A cellulosic liquid crystal pool for cellulose nanocrystals: structure and molecular dynamics at high shear rates

Cellulose and its derivatives, such as hydroxypropylcellulose (HPC) have been studied for a long time but they are still not well understood particularly in liquid crystalline solutions. These systems can be at the origin of networks with properties similar to liquid crystalline (LC) elastomers. The films produced from LC solutions can be manipulated by the action of moisture allowing for instance the development of a soft motor (Geng et al., 2013) driven by humidity. Cellulose nanocrystals (CNC), which combine cellulose properties with the specific characteristics of nanoscale materials, have been mainly studied for their potential as a reinforcing agent. Suspensions of CNC can also self-order originating a liquid-crystalline chiral nematic phases. Considering the liquid crystalline features that both LC-HPC and CNC can acquire, we prepared LC-HPC/CNC solutions with different CNC contents (1,2 and 5 wt.%). The effect of the CNC into the LC-HPC matrix was determined by coupling rheology and NMR spectroscopy - Rheo-NMR a technique tailored to analyse orientational order in sheared systems. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Aspectos da caracterização antigénica e molecular da Leptospirose em áreas endémicas

RESUMO A Leptospirose é uma zoonose re-emergente causada por espiroquetídeos patogénicos do género Leptospira. Em Portugal, é reconhecida, desde 1931, como uma importante doença infecciosa humana, cuja notificação é obrigatória desde 1986 para todos os serovares. Porém, devido ao acentuado polimorfismo clínico e à dificuldade de um diagnóstico laboratorial especializado, esta patologia nem sempre é confirmada. Com efeito, o isolamento do agente é difícil e o método convencional de diagnóstico, baseado no teste serológico de referência TAM (Teste de Aglutinação Microscópica), não é muito sensível na primeira semana da doença. Assim, foram três os principais objectivos desta dissertação: actualizar o padrão epidemiológico da Leptospirose, após uma extensa revisão bibliográfica da doença (Capítulos 1 e 2); esclarecer os aspectos imunológicos relacionados com os marcadores antigénicos que mais influenciam a regulação da resposta humoral na infecção humana, em particular, em área endémica (Capítulo 3); e, por último, promover a identificação molecular de alguns isolados de Leptospira, avaliar o respectivo poder patogénico no modelo murino e contribuir para o diagnóstico precoce da doença humana (Capítulo 4). O primeiro dos temas investigados, com base no estudo retrospectivo de uma larga série de 4.618 doentes sintomáticos analisados representa uma caracterização única da epidemiologia da Leptospirose, em particular, na Região Centro do País, e nas ilhas de São Miguel e Terceira (Açores), nos últimos 18 e 12 anos, respectivamente. Foram confirmados 1.024 (22%) casos, com uma distribuição média de 57 casos/ano, sendo a maior frequência no sexo masculino (67%). As áreas analisadas corresponderam à maioria das notificações em Portugal, com uma taxa de incidência média anual nas ilhas muito superior à registada no continente (11,1 vs 1,7/100.000 habitantes, respectivamente). Os adultos em idade activa (25-54 anos) foram os mais afectados, nos meses de Dezembro e Janeiro. A doença foi causada por serovares de nove serogrupos presuntivos de Leptospira interrogans sensu lato, com predomínio de Icterohaemorrhagiae, Pomona e Ballum, em cerca de 66% dos casos. A seropositividade da Leptospirose esteve associada às formas anictérica e ictérica da doença, sendo evidente uma elevada