Synthesis and structural analysis of the N-terminal domain of the thyroid hormone-binding protein transthyretin

Transthyretin (TTR) is a 55 kDa protein responsible for the transport of thyroid hormones and retinol in human serum. Misfolded forms of the protein are implicated in the amyloid diseases familial amyloidotic polyneuropathy and senile systemic amyloidosis. Its folding properties and stabilization by ligands are of current interest due to their importance in understanding and combating these diseases. To assist in such studies we developed a method for the solid phase synthesis of the monomeric unit of a TTR analogue and its folding to form a functional 55 kDa tetramer. The monomeric unit of the protein was chemically synthesized in three parts, comprising amino acid residues 151, 5499 and 102127, and ligated using chemoselective thioether ligation chemistry. The synthetic protein was folded and assembled to a tetrameric structure in the presence of the TTRs native ligand, thyroxine, as shown by gel filtration chromatography, native gel electrophoresis, TTR antibody recognition and thyroid hormone binding. In the current study the solution structure of the first of these fragment peptides, TTR(151) is examined to determine its intrinsic propensity to form beta-sheet structure, potentially involved in amyloid fibril formation by TTR. Despite the presence of extensive beta-structure in the native form of the protein, the Nterminal fragment adopts an essentially random coil conformation in solution.

Molecular assays for detection of human metapneumovirus

The recent description of the respiratory pathogen human metapneumovirus (hMPV) has highlighted a deficiency in current diagnostic techniques for viral agents associated with acute lower respiratory tract infections. We describe two novel approaches to the detection of viral RNA by use of reverse transcriptase PCR (RT-PCR). The PCR products were identified after capture onto a solid-phase medium by hybridization with a sequence-specific, biotinylated oligonucleotide probe. The assay was applied to the screening of 329 nasopharyngeal aspirates sampled from patients suffering from respiratory tract disease. These samples were negative for other common microbial causes of respiratory tract disease. We were able to detect hMPV sequences in 32 (9.7%) samples collected from Australian patients during 2001. To further reduce result turnaround times we designed a fluorogenic TaqMan oligoprobe and combined it with the existing primers for use on the LightCycler platform. The real-time RT-PCR proved to be highly reproducible and detected hMPV in an additional 6 out of 62 samples (9.6%) tested during the comparison of the two diagnostic approaches. We found the real-time RT-PCR to be the test of choice for future investigation of samples for hMPV due to its speed, reproducibility, specificity, and sensitivity.

Synthesis and characterization of delta-atracotoxin-ar1a, the lethal neurotoxin from venom of the Sydney funnel-web spider (Atrax robustus)

delta-Atracotoxin-Ar1a (delta-ACTX-Ar1a) is the major polypeptide neurotoxin isolated from the venom of the male Sydney funnel-web spider, Atrax robustus. This neurotoxin targets both insect and mammalian voltage-gated sodium channels, where it competes with scorpion alpha-toxins for neurotoxin receptor site-3 to slow sodium-channel inactivation. Progress in characterizing the structure and mechanism of action of this toxin has been hampered by the limited supply of pure toxin from natural sources. In this paper, we describe the first successful chemical synthesis and oxidative refolding of the four-disulfide bond containing delta-ACTX-Ar1a. This synthesis involved solid-phase Boc chemistry using double coupling, followed by oxidative folding of purified peptide using a buffer of 2 M GdnHCl and glutathione/glutathiol in a 1:1 mixture of 2-propanol (pH 8.5). Successful oxidation and refolding was confirmed using both chemical and pharmacological characterization. Ion spray mass spectrometry was employed to confirm the molecular weight. H-1 NMR analysis showed identical chemical shifts for native and synthetic toxins, indicating that the synthetic toxin adopts the native fold. Pharmacological studies employing whole-cell patch clamp recordings from rat dorsal root ganglion neurons confirmed that synthetic delta-ACTX-Ar1a produced a slowing of the sodium current inactivation and hyperpolarizing shifts in the voltage-dependence of activation and inactivation similar to native toxin. Under current clamp conditions, we show for the first time that delta-ACTX-Ar1a produces spontaneous repetitive plateau potentials underlying the clinical symptoms seen during envenomation. This successful oxidative refolding of synthetic delta-ACTX-Ar1a paves the way for future structure-activity studies to determine the toxin pharmacophore.

