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Item Estudos estruturais de proteínas usando luz síncrotron(2017-05-29) Polikarpov, IgorAté o presente momento a cristalografia macromolecular é o método mais poderoso e também o mais utilizado para a solução de estrutura tridimensional de proteínas e ácidos nucleicos com resolução atômica ou quase atômica. Estas estruturas tridimensionais estão contribuindo na compreensão de vários processos presentes nas células vivas, tais como catalização enzimática, resposta imunológica, infeção viral, divisão celular, transferência de informação genética, entre outros. Além disso, o conhecimento das estruturas das proteínas é essencial para o desenho de novas drogas e modificações de proteínas através da engenharia genética. O Brasil é único país do Hemisfério sul que possui síncrotron com linha de luz dedicada a cristalografia de proteínas. A linha de luz que começou a funcionar cerca de um ano e meio atrás, apresenta o fluxo de raios-X bastante elevado e já serviu para realização de mais de 60 diferentes projetos cristalográficos do Brasil e de outros países como Argentina, México, Rússia, Alemanha, Austrália e Estados Unidos. O interesse principal deste projeto é o desenvolvimento de métodos e equipamentos específicos ao estudo de cristalografia de proteínas com luz síncrotron, bem como a otimização destes métodos para condições de coleta de dados na linha de cristalografia de proteínas do LNLS. Isto tornaria mais fácil e mais rápido a determinação da estrutura tridimensional (3D)de moléculas de proteínas para a compreensão das suas funções. Otimização de coleta de dados nativos e derivados, incluindo técnicas de substituição isomorfa múltipla/simples com espalhamento anômalo (MIRASISIRAS) e difração anômala à único/múltiplos comprimento(s) de onda (SADIMAD), será aplicada no caso de quinze projetos estruturais diferentes. Estes sub-projetos serão resolvidos usando o métodos de substituição molecular (II.1, II.2, II.5- II.8, II.12- II.15 e, possivelmente,11.4), técnicas de substituição isomorfa e difração anômala (II.3, II.4, II.9- II.11). Estudos estruturais com resolução atômica serão realizados dentro do sub-projeto II. 14, e possivelmente outros sub-projetos. Técnicas crio-cristalográficas estão sendo otimizadas para uso na linha de cristalografia de proteínas do LNLS e serão plenamente usadas durante de execução do projeto. Sub-projetos estruturais estão direcionados para estudos de proteínas relacionadas com problemas de saúde humana (II. 1, II.3, II.4, II.6), infecção viral (II.5), tratamento de câncer (II.2), processos inflamatórios (II.7), envenenamento(II.14, II.15); aplicações industriais (II.9- II.11); estudos biológicos de proteínas glicosiladas (H. 1, 11. 8-H.11) e proteínas da via glicolítica (11. 12, H. 13).As proteínas em estudo variam de pequeno peptídeo não-glicosilado (7.5kDa) a moléculas grandes e pesadamente glicosiladas (~100 kDa, 15% de glicolisação). As técnicas de luz síncrotron são o pivô e o elo de ligação dos projetos. Muitos deles seriam difíceis ou, as vezes impossíveis, de serem realizados sem uso de luz síncrotron. Desenvolvimento de técnicas modernas de uso de luz síncrotron aplicadas à biologia molecular estrutural e testes rigorosos das mesmas durante execução de grande número de projetos estruturais aumentará significativamente a velocidade e qualidade de coleta de dados e resolução das estruturas. Isto criará a base para futuros projetos de genoma estrutural e desenho racional de fármacos. Os avanços técnicos e tecnológicos alcançados durante a execução deste projeto beneficiarão toda a comunidade cristalográfica do Brasil e Mercosul. A riqueza de informação estrutural coletada neste projeto poderá sugerir novas soluções para problemas relacionados a saúde humana, medicina e aplicações industriais. O projeto temático esta dividido em duas partes: estudos metodológicos e estudos estruturais. Na parte dos estudos metodológicos prevemos otimizar os métodos de coleta de dados de difração dos cristais nativos e derivados com luz síncrotron, visando particularmente resolução das estruturas inéditas. Na parte dos estudos estruturais apresentamos 15 propostas