Kinetic asymmetry in the gel-liquid crystalline state transitions of DDAB vesicles studied by differential scanning calorimetry

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

L’étude des stratégies de séparations préparatrices de protéines par électrophorèse capillaire

La protéomique est un sujet d'intérêt puisque l'étude des fonctions et des structures de protéines est essentiel à la compréhension du fonctionnement d'un organisme donné. Ce projet se situe dans la catégorie des études structurales, ou plus précisément, la séquence primaire en acides aminés pour l’identification d’une protéine. La détermination des protéines commence par l'extraction d'un mélange protéique issu d'un tissu ou d'un fluide biologique pouvant contenir plus de 1000 protéines différentes. Ensuite, des techniques analytiques comme l’électrophorèse en gel polyacrylamide en deux dimensions (2D-SDS-PAGE), qui visent à séparer ce mélange en fonction du point isoélectrique et de la masse molaire des protéines, sont utilisées pour isoler les protéines et pour permettre leur identification par chromatographie liquide and spectrométrie de masse (MS), typiquement. Ce projet s'inspire de ce processus et propose que l'étape de fractionnement de l'extrait protéique avec la 2D-SDS-PAGE soit remplacé ou supporté par de multiples fractionnements en parallèle par électrophorèse capillaire (CE) quasi-multidimensionnelle. Les fractions obtenues, contenant une protéine seule ou un mélange de protéines moins complexe que l’extrait du départ, pourraient ensuite être soumises à des identifications de protéines par cartographie peptidique et cartographie protéique à l’aide des techniques de séparations analytiques et de la MS. Pour obtenir la carte peptidique d'un échantillon, il est nécessaire de procéder à la protéolyse enzymatique ou chimique des protéines purifiées et de séparer les fragments peptidiques issus de cette digestion. Les cartes peptidiques ainsi générées peuvent ensuite être comparées à des échantillons témoins ou les masses exactes des peptides enzymatiques sont soumises à des moteurs de recherche comme MASCOT™, ce qui permet l’identification des protéines en interrogeant les bases de données génomiques. Les avantages exploitables de la CE, par rapport à la 2D-SDS-PAGE, sont sa haute efficacité de séparation, sa rapidité d'analyse et sa facilité d'automatisation. L’un des défis à surmonter est la faible quantité de masse de protéines disponible après analyses en CE, due partiellement à l'adsorption des protéines sur la paroi du capillaire, mais due majoritairement au faible volume d'échantillon en CE. Pour augmenter ce volume, un capillaire de 75 µm était utilisé. Aussi, le volume de la fraction collectée était diminué de 1000 à 100 µL et les fractions étaient accumulées 10 fois; c’est-à-dire que 10 produits de séparations étaient contenu dans chaque fraction. D'un autre côté, l'adsorption de protéines se traduit par la variation de l'aire d'un pic et du temps de migration d'une protéine donnée ce qui influence la reproductibilité de la séparation, un aspect très important puisque 10 séparations cumulatives sont nécessaires pour la collecte de fractions. De nombreuses approches existent pour diminuer ce problème (e.g. les extrêmes de pH de l’électrolyte de fond, les revêtements dynamique ou permanent du capillaire, etc.), mais dans ce mémoire, les études de revêtement portaient sur le bromure de N,N-didodecyl-N,N-dimethylammonium (DDAB), un surfactant qui forme un revêtement semi-permanent sur la paroi du capillaire. La grande majorité du mémoire visait à obtenir une séparation reproductible d'un mélange protéique standard préparé en laboratoire (contenant l’albumine de sérum de bovin, l'anhydrase carbonique, l’α-lactalbumine et la β-lactoglobulin) par CE avec le revêtement DDAB. Les études portées sur le revêtement montraient qu'il était nécessaire de régénérer le revêtement entre chaque injection du mélange de protéines dans les conditions étudiées : la collecte de 5 fractions de 6 min chacune à travers une séparation de 30 min, suivant le processus de régénération du DDAB, et tout ça répété 10 fois. Cependant, l’analyse en CE-UV et en HPLC-MS des fractions collectées ne montraient pas les protéines attendues puisqu'elles semblaient être en-dessous de la limite de détection. De plus, une analyse en MS montrait que le DDAB s’accumule dans les fractions collectées dû à sa désorption de la paroi du capillaire. Pour confirmer que les efforts pour recueillir une quantité de masse de protéine étaient suffisants, la méthode de CE avec détection par fluorescence induite par laser (CE-LIF) était utilisée pour séparer et collecter la protéine, albumine marquée de fluorescéine isothiocyanate (FITC), sans l'utilisation du revêtement DDAB. Ces analyses montraient que l'albumine-FITC était, en fait, présente dans la fraction collecté. La cartographie peptidique a été ensuite réalisée avec succès en employant l’enzyme chymotrypsine pour la digestion et CE-LIF pour obtenir la carte peptidique.