Estudo da cristalização de parafinas por espectroscopia de RMN em temperaturas variáveis

A cristalização e formação de depósitos parafínicos é um problema operacional crítico na indústria do petróleo em todo o mundo e provoca grandes perdas econômicas na recuperação do óleo. São muitos os estudos que têm sido realizados para desenvolver modelos termodinâmicos de predição da precipitação de parafinas, sendo que boa parte deles utilizam a ressonância magnética nuclear (RMN) em alto ou baixo campo magnético juntamente com outras técnicas como calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise elementar e cromatografia gasosa para caracterizar a fase sólida formada a partir do petróleo. Este trabalho busca um maior entendimento da cristalização de ceras parafínicas por meio de experimentos de espectroscopia de RMN de 1H e 13C conduzidos em temperaturas variáveis, o que pode auxiliar na previsão e remediação dos problemas causados pela sua deposição nas linhas de escoamento da produção. Para isso, o estudo desse fenômeno foi conduzido inicialmente em amostras de parafina comercial e, posteriormente, em uma amostra de petróleo parafínico com variação de temperatura sem extrair a fase sólida, garantindo a não interferência de solventes que podem influenciar no processo de cristalização. A metodologia desenvolvida demonstrou ser útil para determinar a temperatura inicial de aparecimento de cristais (TIAC), sendo obtida uma boa concordância com os resultados de DSC para a parafina comercial e petróleo. O registro de espectros em diferentes temperaturas permitiu também a identificação das variações de intensidade e largura de linha dos sinais associados aos diferentes grupos químicos presentes nos materiais estudados.

Análogos do neuropéptido Y marcados com 99mTc para detecção de receptores Y1 expressos no cancro da mama

Mestrado em Medicina Nuclear. Área de especialização: Radiofarmácia.

Monitorização de desreguladores endócrinos em águas

Da crescente necessidade de alimentos e da necessidade de travar a destruição de culturas por animais e insectos foram sintetizados os pesticidas. Por entre uma vasta gama de pesticidas alguns são desreguladores endócrinos o que se traduz num perigo para a saúde humana pois pode despoletar alterações nos seres vivos mesmo em concentrações muito baixas. Devido a diversos factores nomeadamente a lixiviação, ventos e outros agentes ambientais assim como a presença de terrenos agrícolas junto a diversos rios, estes encontram-se contaminados com pesticidas desreguladores endócrinos. O objectivo deste trabalho foi avaliar quais os pesticidas desreguladores endócrinos presentes nas águas de rios da região Norte. Neste trabalho utilizou-se a técnica de microextracção em fase sólida recorrendo a uma fibra de PDMS (100 μm). Para tal as condições de optimização foram testadas nomeadamente a quantidade de NaCl, quantidade de metanol, temperatura do injector e tempo de exposição. Os parâmetros obtidos óptimos foram 0 % de NaCl, tempo de exposição de 45 min, temperatura do injector de 260 ºC e 2,5 % de metanol. Conseguiu-se a separação de todos os pesticidas desreguladores endócrinos com a seguinte programação temperaturas: inicio a 60ºC por um minuto seguido de um aumento de 20 °C/min até aos 200 °C onde permanece por um minuto e de seguida um aumento de 5 °C/min até aos 245 °C onde permanece por 40 min. Fizeram-se curvas de calibração entre 0,01 μg/L e 10 μg/L. Constatou-se no entanto uma falta de reprodutibilidade entre as injecções utilizando esta técnica. Os rios analisados foram o Rio Douro, Rio Tâmega, Ria de Aveiro, Rio Lima, Rio Minho, Rio Sousa, Rio Águeda, Rio Cávado e Rio Leça. No Rio Tâmega foram encontrados os seguintes pesticidas: diazinão, α-HCH, β-HCH, δ-HCH, lindano, HCB, simazina/ atrazina, vinclozolina, alacloro, 2,4-D, malatião, aldrina, bifentrina, metoxicloro e fenvalerato. No rio Douro estão presentes HCB, simazina/ atrazina, vinclozolina, 2,4-D, malatião, aldrina, fenvalerato e deltametrina. No rio Lima encontra-se diazinão, α-HCH, δ-HCH, 2,4-D, HCB, vinclozolina, lindano, simazina/atrazina, alacloro, malatião, aldrina, fenvalerato e deltametrina. No rio Sousa os pesticidas encontrados foram: diazinão, HCB, aldrina, α-HCH, β-HCH, δ-HCH, lindano, simazina/ atrazina, 2,4-D, cipermetrina, alacloro, fenvalerato e malatião. No rio Cávado estão presentes o diazinão, α-HCH, β-HCH, δ-HCH, lindano, HCB, 2,4-D, malatião, metoxicloro, cipermetrina e o fenvalerato. Na ria de Aveiro encontrou-se o diazinão, α-HCH, β-HCH, δ-HCH, lindano, HCB, simazina/atrazina, 2,4-D, Malatião e aldrina. No rio Águeda estão presentes o diazinão, HCB, 2,4-D, aldrina e malatião. E por último no rio Leça esta presente o diazinão, 2,4-D, alacloro, malatião, aldrina, cipermetrina e fenvalerato. A importância deste trabalho reside na demonstração da presença destes pesticidas, desreguladores endócrinos nas águas superficiais da região Norte.

