Development of a Structure-Based, pH-Dependent Lipophilicity Scale of Amino Acids from Continuum Solvation Calculations

Lipophilicity is a fundamental property to characterize the structure and function of proteins, motivating the development of lipophilicity scales. Here we report a versatile strategy to derive a pH-adapted scale that relies on theoretical estimates of distribution coefficients from conformational ensembles of amino acids. This is accomplished by using an accurately parametrized version of the IEFPCM/MST continuum solvation model, as an effective way to describe the partitioning between n-octanol and water, in conjunction with a formalism that combines partition coefficients of neutral and ionic species of residues, and the corresponding pKa of ionizable groups. Two weighting schemes are considered to derive solvent-like and protein-like scales, which have been calibrated by comparison with other experimental scales developed in different chemical/biological environments and pH conditions, as well as by examining properties such as the retention time of small peptides and the recognition of antigenic peptides. A straightforward extension to nonstandard residues is enabled by this efficient methodological strategy

Proline cis-​trans isomerization and its implications for the dimerization of analogues of cyclopeptide stylostatin 1: a combined computational and experimental study

Cis and trans proline conformers are often associated with dramatic changes in the biological function of peptides. A slow equilibrium between cis and trans Ile-Pro amide bond conformers occurs in constrained derivatives of the native marine cyclic heptapeptide stylostatin 1 (cyclo-(NSLAIPF)), a potential anticancer agent. In this work, four cyclopeptides, cyclo-(NSTAIPF), cyclo-(KSTAIPF), cyclo-(RSTAIPF) and cyclo-(DSTAIPF), which are structurally related to stylostatin 1, are experimentally and computationally examined in order to assess the effect of residue mutations on the cis-trans conformational ratio and the apparent capacity to form dimeric aggregates. Primarily, cyclo-(KSTAIPF) and cyclo-(RSTAIPF) showed specific trends in circular dichroism, MALDI-TOF and HPLC purification experiments, which suggests the occurrence of peptide dimerization. Meanwhile, the NMR spectrum of cyclo-(KSTAIPF) indicates that this cyclopeptide exists in the two slow-exchange families of conformations mentioned above. Molecular dynamics simulations combined with quantum mechanical calculations have shed light on the factors governing the cis/trans conformational ratio. In particular, we have found that residue mutations affect the internal hydrogen bond pattern which ultimately tunes the cis/trans conformational ratio and that only trans conformers are capable of aggregating due to the shape complementarity of the two subunits

Implementació d’aplicacions web interactives per a l’aprenentatge de conceptes complexos (Informe)

L’enteniment dels conceptes nuclears sovint és clau pel procés d’aprenentatge d’una matèria i per l’obertura cap a la resta de conceptes. Un dels conceptes més difícils de comprendre entre els estudiants de Farmàcia és el de la quantització de l’energia i les seves implicacions en l’espectroscòpia i, conseqüentment, en el camp de la determinació estructural. En aquest projecte (2014PID-UB/020) explorem com l’aplicació web interactiva ESPECTRE (http://glimmer.rstudio.com/campa/espectre3a), per tot tipus de dispositius, permet explicar i apropar-se a aquest concepte científic complex amb relativa facilitat. La reciprocitat instantània facilita les connexions entre conceptes, fórmules, dades i gràfics. I no només això, també transporta la pissarra davant de cada estudiant i per tant els fa partícips actius del seu propi aprenentatge, tot d’una forma atractiva i propera als canals actuals de comunicació i aprenentatge de l’alumnat. L’aplicació permet simular espectres d’espectroscòpia electrònica molecular i atòmica, vibracional i rotacional, així com treballar els conceptes d’absorció, emissió, espaiat energètic, unitats d’energia, efecte de la temperatura, regles de selecció, intensitat de les transicions i aspecte real dels espectres. El recurs està orientat bàsicament per a funcionar com a eina d’autoavaluació per la resolució d’exercicis i tasques d’espectroscòpia. És important ressaltar que el present objectiu va en línia amb les conclusions expressades en el famós informe Horizon (2008) on indica que les organitzacions educatives d’ensenyament superior “s’enfronten a una creixent expectativa d’oferta de serveis, continguts i documents audiovisuals per a dispositius mòbils i personals”

Implementació d’aplicacions web interactives per a l’aprenentatge de conceptes complexos (Congrés)