de pesquisa de determinação das várias estruturas protéicas de interesse biológico.Item Introdução à biocristalografia com o estudo estrutural da quinase dependente de ciclina 2 (CDK2) complexada com inibidores(2014-03-26) Azevedo Junior, Walter Filgueira deO ciclo celular é controlado pela atividade das quinases dependentes de ciclinas (Ciclin-dependent kinases, CDKs). As CDKs são inativas como monômeros, e a sua ativação necessita da ligação às ciclinas, uma família diversa de proteínas cujos os níveis oscilam durante o ciclo celular, e fosforilação pela CAK (CDK-activating kinase) sobre um resíduo de treonina específico. As CDKs são capazes de fosforilar muitas proteínas que estão envolvidas nos eventos do ciclo celular, incluindo histonas e proteínas supressoras de tumores como pRb. Além da função de regulação positiva das ciclinas e CAK, muitas proteínas inibidoras de CDKs (CDK inhibitors, CKIs) têm sido descobertas, tais como p16, p21 e p28. Visto que, a desregulação das ciclinas e/ou alteração ou ausência de CKIs têm sido associadas com muitos cânceres, há um forte interesse em inibidores químicos de CDKs que possam ter uma função importante na descoberta de novas famílias de agentes anti-tumores. Vistoque, ATP é o autêntico co-fator da CDK2 este pode ser considerado como um \"pseudo-composto líder\" para a descoberta de inibidores de CDK2. Entretanto, há duas preocupações maiores a serem consideradas: composto contendo adenina são ligantes comuns para muitas enzimas nas células, desta forma, qualquer composto altamente carregado como ATP não será absorvido pelas células. Nós descrevemos aqui as estruturas determinadas por difração de raios-X da CDK2 em complexo com dois inibidores diferentes, descloro-flavopiridol (DFP) e Roscovitine. A estrutura do complexo binário CDK2-DFP foi resolvida por substituição molecular e refinada até um Rfactor=20,3% e a estrutura da CDK-2Roscovitine foi refinada até um Rfactor=18%. O descloro-flavopiridol é uma flavona com uma nova estrutura,comparável àquelas de flavonas polihidroxiladas. Estudos prévios mostraram que flavopiridol, um flavonóide, pode inibir cânceres de mama e de pulmão. O Roscovitine é um derivado de adenina e um potente inibidor de CDK2. A comparação das estruturas tridimensionais de CDK2-DFP e CDK2-Roscovitine com a de CDK2-ATP mostraram que o bolsão hidrofóbico de ligação de adenina tem a habilidade surpreendente de acomodar estruturas moleculares diferentes daquelas da ATPItem Cristalização e análise cristalográfica preliminar da N-acetilglicosamina 6-fosfato desacetilase de Escherichia coli(2014-03-18) Ferreira, Frederico MoraesA N-acetilglicosamina 6-fosfato desacetilase (EC 3.5.1.25), uma enzima envolvida na via catabólica de açucares aminados da Escherichia coli, foi cristalizada pela técnica de difusão de vapor utilizando-se fosfato como agente precipitante. Experimentos de difração de raios-X mostraram que os cristais pertencem ao sistema cristalino ortorrômbico com grupo espacial P21212. Os parâmetros de cela são a=82,09(2) Å, b=114,50(1) Å e c=80,17(1) Å. Os cristais difrataram a uma resolução máxima de 1,8 Å e um conjunto de dados foi coletado até 2.0 Å. O conteúdo da unidade assimétrica provavelmente é um dímero, produzindo um coeficiente de Matthews de 2,30 Å3 Da-1Item Síntese, caracterização elétrica e estrutural de cerâmicas ferroelétricas de composição Ba0,90R0,10Ti1-xZrxO3 (R=Ca, Sr)(2010-10-28) Favarim, Higor RogerioO presente trabalho teve como objetivo o estudo das propriedades elétricas e estruturais das amostras cerâmicas pertencentes ao sistema Ba1-xRxTi1-yZryO3 (R=Ca,Sr). As amostras na forma de pó micro ou nanoestruturadas foram respectivamente obtidas através do método de mistura de óxidos e do método dos precursores poliméricos. Amostras cerâmicas apresentando grãos em uma escala micrométrica foram obtidas através do método tradicional de sinterização em alta temperatura enquanto amostras cerâmicas nanoestruturadas foram obtidas através da técnica de sinterização por plasma (Spark plasma Sintering ou SPS). Os resultados obtidos através da técnica de espectroscopia de impedância mostraram que com o aumento da quantidade de Zr na matriz as amostras