Aproveitamento e valorização de resíduos provenientes da produção de Biodiesel

Com o desenvolvimento económico das últimas décadas, a gestão de recursos energéticos é um desafio que a sociedade moderna enfrenta. Assim, actualmente há a necessidade da procura de novas fontes de energia, fontes de energia renováveis. Sendo o biodiesel uma fonte de energia renovável, a sua crescente produção irá trazer um aumento da produção de resíduos, como o glicerol e ácidos gordos. É pois importante reduzir/valorizar estes resíduos de forma a impedir a sua acumulação ao longo do tempo. A valorização destes resíduos é o objectivo principal deste trabalho. A primeira parte consistiu na esterificação de ácidos gordos livres com glicerol, na presença de um catalisador ácido, para a produção de monoglicerídeos. Foram utilizados diferentes tipos de matérias-primas: glicerol (76,3%) e resíduo de ácidos gordos (20,8%), fornecidos pela empresa SOCIPOLE SA, glicerol puro (92,2%) e ácido oleico puro (93,1%). Os catalisadores usados foram o cloreto de zinco comercial e o ácido p-tolueonossulfónico comercial. Não foram efectuadas análises específicas aos monoglicerídeos, o produto foi caracterizado pelo índice de acidez. Aparentemente, a maior conversão de ácidos gordos foi obtida no ensaio de esterificação de ácidos gordos com glicerol, ambos da SOCIPOLE SA. No entanto, este não serviu como termo de comparação com os outros devido à formação de uma fase sólida (polímero). Relativamente aos outros ensaios, com razão molar glicerol/ácidos gordos de 1:3, o melhor resultado foi obtido na reacção de glicerol da SOCIPOLE SA com ácido oleico puro, na presença do catalisador ácido p-toluenossulfónico, à temperatura de 106,3ºC e tempo de reacção de 4h30min, sendo a conversão final de ácido oleico 80,7%. Na segunda parte foi feito o estudo da esterificação de ácidos gordos livres com metanol, na presença de ácido sulfúrico, para a produção de biodiesel utilizando ácidos gordos fornecidos pela empresa SOCIPOLE SA, ácidos gordos derivados dos sabões de um resíduo de glicerol fornecido pelo Laboratório de Tecnologia Química, Professora Doutora Lídia Vasconcelos do ISEP e ácidos gordos derivados dos sabões do glicerol bruto, fornecido pela empresa SOCIPOLE SA. Os ensaios foram efectuados a 65ºC, com uma agitação de 120rpm e uma razão molar ácidos gordos/metanol de 1:3. Verificou-se que o índice de acidez do produto, depois de lavado e seco, diminuía com o tempo de reacção e na generalidade a percentagem de ésteres aumentava, observando-se que a partir das seis horas, a reacção se tornava muito lenta. O estudo da razão ácidos gordos/metanol, não permitiu tirar conclusões. O melhor resultado obtido correspondeu a um produto com 96,2% de ésteres metílicos e 8,54mgKOH/gamostra de índice de acidez, pelo que não pode ainda ser designado de biodiesel.