sub-notificação ( 20 casos/ano). Foram detectados e analisados os diversos factores de risco, verificando-se um risco elevado de transmissão em áreas geográficas onde a circulação dos agentes zoonóticos se processa em ciclos silváticos e/ou domésticos bem estabelecidos. Este estudo confirma que a incidência da Leptospirose em Portugal tem aumentado nos últimos anos, particularmente, nos Açores, onde a seropositividade elevada e a ocorrência de casos fatais confirmam esta patologia como um problema emergente de Saúde Pública. No âmbito do Capítulo 3, investigaram-se os aspectos imunológicos da Leptospirose humana na Aspectos da caracterização antigénica e molecular da Leptospirose em áreas endémicas Região Centro e nas ilhas de São Miguel e Terceira, caracterizando as proteínas e os lipopolissacáridos (LPS) envolvidos durante as fases aguda (estádio único) e tardia da doença (três estádios), através do follow-up serológico de 240 doentes com confirmação clínica e laboratorial de Leptospirose. Foram incluídos no estudo 463 soros, 320 (69%) dos quais, obtidos durante a fase de convalescença (até 6 anos após o início dos sintomas). Soros de dadores de sangue (n=200) e de doentes com outras patologias infecciosas (n=60) foram usados como controlos. As amostras foram testadas pela técnica de Western Blot com lisados de oito estirpes patogénicas pertencentes aos serogrupos mais prevalentes. O reconhecimento dos antigénios leptospíricos, nos quatro estádios evolutivos, resultou da detecção de reactividade específica anti-IgM e anti IgG, nos diferentes immunoblots. Detectaram-se cinco proteínas major (45, 35, 32, 25 e 22 kDa) comuns a todos os serovares. Os soros estudados com as estirpes dos serogrupos homólogos, previamente identificados pela TAM, reagiram contra as proteínas de 45, 32 e 22 kDa, conhecidas como LipL45, LipL32 e LpL21, respectivamente, sendo estes, os antigénios imunodominantes durante o período estudado, nas duas regiões geográficas. Os doentes açorianos mostraram, ainda, uma reactividade elevada contra os LPS, cujo significado é discutido face aos resultados negativos dos soros controlo para os marcadores referidos. Esta investigação indica, pela primeira vez, uma forte persistência da resposta humoral e o importante papel protector da LipL45, Lip32 e LipL21, anos após o início dos sintomas. Por último, procedeu-se à identificação de estirpes Portuguesas, isoladas de murinos e de um caso humano fatal (L. inadai), numa perspectiva polifásica de intervenção. Utilizaram-se três testes fenotípicos (testes de crescimento sob diferentes temperaturas e na presença de 8-azaguanina, a par de um teste de alteração morfológica induzida pela adição de NaCl 1M). Paralelamente, efectuaram-se ensaios de amplificação do gene rrs (16S ARNr) de Leptospira spp por PCR (Polymerase Chain Reaction), utilizando um par de primers “universais” (331 pb) e um segundo par, que apenas amplifica o gene secY (285 pb) de estirpes patogénicas, para definição da identidade dos isolados em estudo. Da integração dos resultados obtidos, confirmou-se que estes ocupam uma posição taxonómica “intermédia” entre as leptospiras saprófitas e as patogénicas. Desenvolveu-se, ainda, uma investigação (complementar) “in vivo” do carácter taxonómico “intermédio” do referido isolado humano, por cultura e amplificação do respectivo ADN de tecidos de hamsters inoculados para o efeito. Esta metodologia molecular foi posteriormente utilizada, com sucesso, no diagnóstico precoce de doentes com Leptospirose, sendo uma mais-valia na confirmação laboratorial de infecção por Leptospira, na ausência de anticorpos específicos na fase inicial da doença.