Lipídios catiônicos anfifílicos, como neutralizadores da carga elétrica do DNA para transfecção in vitro de células eucarióticas.

A transfecção gênica tem sido eficientemente realizada a partir de diferentes formulações de lipídios catiônicos e neutros. Este trabalho teve como objetivo verificar a viabilidade de uma teoria que propõem utilizar moléculas anfifílicas como neutralizadoras da carga do DNA para a transfecção gênica in vitro. Foram realizadas transfecções utilizando o surfactante brometo de dodeciltrimetil amônio (DOTAB) ou o lipídio catiônico brometo de dimetildioctadecil amônio (DDAB) com o pCH110 (plasmídeo que expressa a enzima β-galactosidase) nas formas linear e circular. Em paralelo, foram realizadas transfecções com Lipofectamine (lipossomo formado por DOSPA e DOPE) com o mesmo plasmídeo. O DDAB, que é mais hidrofóbico, apresentou-se mais eficiente e menos tóxico que o DOTAB. O DDAB transfectou com semelhante eficiência o pCH110 circular e linear em células de linhagem VERO, diferente de Lipofectamine que não transfectou o pCH110 linear na quantidade utilizada para o circular. Foi necessário utilizar Lipofectamine em um volume cinco vezes superior para formar o complexo com o DNA linear em relação ao plasmídeo circular. Através da eletroforese em gel de agarose, verificou-se que o DDAB não alterou a estrutura dos plasmídeos linear e circular na proporção em que foram utilizados para transfectar. Na Microscopia de Força Atômica, verificou-se diferentes estruturas formadas entre o DDAB e o plasmídeo circular, onde predominaram esferas de 50-100 nm, sendo possivelmente DNA na forma toroidal. Embora não tenha sido identificado o mecanismo de transfecção, este sistema mostrou-se simples, econômico e eficiente para transfectar células de linhagem, utilizando-se tanto plasmídeo linear como circular.

The effect of chain length on the melting temperature and size of dialkyldimethylammonium bromide vesicles

Differential scanning calorimetry (DSc) and dynamic light scattering (DLS) were used to obtain the gel to liquid-crystalline phase transition temperature (T-m) and the apparent hydrodynamic radius (R-h) of spontaneously formed cationic vesicles of dialkyldimethylammonium bromide salts (CnH2n+1)(2)(CH3)(2)N+center dot Br-, with varying chain lengths. The preparation of cationic vesicles from aqueous solution of these surfactants, for n = 12, 14, 16 and 18 (DDAB, DTDAB, DHDAB and DODAB, respectively), requires the knowledge of the surfactant gel to liquid-crystalline phase transition temperature, or melting temperature (T-m) since below this temperature these surfactants are poorly or not soluble in water. That series of cationic surfactants has been widely investigated as vesicle-forming surfactants, although C-12 and C-18, DDAB and DODAB are by far the most investigated from this series. The dependence of T-m of these surfactants on the number n of carbons in the surfactant tails is reported. The T-m obtained by DSC increases non-linearly with n, and the vesicle apparent radius R-h is about the same for DHDAB and DODAB, but much smaller for DDAB. (c) 2006 Elsevier B.V.. All rights reserved.

Cationic liposomes in mixed didodecyldimethylammonium bromide and dioctadecyldimethylammonium bromide aqueous dispersions studied by differential scanning calorimetry, nile red fluorescence, and turbidity

The thermotropic phase behavior of cationic liposomes in mixtures of two of the most investigated liposome-forming double-chain lipids, dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) and didodecyldimethylammonium bromide (DDAB), was investigated by differential scanning calorimetry (DSC), turbidity, and Nile Red fluorescence. The dispersions were investigated at 1.0 mM total surfactant concentration and varying DODAB and DDAB concentrations. The gel to liquid-crystalline phase transition temperatures (T-m) of neat DDAB and DODAB in aqueous dispersions are around 16 and 43 degrees C, respectively, and we aim to investigate the T-m behavior for mixtures of these cationic lipids. Overall, DDAB reduces the T-m of DODAB, the transition temperature depending on the DDAB content, but the T-m of DDAB is roughly independent of the DODAB concentration. Both DSC and fluorescence measurements show that, within the mixture, at room temperature (ca. 22 degrees C), the DDAB-rich liposomes are in the liquid-crystalline state, whereas the DODAB-rich liposomes are in the gel state. DSC results point to a higher affinity of DDAB for DODAB liposomes than the reverse, resulting in two populations of mixed DDAB/DODAB liposomes with distinctive phase behavior. Fluorescence measurements also show that the presence of a small amount of DODAB in DDAB-rich liposomes causes a pronounced effect in Nile Red emission, due to the increase in liposome size, as inferred from turbidity results.