Projecto de pré-dimensionamento de uma ETAR em Luanda - Angola

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Hidráulica

Simulação de processos de adsorção recorrendo ao Aspen Chromatography

As operações de separação por adsorção têm vindo a ganhar importância nos últimos anos, especialmente com o desenvolvimento de técnicas de simulação de leitos móveis em colunas, tal como a cromatografia de Leito Móvel Simulado (Simulated Moving Bed, SMB). Esta tecnologia foi desenvolvida no início dos anos 60 como método alternativo ao processo de Leito Móvel Verdadeiro (True Moving Bed, TMB), de modo a resolver vários dos problemas associados ao movimento da fase sólida, usuais nestes métodos de separação cromatográficos de contracorrente. A tecnologia de SMB tem sido amplamente utilizada em escala industrial principalmente nas indústrias petroquímica e de transformação de açúcares e, mais recentemente, na indústria farmacêutica e de química fina. Nas últimas décadas, o crescente interesse na tecnologia de SMB, fruto do alto rendimento e eficiente consumo de solvente, levou à formulação de diferentes modos de operação, ditos não convencionais, que conseguem unidades mais flexíveis, capazes de aumentar o desempenho de separação e alargar ainda mais a gama de aplicação da tecnologia. Um dos exemplos mais estudados e implementados é o caso do processo Varicol, no qual se procede a um movimento assíncrono de portas. Neste âmbito, o presente trabalho foca-se na simulação, análise e avaliação da tecnologia de SMB para dois casos de separação distintos: a separação de uma mistura de frutose-glucose e a separação de uma mistura racémica de pindolol. Para ambos os casos foram considerados e comparados dois modos de operação da unidade de SMB: o modo convencional e o modo Varicol. Desta forma, foi realizada a implementação e simulação de ambos os casos de separação no simulador de processos Aspen Chromatography, mediante a utilização de duas unidades de SMB distintas (SMB convencional e SMB Varicol). Para a separação da mistura frutose-glucose, no quediz respeito à modelização da unidade de SMB convencional, foram utilizadas duas abordagens: a de um leito móvel verdadeiro (modelo TMB) e a de um leito móvel simulado real (modelo SMB). Para a separação da mistura racémica de pindolol foi considerada apenas a modelização pelo modelo SMB. No caso da separação da mistura frutose-glucose, procedeu-se ainda à otimização de ambas as unidades de SMB convencional e Varicol, com o intuito do aumento das suas produtividades. A otimização foi realizada mediante a aplicação de um procedimento de planeamento experimental, onde as experiências foram planeadas, conduzidas e posteriormente analisadas através da análise de variância (ANOVA). A análise estatística permitiu selecionar os níveis dos fatores de controlo de modo a obter melhores resultados para ambas as unidades de SMB.