Aspectos da caracterização antigénica e molecular da Leptospirose em Áreas Endémicas

RESUMO A Leptospirose é uma zoonose re-emergente causada por espiroquetídeos patogénicos do género Leptospira. Em Portugal, é reconhecida, desde 1931, como uma importante doença infecciosa humana, cuja notificação é obrigatória desde 1986 para todos os serovares. Porém, devido ao acentuado polimorfismo clínico e à dificuldade de um diagnóstico laboratorial especializado, esta patologia nem sempre é confirmada. Com efeito, o isolamento do agente é difícil e o método convencional de diagnóstico, baseado no teste serológico de referência TAM (Teste de Aglutinação Microscópica), não é muito sensível na primeira semana da doença. Assim, foram três os principais objectivos desta dissertação: actualizar o padrão epidemiológico da Leptospirose, após uma extensa revisão bibliográfica da doença (Capítulos 1 e 2); esclarecer os aspectos imunológicos relacionados com os marcadores antigénicos que mais influenciam a regulação da resposta humoral na infecção humana, em particular, em área endémica (Capítulo 3); e, por último, promover a identificação molecular de alguns isolados de Leptospira, avaliar o respectivo poder patogénico no modelo murino e contribuir para o diagnóstico precoce da doença humana (Capítulo 4). O primeiro dos temas investigados, com base no estudo retrospectivo de uma larga série de 4.618 doentes sintomáticos analisados representa uma caracterização única da epidemiologia da Leptospirose, em particular, na Região Centro do País, e nas ilhas de São Miguel e Terceira (Açores), nos últimos 18 e 12 anos, respectivamente. Foram confirmados 1.024 (22%) casos, com uma distribuição média de 57 casos/ano, sendo a maior frequência no sexo masculino (67%). As áreas analisadas corresponderam à maioria das notificações em Portugal, com uma taxa de incidência média anual nas ilhas muito superior à registada no continente (11,1 vs 1,7/100.000 habitantes, respectivamente). Os adultos em idade activa (25-54 anos) foram os mais afectados, nos meses de Dezembro e Janeiro. A doença foi causada por serovares de nove serogrupos presuntivos de Leptospira interrogans sensu lato, com predomínio de Icterohaemorrhagiae, Pomona e Ballum, em cerca de 66% dos casos. A seropositividade da Leptospirose esteve associada às formas anictérica e ictérica da doença, sendo evidente uma elevada sub-notificação ( 20 casos/ano). Foram detectados e analisados os diversos factores de risco, verificando-se um risco elevado de transmissão em áreas geográficas onde a circulação dos agentes zoonóticos se processa em ciclos silváticos e/ou domésticos bem estabelecidos. Este estudo confirma que a incidência da Leptospirose em Portugal tem aumentado nos últimos anos, particularmente, nos Açores, onde a seropositividade elevada e a ocorrência de casos fatais confirmam esta patologia como um problema emergente de Saúde Pública. No âmbito do Capítulo 3, investigaram-se os aspectos imunológicos da Leptospirose humana na Aspectos da caracterização antigénica e molecular da Leptospirose em áreas endémicas Região Centro e nas ilhas de São Miguel e Terceira, caracterizando as proteínas e os lipopolissacáridos (LPS) envolvidos durante as fases aguda (estádio único) e tardia da doença (três estádios), através do follow-up serológico de 240 doentes com confirmação clínica e laboratorial de Leptospirose. Foram incluídos no estudo 463 soros, 320 (69%) dos quais, obtidos durante a fase de convalescença (até 6 anos após o início dos sintomas). Soros de dadores de sangue (n=200) e de doentes com outras patologias infecciosas (n=60) foram usados como controlos. As amostras foram testadas pela técnica de Western Blot com lisados de oito estirpes patogénicas pertencentes aos serogrupos mais prevalentes. O reconhecimento dos antigénios leptospíricos, nos quatro estádios evolutivos, resultou da detecção de reactividade específica anti-IgM e anti IgG, nos diferentes immunoblots. Detectaram-se cinco proteínas major (45, 35, 32, 25 e 22 kDa) comuns a todos os serovares. Os soros estudados com as estirpes dos serogrupos homólogos, previamente identificados pela TAM, reagiram contra as proteínas de 45, 32 e 22 kDa, conhecidas como LipL45, LipL32 e LpL21, respectivamente, sendo estes, os antigénios imunodominantes durante o período estudado, nas duas regiões geográficas. Os doentes açorianos mostraram, ainda, uma reactividade elevada contra os LPS, cujo significado é discutido face aos resultados negativos dos soros controlo para os marcadores referidos. Esta investigação indica, pela primeira vez, uma forte persistência da resposta humoral e o importante papel protector da LipL45, Lip32 e LipL21, anos após o início dos sintomas. Por último, procedeu-se à identificação de estirpes Portuguesas, isoladas de murinos e de um caso humano fatal (L. inadai), numa perspectiva polifásica de intervenção. Utilizaram-se três testes fenotípicos (testes de crescimento sob diferentes temperaturas e na presença de 8-azaguanina, a par de um teste de alteração morfológica induzida pela adição de NaCl 1M). Paralelamente, efectuaram-se ensaios de amplificação do gene rrs (16S ARNr) de Leptospira spp por PCR (Polymerase Chain Reaction), utilizando um par de primers “universais” (331 pb) e um segundo par, que apenas amplifica o gene secY (285 pb) de estirpes patogénicas, para definição da identidade dos isolados em estudo. Da integração dos resultados obtidos, confirmou-se que estes ocupam uma posição taxonómica “intermédia” entre as leptospiras saprófitas e as patogénicas. Desenvolveu-se, ainda, uma investigação (complementar) “in vivo” do carácter taxonómico “intermédio” do referido isolado humano, por cultura e amplificação do respectivo ADN de tecidos de hamsters inoculados para o efeito. Esta metodologia molecular foi posteriormente utilizada, com sucesso, no diagnóstico precoce de doentes com Leptospirose, sendo uma mais-valia na confirmação laboratorial de infecção por Leptospira, na ausência de anticorpos específicos na fase inicial da doença.