Ciclo reprodutivo de machos de Dendropsophus minutus (Anura, Hylidae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Arteroids: a poética do jogo e o jogo poético em redes digitais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estruturas vesiculares em misturas de surfactantes catiônicos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Interação de ácido algínico com surfactantes catiônicos em solução aquosa

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Interação de poli(etileno glicol) com brometo de dioctadecildimetilamônio e didodecilmetilamônio em dispersões aquosas

Pós-graduação em Biofísica Molecular - IBILCE

Transição vesícula-micela em misturas de dispersões de vesículas com soluções de micelas

Pós-graduação em Biofísica Molecular - IBILCE

Transição vesícula-micela em mistura aquosa de sais dialquilados de amônio quaternário com Pluronic® F127

Pós-graduação em Biofísica Molecular - IBILCE

Carbendazim e modelos de biomembrana via filmes de Langmuir e Layer-by-Layer: mecanismos de interação e desenvolvimento de sensores

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Effect of some surfactants on the chemiluminescent reactions of bis(2,4,6-trichlorophenyl)oxalate and bis(2-nitrophenyl)oxalate with hydrogen peroxide

The chemiluminescent reactions of bis(2,4,6-trichlorophenyl)oxalate (TCPO) and bis(2-nitrophenyl)oxalate (2-NPO) with hydrogen peroxide in acetonitrile/water micellar systems (anionic, cationic, and non-ionic) and gamma-cyclodextrin were studied in the presence of fluoranthene or 9,10-diphenylanthracene, imidazole, and two buffer solutions, HTRIS+/TRIS and H2PO4-/HPO42-. The relative chemiluminenscence (CL) intensity is higher in the presence of the cationic (DDAB, CTAC, DODAC, and OTAC), anionic (SDS), and non-ionic (Tween 80) surfactants. In the presence of some non-ionic surfactants (Brij 35, Brij 76, and Tween 20), the CL intensity was partially quenched compared with the reaction with no surfactant. The sensitivity for hydrogen peroxide determination in the range 0.01 x 10(-4) to 1.0 x 10(-4) mol L-1, considering the slope of the calibration curves (maximum peak height of CL vs. concentration), improved with the introduction of DDAH, CTAB, and SDS in HTRIS+/TRIS buffer.

Caracterização e aplicação analítica de eletrodos modificados com sistemas porfirínicos supramoleculares

Estudos com eletrodos modificados foram conduzidos utilizando dois sistemas porfirínicos supramoleculares diferentes. O primeiro foi baseado na modificação de eletrodo de carbono vítreo com uma porfirina de níquel tetrarrutenada, [NiIITPyP{RuII(bipy)2Cl}4]4+. A modificação do eletrodo foi realizada por meio de sucessivos ciclos voltamétricos em meio alcalino (pH 13), gerando um eletrodo com característica similar a eletrodos modificados com α-Ni(OH)2. A caracterização química do filme formado foi realizada através das técnicas de voltametria cíclica, ressonância paramagnética eletrônica, espectroscopia eletrônica por reflectância e espectroscopia Raman com ensaio espectro-eletroquímico. Os resultados sugerem a formação de um polímero de coordenação, [µ-O2-NiIITPyP{RuII(bipy)2Cl}4]n, composto por subunidades porfirínicas ligadas entre si por pontes µ-peroxo axialmente coordenadas aos átomos de níquel (Ni-O-O-Ni). O crescimento do filme apresentou dependência da alcalinidade do meio pela formação do precursor octaédrico [Ni(OH)2TRPyP]2+ em solução, pela coordenação de OH- nas posições axiais do átomo de níquel. O processo de eletropolimerização indicou a participação de radical hidroxil, gerado por oxidação eletrocatalítica da água nos sítios periféricos da porfirina contendo o complexo de rutênio. O mesmo eletrodo foi aplicado como sensor eletroquímico para análise amperométrica de ácido fólico em comprimidos farmacêuticos. O sensor foi associado a um sistema de Batch Injection Analysis (BIA) alcançando considerável rapidez e baixo limite de detecção. Para as análises das amostras também foi proposto um método para a remoção da lactose, que agia como interferente. O segundo estudo envolveu a modificação de eletrodos de carbono vítreo com diferentes hemoglobinas, naturais (HbA0, HbA2 e HbS) e sintéticas (Hb-PEG5K2, αα-Hb-PEG5K2 e BT-PEG5K4), para a avaliação da eficiência na redução eletrocatalítica de nitrito mediada por FeI-heme. Os filmes foram produzidos pela mistura de soluções das hemoglobinas com brometo de didodecildimetiltrimetilamônio (DDAB), aplicados nas superfícies com consecutiva evaporação, formando filmes estáveis. Os valores de potencial redox para os processos do grupo heme e a sua associação com a disponibilidade do grupo na proteína foram avaliados por voltametria cíclica. Os valores das constantes de velocidade, k, para redução de nitrito foram obtidos por cronoamperometria em -1,1 V (vs Ag/AgCl(KCl 3M)) que foram utilizados para estudo comparativo entre as espécies sintéticas para eventual aplicação clínica.