per nmol of cytochrome P450 and energies are in kcal/mol). Correlations were also obtained for five inhalation anesthetics (enflurane, sevoflurane, desflurane, methoxyflurane, and isoflurane) for both in vivo and in vitro metabolism by humans: In[F(-)]peak plasma = 42.87 - 1.57(delta Hact), r2 = 0.86. To our knowledge, these are the first in vivo human metabolic rates to be quantitatively predicted. Furthermore, this is one of the first examples where computational predictions and in vivo and in vitro data have been shown to agree in any species. The model presented herein provides an archetype for the methodology that may be used in the future design of safer chemicals, particularly hydrochlorofluorocarbons and inhalation anesthetics.

Bases teóricas dos processos de medicalização: um olhar sobre as forças motrizes

Introdução: O tema medicalização emerge como objeto de estudo no campo da sociologia da saúde, a partir da década de 70, nas vozes de Irving Zola, Ivan Illich, Peter Conrad e Michel Foucalt; as quais indicaram a crescente influência da medicina em campos que até então não lhe pertenciam. E, no decorrer dos anos, o termo vem sendo apropriado por vários campos: na saúde, na educação, na psicologia, entre outros. Esta configuração levou alguns estudiosos da primeira década do século XXI, a se preocupar com o uso impreciso e vago do conceito de medicalização na produção científica. Neste sentido, este estudo busca olhar para os processos de medicalização, tomando-o em sua pluralidade a fim de discernir as principais forças motrizes e coteja-las com as mudanças na contemporaneidade. Objetivo: Recuperar as forças motrizes contidas nas principais contribuições dos autores primários sobre os processos de medicalização. Método: Realizou-se um exercício hermenêutico composto pelos seguintes passos: leitura profunda do texto, fichamento dos aspectos centrais que caracterizam as diversas concepções sobre medicalização. Interpretação do conteúdo por meio da abstração dos núcleos de sentido e dos referenciais teóricos que lhe dão suporte. Resultados: A partir deste movimento reflexivo e crítico conseguiu-se desvelar quatro conceitos nucleares que representam as principais forças motrizes: a indústria, as instituições, o Estado e a sociedade. Zola oferece indícios que o Estado e a indústria teriam levado a sociedade à dependência da medicina. Para Illich, a medicina, por si só, detém o poder comparada as outras instituições. Para Michel Foucault, a medicina deixou de ser uma ciência pura e transformou-se numa instituição subordinada a um sistema econômico e de poder, enfim a uma lógica subjacente aos princípios e regras de governo. Em contrapartida, para Conrad a medicalização não constitui um empreendimento exclusivo da medicina, prevalecendo os interesses de outras instituições e organizações sociais. O sentido com que cada um desses conceitos é usado difere entre os autores e a distinção desses aspectos é chave para compreender a contribuição efetiva de cada um. Da mesma forma, ocorre quando os autores discutem as consequências e os efeitos causados pelos processos de medicalização. Alguns autores direcionam seus efeitos para os indivíduos, num processo de exacerbação da individualização; enquanto que outros focam os efeitos da medicalização nas políticas de saúde e na questão econômica associada ao oneroso custo financeiro para a sociedade e o país. Considerações finais: A recuperação e a compreensão dos significados subjacentes às principais forças motrizes presentes nas contribuições de cada autor apresentadas nesta investigação constituem-se em passo importante para subsidiar a reflexão sobre processos concretos de medicalização no início do século XXI, um período marcado por aceleradas transformações, no qual, entre outros aspectos, a medicina e várias instituições têm sido crescentemente, capturadas para satisfazer, de um lado o consumismo, e de outro, a avidez pelo lucro do mercado capitalista; ao mesmo tempo em que forças desagregadoras atravessam os sujeitos impactando sua autonomia e identidade política, social e econômica.

Limitações aos deveres instrumentais tributários (aplicação do art. 113, §2º do código tributário nacional)

Pouca atenção tem merecido o estudo dos deveres instrumentais tributários pelos estudiosos do direito tributário em nosso país, com a preocupação de conferir contornos nítidos ao regime jurídico dos deveres instrumentais dentro do sistema tributário brasileiro e, em especial, de examinar a quais limitações está adstrita a Administração Pública na imposição desses deveres. O presente trabalho visa tentar suprir, em alguma medida, essa lacuna, promovendo uma análise das limitações à imposição de deveres instrumentais tributários, que leve em consideração, não apenas os princípios que conformam seu regime jurídico, mas, principalmente, a existência de regras objetivas disciplinando o tema, partindo-se da premissa de que, genericamente, dicções principiológicas, por sua abstração, não são suficientes para a adequada regulação das condutas intersubjetivas, seja entre particulares, seja entre estes e o Poder Público. Merecerá especial atenção a regra inserta no art. 113, §2º do Código Tributário Nacional, de forte vocação limitadora, especificamente no que tange à investigação do conteúdo semântico da expressão interesse da arrecadação ou da fiscalização dos tributos, que, a nosso ver, constitui a pedra-de-toque do regime jurídico dos deveres instrumentais e das sanções punitivas impostas em virtude de seu descumprimento. Por fim, buscar-se-á conferir a devida importância aos custos de conformidades e demonstrar que seu estudo é relevante para o sistema tributário, na medida em que tais custos, enquanto efeito econômico da imposição de deveres instrumentais, implicam efeitos relevantes no âmbito jurídico, inclusive restrições no âmbito de proteção de direitos fundamentais dos contribuintes.