Telomerase promoter mutations in cancer: an emerging molecular biomarker?

João Vinagre, Vasco Pinto and Ricardo Celestino contributed equally to the manuscript.

Immunohistochemical molecular phenotypes of gastric cancer based on SOX2 and CDX2 predict patient outcome

Background Gastric cancer remains a serious health concern worldwide. Patients would greatly benefit from the discovery of new biomarkers that predict outcome more accurately and allow better treatment and follow-up decisions. Here, we used a retrospective, observational study to assess the expression and prognostic value of the transcription factors SOX2 and CDX2 in gastric cancer. Methods SOX2, CDX2, MUC5AC and MUC2 expression were assessed in 201 gastric tumors by immunohistochemistry. SOX2 and CDX2 expression were crossed with clinicopathological and follow-up data to determine their impact on tumor behavior and outcome. Moreover, SOX2 locus copy number status was assessed by FISH (N = 21) and Copy Number Variation Assay (N = 62). Results SOX2 was expressed in 52% of the gastric tumors and was significantly associated with male gender, T stage and N stage. Moreover, SOX2 expression predicted poorer patient survival, and the combination with CDX2 defined two molecular phenotypes, SOX2+CDX2- versus SOX2-CDX2+, that predict the worst and the best long-term patients’ outcome. These profiles combined with clinicopathological parameters stratify the prognosis of patients with intestinal and expanding tumors and in those without signs of venous invasion. Finally, SOX2 locus copy number gains were found in 93% of the samples reaching the amplification threshold in 14% and significantly associating with protein expression. Conclusions We showed, for the first time, that SOX2 combined with CDX2 expression profile in gastric cancer segregate patients into different prognostic groups, complementing the clinicopathological information. We further demonstrate a molecular mechanism for SOX2 expression in a subset of gastric cancer cases.