Dot-ELISA-IgM in saliva for the diagnosis of human leptospirosis using polyester fabric-resin as support (Preliminary Report)

In order to improve the diagnosis of human leptospirosis, we standardized the dot-ELISA for the search of specific IgM antibodies in saliva. Saliva and serum samples were collected simultaneously from 20 patients with the icterohemorrhagic form of the disease, from 10 patients with other pathologies and from 5 negative controls. Leptospires of serovars icterohaemorrhagiae, canicola, hebdomadis, brasiliensis and cynopteri grown in EMJH medium and mixed together in equal volumes, were used as antigen at individual protein concentration of 0.2 µg/µl. In the solid phase of the test we used polyester fabric impregnated with N-methylolacrylamide resin. The antigen volume for each test was 1µl, the saliva volume was 8 µl, and the volume of peroxidase-labelled anti-human IgM conjugate was 30 µl. A visual reading was taken after development in freshly prepared chromogen solution. In contrast to the classic nitrocellulose membrane support, the fabric support is easy to obtain and to handle. Saliva can be collected directly onto the support, a fact that facilitates the method and reduces the expenses and risks related to blood processing.

Simulação de um processo de pirólise rápida de biomassa

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Optimização Energética na Indústria Química

Development of an affinity pair “Tag-Receptor” for recombinant protein expression and purification

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Porous structures for the purification of biopharmaceuticals

This work aimed at the development of a (bio)polymeric monolithic support for biopharmaceuticals purification and/or capture. For that, it was assured that functional groups on its surface were ready to be involved in a plethora of chemical reactions for incorporation of the desired and most suitable ligand. Using cryogelation as preparation method a screening on multiple combinations of materials was performed in order to create a potentially efficient support with the minimal footprint, i.e. a monolithic support with reasonable mechanical properties, highly permeable, biocompatible, ready to use, with gravitational performance and minimal unspecific interactions towards the target molecules, but also biodegradable and produced from renewable materials. For the pre-selection all monoliths were characterized physico-chemically and morphologically; one agarose-based and two chitosan-based monoliths were then subjected to further characterizations before and after their modification with magnetic nanoparticles. These three specimens were finally tested towards adenovirus and the recovery reached 84% for the chitosan-GMA plain monolith prepared at -80°C. Monoliths based on chitosan and PVA were prepared in the presence and absence of magnetic particles, and tested for the isolation of GFP directly from crude cellular extracts. The affinity ligand A4C7 previously selected for GFP purification was synthesized on the monolith. The results indicated that the solid-phase synthesis of the ligand directly onto the monolith might require optimization and that the large pores of the monoliths are unsuitable for the purification of small proteins, such as GFP.

Síntese e caracterização de nanopartículas vetorizadas para células tumorais com possível aplicação na entrega controlada de fármacos

Dissertação de mestrado em Química Medicinal

Expression of Staphylococcus aureus clumping factor A in Lactococcus lactis subsp. cremoris using a new shuttle vector.

Staphylococcus aureus harbors redundant adhesins mediating tissue colonization and infection. To evaluate their intrinsic role outside of the staphylococcal background, a system was designed to express them in Lactococcus lactis subsp. cremoris 1363. This bacterium is devoid of virulence factors and has a known genetic background. A new Escherichia coli-L. lactis shuttle and expression vector was constructed for this purpose. First, the high-copy-number lactococcal plasmid pIL253 was equipped with the oriColE1 origin, generating pOri253 that could replicate in E. coli. Second, the lactococcal promoters P23 or P59 were inserted at one end of the pOri253 multicloning site. Gene expression was assessed by a luciferase reporter system. The plasmid carrying P23 (named pOri23) expressed luciferase constitutively at a level 10,000 times greater than did the P59-containing plasmid. Transcription was absent in E. coli. The staphylococcal clumping factor A (clfA) gene was cloned into pOri23 and used as a model system. Lactococci carrying pOri23-clfA produced an unaltered and functional 130-kDa ClfA protein attached to their cell walls. This was indicated both by the presence of the protein in Western blots of solubilized cell walls and by the ability of ClfA-positive lactococci to clump in the presence of plasma. ClfA-positive lactococci had clumping titers (titer of 4,112) similar to those of S. aureus Newman in soluble fibrinogen and bound equally well to solid-phase fibrinogen. These experiments provide a new way to study individual staphylococcal pathogenic factors and might complement both classical knockout mutagenesis and modern in vivo expression technology and signature tag mutagenesis.