Modeling a mobile robot using a grammatical model

Virtual Worlds Generator is a grammatical model that is proposed to define virtual worlds. It integrates the diversity of sensors and interaction devices, multimodality and a virtual simulation system. Its grammar allows the definition and abstraction in symbols strings of the scenes of the virtual world, independently of the hardware that is used to represent the world or to interact with it. A case study is presented to explain how to use the proposed model to formalize a robot navigation system with multimodal perception and a hybrid control scheme of the robot.

A grammatical approach to the modeling of an autonomous robot

Virtual Worlds Generator is a grammatical model that is proposed to define virtual worlds. It integrates the diversity of sensors and interaction devices, multimodality and a virtual simulation system. Its grammar allows the definition and abstraction in symbols strings of the scenes of the virtual world, independently of the hardware that is used to represent the world or to interact with it. A case study is presented to explain how to use the proposed model to formalize a robot navigation system with multimodal perception and a hybrid control scheme of the robot. The result is an instance of the model grammar that implements the robotic system and is independent of the sensing devices used for perception and interaction. As a conclusion the Virtual Worlds Generator adds value in the simulation of virtual worlds since the definition can be done formally and independently of the peculiarities of the supporting devices.

Características de la tematización del esquema de límite de una función

Esta investigación estudia las diferentes estructuras subyacentes en el esquema de límite de una función observadas en 23 estudiantes de Bachillerato situados en el nivel Trans del desarrollo del esquema de límite de una función. El esquema de límite de una función se caracterizó en términos de la habilidad que los estudiantes manifestaron en la construcción de la concepción dinámica del límite mediante la coordinación de los procesos de aproximación en el dominio y en el rango, diferenciando aquellas en las que las aproximaciones laterales coinciden de las que no coinciden. Nuestros resultados sugieren que los estudiantes construyen diferentes estructuras subyacentes al esquema debido a las relaciones que establecen entre el límite de una función en un punto y su representación gráfica que permiten identificar características del esquema tematizado del límite de una función.

Un experimento de enseñanza sobre el límite de una función. Factores determinantes en una trayectoria de aprendizaje

El objetivo del estudio fue identificar características de la construcción del significado de límite de una función en estudiantes de bachillerato (16-17 años). Se diseñó un experimento de enseñanza utilizando una descomposición genética (APOE) del concepto de límite de una función integrando recursos informáticos. Se usó el constructo “Reflexión sobre la Relación Actividad-Efecto” (Simon, Tzur, Heinz y Kinzel, 2004) como una particularización de la abstracción reflexiva para identificar factores que configuran la Trayectoria de Aprendizaje. Los resultados indican que la trayectoria está determinada por la coordinación de las aproximaciones en el dominio y en el rango en diferentes tipos de funciones.

Reacciones comunitarias a la crisis económica y social en España

Introducción. En un contexto de incremento de las desigualdades y de la pobreza en la sociedad española, donde el desmantelamiento del Estado de Bienestar reduce la posibilidad de encontrar recursos e implementar políticas públicas de reducción de estos efectos; la Sociedad Civil y la ciudadanía desarrollan prácticas resilientes orientadas a satisfacer las necesidades de las comunidades más afectadas por el desempleo y el recorte de servicios sociales. Material y métodos. a) Datos secundarios estadísticos procedentes de organismos y fundaciones; y webs de organizaciones resilientes; b) datos primarios producidos a partir de entrevistas y grupos de discusión. Metodología de análisis de contenido y análisis de discurso. Resultados y discusión. las prácticas resilientes como satisfactores de necesidades, son estructuradas a partir de dos dimensiones adaptación/transformación; dependencia/autonomía. Se observa que estas prácticas cuanto más abstracción presentan (de las necesidades concretas relacionadas con la subsistencia, a las necesidades más intangibles relacionadas con cuestiones simbólicas e identitarias), mayor complejidad en su diseño y organización, y mayor potencia como satisfactor.

Entornos de programación no mediados simbólicamente para el desarrollo del pensamiento computacional. Una experiencia en la formación de profesores de Informática de la Universidad Central del Ecuador

Este artículo aborda la investigación, realizada con los estudiantes del primer semestre de la titulación de Informática de la Facultad de Filosofía, Letras y Ciencias de la Educación de la Universidad Central del Ecuador, cuyo propósito ha sido analizar el uso de entornos de programación no mediados simbólicamente como herramienta didáctica para el desarrollo del pensamiento computacional. Se pretende establecer las posibles ventajas de aplicar este tipo de entorno para que los estudiantes desarrollen habilidades del pensamiento computacional tales como la creatividad, modelación y abstracción, entre otras, consideradas relevantes dentro de la programación. La metodología en que se apoyó la investigación es mixta, con investigación de campo y documental a nivel descriptivo. Se utilizó como instrumento un cuestionario para la recolección de datos entre el alumnado de la titulación. Finalmente, con la información recopilada se procedió al procesamiento de datos a partir de la estadística descriptiva para, así, obtener resultados que permitiesen alcanzar las pertinentes conclusiones y recomendaciones.

Perfiles de estudiantes en la comprensión de la aproximación al área de una superficie bajo una curva

El objetivo de este estudio es identificar perfiles de estudiantes en la forma en que aproximan el área de la superficie bajo una curva. Los estudiantes participaron en un experimento de enseñanza dirigido a la construcción del concepto de integral definida partiendo de la idea de aproximación al área de una superficie. Las tareas fueron diseñadas atendiendo a una trayectoria hipotética de aprendizaje considerando las fases de construcción de un concepto apoyadas en la abstracción reflexiva. El análisis de las respuestas, teniendo en cuenta los distintos momentos del proceso de abstracción reflexiva, permitió identificar tres perfiles en la comprensión de la aproximación al área de una superficie bajo una curva.