passam de um estado ferroelétrico normal para um estado ferroelétrico relaxor e que este efeito é mais pronunciado nas amostras contendo cálcio. A partir dos resultados da difração de raios X em alta resolução, foi possível determinar os processos de transição de fase em função da substituição dos átomos de Ti por Zr além de identificar um processo de transição de fase espontânea na amostra contendo cálcio e 18 mol % de zircônia. Através das medidas do espectro de absorção de raios X e do espectro Raman foi possível mostrar que, independente da composição e da estrutura a longa distancia, apresentam certo grau de desordem local e que esta desordem local está principalmente associada ao fato do átomo de titânio estar fora de sua posição centro simétrica no octaedro TiO6 e que está desordem é comparável a observada no composto BaTiO3 tetragonal. A desordem química devido ao aumento da quantidade de átomos de Zr na matriz associada a esta desordem local levam ao aparecimento do estado relaxor. Finalmente, o estudo das amostras preparadas por SPS mostraram que é possível obter amostras de composição BaTi0,80Zr0,20O3 apresentando uma alta densidade e tamanho de grão nanométrico. Os resultados da espectroscopia de impedância destas amostras mostraram devido ao pequeno deslocamento da temperatura de máximo e do alargamento da curva de permissividade com a diminuição do tamanho de grão, não foi possível classificar essa amostra como apresentando um comportamento típico de um material ferroelétrico relaxor.Item Xantonas oxigenadas bioativas: cristalização, estrutura e suas interações intra e intermoleculares(2009-08-07) Corrêa, Rodrigo de SouzaAs xantonas compreendem uma importante classe de heterocíclicos moleculares que possuem um esqueleto dibenzo-gama-pironas, podendo estes serem obtidos tanto por meios sintéticos quanto naturais. Estes constituintes têm sido freqüentemente isolados de plantas medicinais brasileiras e vêm recebendo atenção devido a seus aspectos fitoquímicos e suas propriedades biológicas. No entanto, poucos estudos são dedicados à abordagem estrutural mais aprofundada desses compostos no estado sólido, principalmente com relação a estudos cristalográficos. Uma justificativa para a escassez de trabalhos dessa natureza pode estar relacionada com a dificuldade de obtenção de cristais de qualidade. Com isso, a primeira etapa deste trabalho dedicou-se à obtenção de monocristais dos derivados xantônicos e, posteriormente, realizaram-se as medidas de difração de raios X por monocristal. Após a coleta de dados de difração de raios X, as estruturas cristalinas foram resolvidas e refinadas. Neste trabalho estudaram-se doze estruturas cristalinas de derivados xantônicos oxigenados, sendo que, uma das xantonas tetra-oxigenadas apresentou dois polimorfos. Portanto, onze constituintes quimicamente diferentes estão envolvidos (I-XI). Ressalta-se que das doze estruturas determinadas por difração de raios X apenas uma, III, trata-se de uma redeterminação, as demais foram estudadas pela primeira vez. Através da estrutura refinada estudou-se as geometrias moleculares de cada composto. Em relação aos aspectos intramoleculares, destacam-se as conformações dos anéis e substituintes, além dos efeitos causados pelos mesmos. Assim, observou-se que existe a tendência do sistema de anéis xantônicos apresentar uma conformação planar, e isso foi confirmado por cálculos de otimização de geometria. Na conformação molecular das xantonas 1-hidroxiladas, o efeito de ligação de hidrogênio assistida por ressonância (LHAR) foi exaustivamente estudado. As interações intermoleculares mostraram que a grande maioria das estruturas cristalinas são estabilizadas por ligações de hidrogênio fortes (OH...O) e fracas (CH...O). Além disso, as informações cristalográficas mostraram a existência de interações pi-pi, um importante contato hidrofóbico que contribui para manter o arranjo supramolecular.Item Densidade eletrônica por difração de raios-x à alta resolução e análise topológica com modelo multipolar em compostos monocristalinos de interesse biológico(2008-07-04) Sabino, José RicardoAs propriedades das ligações do complexo com metal de transição Cu(II)-L-alanil-L-valina