TERT Promoter Mutations Are a Major Indicator of Poor Outcome in Differentiated Thyroid Carcinomas

Context: Telomerase promoter mutations (TERT) were recently described in follicular cell-derived thyroid carcinomas (FCDTC) and seem to be more prevalent in aggressive cancers. Objectives: We aimed to evaluate the frequency of TERT promoter mutations in thyroid lesions and to investigate the prognostic significance of such mutations in a large cohort of patients with differentiated thyroid carcinomas (DTCs). Design: This was a retrospective observational study. Setting and Patients: We studied 647 tumors and tumor-like lesions. A total of 469 patients with FCDTC treated and followed in five university hospitals were included. Mean follow-up (±SD) was 7.8 ± 5.8 years. Main Outcome Measures: Predictive value of TERT promoter mutations for distant metastasization, disease persistence at the end of follow-up, and disease-specific mortality. Results: TERT promoter mutations were found in 7.5% of papillary carcinomas (PTCs), 17.1% of follicular carcinomas, 29.0% of poorly differentiated carcinomas, and 33.3% of anaplastic thyroid carcinomas. Patients with TERT-mutated tumors were older (P < .001) and had larger tumors (P = .002). In DTCs, TERT promoter mutations were significantly associated with distant metastases (P < .001) and higher stage (P < .001). Patients with DTC harboring TERT promoter mutations were submitted to more radioiodine treatments (P = .009) with higher cumulative dose (P = .004) and to more treatment modalities (P = .001). At the end of follow-up, patients with TERT-mutated DTCs were more prone to have persistent disease (P = .001). TERT promoter mutations were significantly associated with disease-specific mortality [in the whole FCDTC (P < .001)] in DTCs (P < .001), PTCs (P = .001), and follicular carcinomas (P < .001). After adjusting for age at diagnosis and gender, the hazard ratio was 10.35 (95% confidence interval 2.01–53.24; P = .005) in DTC and 23.81 (95% confidence interval 1.36–415.76; P = .03) in PTCs. Conclusions: TERT promoter mutations are an indicator of clinically aggressive tumors, being correlated with worse outcome and disease-specific mortality in DTC. TERT promoter mutations have an independent prognostic value in DTC and, notably, in PTC.

Microencapsulation of herbicide MCPA with native beta-cyclodextrin and its methyl and hydroxypropyl derivatives: An experimental and theoretical investigation

When a pesticide is released into the environment, most of it is lost before it reaches its target. An effective way to reduce environmental losses of pesticides is by using controlled release technology. Microencapsulation becomes a promising technique for the production of controlled release agricultural formulations. In this work, the microencapsulation of chlorophenoxy herbicide MCPA with native b-cyclodextrin and its methyl and hydroxypropyl derivatives was investigated. The phase solubility study showed that both native and b-CD derivatives increased the water solubility of the herbicide and inclusion complexes are formed in a stoichiometric ratio of 1:1. The stability constants describing the extent of formation of the complexes have been determined by phase solubility studies. 1H NMR experiments were also accomplished for the prepared solid systems and the data gathered confirm the formation of the inclusion complexes. 1H NMR data obtained for the MCPA/CDs complexes disclosed noticeable proton shift displacements for OCH2 group and H6 aromatic proton of MCPA provided clear evidence of inclusion complexation process, suggesting that the phenyl moiety of the herbicide was included in the hydrophobic cavity of CDs. Free energy molecular mechanics calculations confirm all these findings. The gathered results can be regarded as an essential step to the development of controlled release agricultural formulations containing herbicide MCPA.

Molecular fingerprint of human gastric cell line infected by Helicobacter pylori

Helicobacter pylori infection represents a serious health problem, given its association with serious gastric diseases as gastric ulcers, cancer and MALT lymphoma. Currently no vaccine exists and antibiotic-based eradication therapy is already failing in more than 20% of cases. To increase the knowledge on the infection process diverse gastric cell lines, e.g. the adenocarcinona gastric (AGS) cell line, are routinely used has in vitro models of gastric epithelia. In the present work the molecular fingerprint of infected and non-infected AGS cell lines, by diverse H. pylori strains, was acquired using vibrational infrared spectroscopy. These molecular fingerprints enabled to discriminate infected from non-infected AGS cells, and infection due to different strains, by performing Principal Component Analysis. It was also possible to estimate, from the AGS cells molecular fingerprint, the effect of the infection on diverse biochemical and metabolic cellular status. In resume infra-red spectroscopy enabled the acquisition of infected AGS cells molecular fingerprint with minimal sample preparation, in a rapid, high-throughput, economic process yielding highly sensitive and informative data, most useful for promoting critical knowledge on the H. pylori infection process. © 2015 IEEE.