Podeu consultar la Vuitena trobada de professorat de Ciències de la Salut completa a: http://hdl.handle.net/2445/66524L’enteniment dels conceptes nuclears sovint és clau pel procés d’aprenentatge d’una matèria i l’obertura cap a la resta de conceptes. Un dels conceptes més difícils de comprendre entre els estudiants de Farmàcia és el de la quantització de l’energia i les seves implicacions en l’espectroscòpia i conseqüentment en el camp de la determinació estructural. En aquest projecte (2014PID-UB/020) explorem com l’aplicació web interactiva ESPECTRE (http://glimmer.rstudio.com/campa/espectre3a), per tot tipus de dispositius, permet explicar i apropar-se a aquest concepte científic complex amb relativa facilitat. La reciprocitat instantània facilita les connexions entre conceptes, fórmules, dades i gràfics. No només això, transporta la pissarra davant de cada estudiant i per tant els fa partícips actius del seu propi aprenentatge, tot d’una forma atractiva i propera als canals actuals de comunicació i aprenentatge de l’alumnat. L’aplicació permet simular espectres d’espectroscòpia electrònica molecular i atòmica, vibracional i rotacional així com treballar els conceptes d’absorció, emissió, espaiat energètic, unitats d’energia, efecte de la temperatura, regles de selecció, intensitat de les transicions i aspecte real dels espectres. El recurs està orientat bàsicament per a funcionar com a eina d’autoavaluació per la resolució d’exercicis i tasques d’espectroscòpia. És important ressaltar que el present objectiu va en línia amb les conclusions expressades en el famós informe Horizon (2008) on indica que les organitzacions educatives d’ensenyament superior “s’enfronten a una creixent expectativa d’oferta de serveis, continguts i documents audiovisuals per a dispositius mòbils i personals”

How urban green management is influencing passerine birds' nesting in the Mediterranean : a case study in a Catalan city

Unidad de excelencia María de Maeztu MdM-2015-0552The vegetation within the urban system provides sheltering and food provisions to birds, influencing their nesting options. This study analyses for the first time in the Mediterranean area how different socio-ecological factors related with public urban green management can influence the nesting of the passerine bird order. It uses a case study in the city of Valls (Catalonia, Spain). First, the public urban green was quantitatively and qualitatively characterised; then the nests from the passerine birds were collected and identified, and finally, potential associations between nests and urban green-related socio-ecological factors such as vegetation type (tree, shrub, herb, liana), plant species, neighbourhood type, pruning type, fruit and seed production, and presence of insect plague were analysed. A total of 300 nests were identified and belonged, mostly, to the family of Fringillidae and Sylviidae, all from Mediterranean agroforestry areas. Passerine birds show preference for the historic centre, being this area the one with highest biodiversity of vegetation in the city, in detriment of surrounding neighbourhoods, which in turn are less biodiverse. Passerine birds do not consider four tree species (Celtis australis, Laurus nobilis, Robinia pseudoacacia and Pinus pinea) suitable for nesting whereas showing preference for two tree species of medium height and size (Hibiscus syriacus and Melia azederach). Also, passerine birds seem to preferably nest in trees that have been pruned intensively. These results suggest that, to strengthen the passerine bird diversity in cities, urban green management should promote certain species of trees of medium size and intensive pruning while supporting the overall biodiversity of the urban green. All these results contribute to inform effective urban planning and management strategies for passerine birds conservation that aim to reconcile urban development and urban biodiversity protection

Cas 45: Cas pràctic com a fil conductor per a una assignatura instrumental

El cas en xarxa “Cas pràctic com a fil conductor per a una assignatura instrumental”, forma part del Repositori col•laboratiu de casos reals en l’àmbit educatiu (http://www.ub.edu/casosenxarxa/inici), i ha estat elaborat en el marc del projecte de recerca i d’innovació educativa Casos en xarxa per a la formació: estudi empíric, creació d'un dipòsit digital i identificació de bones pràctiques en el seu ús (REDICE 14-1478).Interrelacionem diferents parts d’una assignatura de caire metodològic a partir d’un cas contextualitzat proper a una competència professional. Per una part, evitem la compartimentació que presenten els diferents tipus d’activitats de l’assignatura i, per una altra banda, aproximem l’estudiant a una situació real per tal de poder afavorir la seva motivació

Adaptación Metodológica al EEES de la asignatura de Técnicas Instrumentales del Grado de Farmacia de la Universidad de Barcelona