e do composto orgânico Taurina foram determinadas por difração de raios-X a alta resolução. A análise da densidade de carga foi feita com o modelo multipolar de Hansen-Coppens para o estudo topológico da densidade de carga e determinação de populações dos orbitais d do metal. Radiação síncrotron (0.394 Å) e temperatura de hélio vaporizado foram utilizados na coleta de dados de difração de raios-X do complexo metálico. Para o orbital dx2-y2, a população reduzida é descrita pelas zonas de fuga de carga com eixo de simetria 4 nos mapas de deformação estática da densidade e do Laplaciano. Os valores da densidade de carga e das curvaturas nos pontos críticos localizados nas ligações Cu-N e Cu-O, indicam o caráter não iônico dessas ligações. Foi desenvolvido um algoritmo para obter as orientações preferenciais dos orbitais d de metais de transição da primeira linha coordenados em sítios assimétricos. As cargas atômicas foram determinadas por integração da densidade no esquema de partição de átomos topológicos (basins). O estudo de densidade de carga da Taurina foi realizado com dados coletados no difratômetro KappaCCD, usando radiação K\'alfa\' -Mo à temperatura de N2 vaporizado e dados de nêutrons obtidas na literatura. Propriedades topológicas de \'rô\' (\'VET.r\') foram calculadas do modelo. Os valores dos monopólos são comparados com cargas calculadas pela integração de \'rô\' (\'VET.r\') dentro de basins e determinadas por cálculos ab initio.Item Uso de espectroscopias e difração de raios X aplicadas à caracterização mineralógica de solos(2008-01-18) Brinatti, André MauricioCom a intenção de contribuir nas áreas de física aplicada a solos, agronomia e geologia, foi analisada a constituição mineralógica de três solos: Terra Roxa Estruturada Eutrófica da região de Piracicaba-SP, Cambissolo e Latossolo Vermelho-Escuro ambos da região de Ponta Grossa-PR, com a utilização da Difração de Raios X e o emprego do Método de Rietveld que é largamente utilizado na área de cristalografia de materiais policristalinos e recentemente, ainda com poucos trabalhos na literatura, utilizado em mineralogia. Estes solos foram coletados de vários horizontes. Cada horizonte foi fracionado em várias faixas de tamanhos de partículas, por peneiração foi obtida a fração areia grossa e por sedimentação as demais frações: areia fina, silte e argila, tendo sido obtidas 44 amostras. Devido à complexidade mineral de cada amostra, foram utilizadas também as seguintes técnicas espectroscópicas: Fluorescência de Raios, Emissão Atômica com Fonte de Plasma Induzido, lnfravermelho e Mossbauer, além de alguns testes preliminares com a Difração de Raios X que contribuíram de maneira significativa para o reconhecimento das fases presentes (minerais) permitindo que o Método de Rietveld pudesse fornecer, com segurança, dados quantitativos (porcentagem em massa) dos minerais presentes. De uma maneira geral, comparando os três solos estudados, pode-se afirmar que a grande diferença da Terra Roxa Estruturada Eutrófica é a maior presença dos argilominerais (caulinita, nacrita e haloisita), presença de ilmenita, com pouca quantidade de anatásio, rutílio e gibbsita. O Cambissolo mostra pequenas quantidades de hematita e goethita, e o grande diferencial do Latossolo Vermelho-¬Escuro é a presença marcante de gibbsita. Como critério para uma análise da aplicabilidade do Método de Rietveld em amostras de solo foram considerados os índices de qualidade RB (R-fator de Bragg) e RF (R-fator de estrutura) e os erros nas porcentagens em massa de cada mineral. Resultados bem sucedidos foram obtidos com o lote de amostras do Latossolo Vermelho-Escuro e com menos sucesso com os lotes de amostras dos outros dois solos. Desta forma, é possível utilizar o Método de Rietveld aliado à Difração de Raios X e às técnicas espectroscópicas para a caracterização mineralógica de solos.Item Estudos estruturais da enzima fosforribosilpirofosfato sintase de cana-de-açúcar(2007-06-11) Napolitano, Hamilton BarbosaA fosforribosilpirofosfato sintase de cana-de-açúcar [sPRS] (EC: 2.7.6.1) é uma enzima de central importância em muitas vias metabólicas envolvida na produção do 5-fosforribosil-1-pirofostato [PRPP] a partir da ribose-5-fosfato [R5F]. O gene da sPRS, seqüenciado como parte do projeto SUCEST, codifica para uma proteína com 328 aminoácidos e massa molecular 36,6 KDa. Essa proteína, após expressa heterologamente em Escherichia coli e purificada, foi cristalizada e submetida a experimentos de difração de raios X. A partir dos métodos cristalográficos e da modelagem por homologia pôde-se construir um modelo tridimensional. Cada subunidade da unidade biológica homohexamérica da sPRS correlaciona-se simetricamente com as demais através de um eixo de ordem 2 perpendicular a outro de ordem 3, formando uma simetria pontual 32. Experimentos de atividade enzimática para a sPRS indicam independência da sua atividade catalítica ao íon fosfato. Através do estudo comparativo entre a sPRS e sua homóloga fosforribosilpirofosfato sintetase de Bacillus subtillis [bPRS] (fosfato dependente) pudemos identificar similaridades estruturais na região do sítio catalítico e significativas diferenças no sítio alostérico. Os resultados revelam que essas diferenças estruturais na região do sítio alostérico são consistentes com a diferença funcional observada, sendo um importante passo rumo a compreensão da correlação estrutura-atividade para a sPRS fosfato independente.Item Estudo cristalográfico do ácido n- acetilantranilico(2016-04-18) Almeida, Vasco Nogueira deFoi efetuado o estudo cristalográfico do ácido N-acetilantranílico (C9H903N) sendo apresentados os fundamentos teóricos e computacionais para determinar a sua estrutura. Os dados de 899, reflexões independentes, foram obtidos num difratômetro automático CADA KAPPA com radiação ka do cobre e processados pelo conjunto de programas denominado \"STRUCTURE DETERMINATION PACKAGE\", (SDP), desde sua redução ate à conclusão o trabalho; Os cristais do ácido N-acetilantranílico são incolores e em forma de placas retangulares e pertencem ao grupo espacial Fdd2 com a = 10,845 (9) R , b = 30,204 (7) R , c = 10,575 (4) R , a = 3 = y = 90° , V = 3464 (5) R3, d cal = 1,374 a/cm3, d obs 1,36 g/cm 3 , Z = 16 moléculas por cela. As moléculas do ácido N-acetilantranílico são planares e formadas Por um anel benzênico ao qual estão ligados em carbonos adjacentes um grupo carboxila e um radical acetamida. Uma ponte de hidrogênio entre a carboxila e a acetamida fazem a ligação entre as moléculas. As moléculas assim ligadas formam uma cadeia que se desenvolve em planos alternados, aproximadamente (301) e (J01). Cadeias vizinhas desenvolvem-se nos planos (501) e (301)Item Dados cristalográficos de alguns produtos naturais: rubrinolídio, rubrenolídio, cristais mistos de rubrinolídio e rubrenolídio e rubranina(2016-04-25) Pinto, José PereiraForam determinados os dados cristalográficos das substâncias denominadas rubrinolídeo, rubrenolídeo, cristais mistos de rubrinolídeo e rubrenolídeo e rubranina. Além disso, foi verificado o isomorfismo entre os cristais mistos de rubrinolídeo, rubrenolídeoe dos cristais mistos do rubrinolídeo e rubrenolídeo. A partir de considerações derivadas do conhecimento das dimensões da cela unitária e da simetria do grupo espacial foi possível sugerir uma possível configuração estereoquímica Para esses compostos. E dada uma introdução geral dos métodos experimentais utilizados e dos fundamentos da teoria da difração dos raios x pelos cristais. Rubrinolídeo: a= (32,95 ± 0,08)Å V = (879 ±21) b = (5,18 ± 0,04)Å Z=2 molec/cela c= (5,15 ± 0,07)Å massa específica observada α = γ = 90° (1,22 ± 0,16) g/cm3 β = 88° 52’ ± 18’ massa específica calculada 1,13± g/cm3 Rubrenolídeo: a = (34,25 ± 0,17)Å V = (953 ± 12) b = (5,19 ± 0,03)Å Z=2 molec/cela c = (5,36 ± 0,01)Å massa específica observada α = γ = 90° (1,24 ± 0,21) g/cm3 β = 88° 52’ ± 18’ massa específica calculada 1,08± g/cm3 Cristais mistos: a = (33,66 ± 0,09)Å V = (889 ± 20) b = (5,08 ± 0,01)Å z=2 molec/cela c = (5,20 ± 0,08)Å massa específica observada α = γ = 90° (1,20 ± 0,18) g/cm3 β = 88° 52’ ± 18’ massa específica calculada 1,12± g/cm3 Rubranina: a = (15,62 ± 0,02)Å V = (4102 ± 106) b = (11,92 ± 0,03)Å z=2 molec/cela c = (26,84 ± 0,03)Å massa específica observada α = γ = 90° (1,24 ± 0,13) g/cm3 β = 55ۥ 3’ ± 6’ massa específica calculada 1,27± g/cm3