The study of lead white oil paints: a molecular approach to the whites of Amadeo de Souza-Cardoso

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Conservação e Restauro

Molecular details of INH-C-10 binding to wt KatG and Its S315T mutant

Isoniazid (INH) is still one of the two most effective antitubercular drugs and is included in all recommended multitherapeutic regimens. Because of the increasing resistance of Mycobacterium tuberculosis to INH, mainly associated with mutations in the katG gene, new INH-based compounds have been proposed to circumvent this problem. In this work, we present a detailed comparative study of the molecular determinants of the interactions between wt KatG or its S315T mutant form and either INH or INH-C10, a new acylated INH derivative. MD simulations were used to explore the conformational space of both proteins, and results indicate that the S315T mutation did not have a significant impact on the average size of the access tunnel in the vicinity of these residues. Our simulations also indicate that the steric hindrance role assigned to Asp137 is transient and that electrostatic changes can be important in understanding the enzyme activity data of mutations in KatG. Additionally, molecular docking studies were used to determine the preferred modes of binding of the two substrates. Upon mutation, the apparently less favored docking solution for reaction became the most abundant, suggesting that S315T mutation favors less optimal binding modes. Moreover, the aliphatic tail in INH-C10 seems to bring the hydrazine group closer to the heme, thus favoring the apparent most reactive binding mode, regardless of the enzyme form. The ITC data is in agreement with our interpretation of the C10 alkyl chain role and helped to rationalize the significantly lower experimental MIC value observed for INH-C10. This compound seems to be able to counterbalance most of the conformational restrictions introduced by the mutation, which are thought to be responsible for the decrease in INH activity in the mutated strain. Therefore, INH-C10 appears to be a very promising lead compound for drug development.

Viscosity and self-diffusion coefficients of dialkyl adipates: a correlation scheme with predictive capabilities

A correlation and predictive scheme for the viscosity and self-diffusivity of liquid dialkyl adipates is presented. The scheme is based on the kinetic theory for dense hard-sphere fluids, applied to the van der Waals model of a liquid to predict the transport properties. A "universal" curve for a dimensionless viscosity of dialkyl adipates was obtained using recently published experimental viscosity and density data of compressed liquid dimethyl (DMA), dipropyl (DPA), and dibutyl (DBA) adipates. The experimental data are described by the correlation scheme with a root-mean-square deviation of +/- 0.34 %. The parameters describing the temperature dependence of the characteristic volume, V-0, and the roughness parameter, R-eta, for each adipate are well correlated with one single molecular parameter. Recently published experimental self-diffusion coefficients of the same set of liquid dialkyl adipates at atmospheric pressure were correlated using the characteristic volumes obtained from the viscosity data. The roughness factors, R-D, are well correlated with the same single molecular parameter found for viscosity. The root-mean-square deviation of the data from the correlation is less than 1.07 %. Tests are presented in order to assess the capability of the correlation scheme to estimate the viscosity of compressed liquid diethyl adipate (DEA) in a range of temperatures and pressures by comparison with literature data and of its self-diffusivity at atmospheric pressure in a range of temperatures. It is noteworthy that no data for DEA were used to build the correlation scheme. The deviations encountered between predicted and experimental data for the viscosity and self-diffusivity do not exceed 2.0 % and 2.2 %, respectively, which are commensurate with the estimated experimental measurement uncertainty, in both cases.