[cast] En el plan de estudios del Grado de Farmacia de la Universidad de Barcelona, la asignatura de Técnicas Instrumentales se imparte en el cuarto semestre, después de haber cursado Física, Fisicoquímica y Química Analítica. El equipo docente de la asignatura está integrado por once profesores que mediante trabajo colaborativo y adecuada coordinación organizan la docencia de la misma que se distribuye en clases teóricas y prácticas. Con el objetivo de adaptar la asignatura a las necesidades del Espacio Europeo de Educación Superior, se distribuyó en tres Bloques: I, Técnicas Espectroscópicas; II, Técnicas Electroquímicas y III, Técnicas de Separación. Las actividades teórico-prácticas se han planificado de manera secuencial. Así se inicia el ciclo con las clases teóricas del Bloque I y a continuación de manera paralela se imparten las clases prácticas del Bloque I y las clases teóricas del Bloque II y así sucesivamente, de manera que se termina la docencia con las prácticas del último Bloque. En este proceso adquiere especial relevancia tanto la formación práctica en el laboratorio como el trabajo tutorizado que debe realizar el estudiante. Se realiza un proceso de evaluación continuada teórico/práctico en cada uno de los Bloques. Se da especial relevancia a la adquisición de habilidades y destrezas que permitan una correcta realización de las prácticas de laboratorio, es decir la integración de los contenidos específicos a la aplicación de las diferentes técnicas instrumentales, la resolución de los cálculos numéricos y la interpretación de los resultados. [eng] In the new syllabus of the Pharmacy degree at the University of Barcelona, the subject Analytical Techniques is taught at the fourth semester, after the subjects Physics, Physical chemistry and Analytical chemistry. The teaching team of this subject is integrated by eleven teachers that by means of collaborative work and an appropriate coordination, organize the docent activity into practical and theoretical classes. With the aim to adapt this subject to the requirements of the European space for higher education, it has been designed in three blocs: I. Spectroscopic techniques, II. Electrochemical techniques and, III. Separation techniques, by planning the theoretical and practical activities in a sequential manner. Therefore, the cycle begins with the theory of the first bloc followed with the practice corresponding to it together with the theory of the second bloc, and so on. The course ends with the practical part of the third bloc. In this process is of great importance the tutorial work that the student should do. The evaluation of the theory and of the practical part of each bloc is done in a continuous way paying special focus on the acquisition of abilities and handiness that will allow the correct performance in the laboratory. In summary, the integration of the specific contents to the application of the different instrumental techniques, the resolution of the numerical calculations and the interpretation of the results

De l'ensenyament a l'aprenentatge

Màster de Docència Univesitària per a Professorat Novell, Institut de Ciències de l'Educació, Universitat de Barcelona. Bienni: 2009-2011. Mentor: Victòria Girona BrumósEs presenta la carpeta docent elaborada en el context del màster i l'aplicació a l'assignatura Tècniques instrumentals de la Facultat de Farmàcia de la Universitat de Barcelona

Theoretical characterisation of metallofullerenes

INFORME FINAL"Alguns importants descobriments de la ciència són accidentals. Això fou, certament, el cas del ful·lerè C60. Quan ara fa quatre anys, l'any 2000, vaig iniciar el treball d'investigació sobre els metal·loful·lerens m'havien arribat veus de la importància mediàtica d'aquestes noves estructures però no de la intensa història del seu descobriment. Aquesta m'ha fascinat. Sobretot quan l'any 2003 vaig tenir la possibilitat de fer una estada al grup del professor Kroto de la universitat de Sussex (Gran Bretanya). Llavors els textos, sorprenents però inerts, que havia llegit sobre la història del descobriment dels ful·lerens prenien forma en espais coneguts i personatges propers". Aquest és el prefaci de la meva tesi. Segurament aquesta estada a Sussex al grup d'un dels descobridors dels ful·lerens ha estat el moment més entranyable en aquesta carrera científica per l'estudi dels metal·loful·lerens.A partir de la síntesi de la molècula de C60 en quantitats apreciables la química dels ful·lerens en general, i en particular amb metalls de transició, ha experimentat un increment espectacular. L'objectiu d'aquesta tesi és l'estudi de l'estructura i la reactivitat de diferents derivats organometàl·lics de ful·lerens o metal·loful·lerens. El treball d'investigació usa les eines de la química computacional (Teoria del funcional de la densitat, DFT) per tal de modelar els metal·loful·lerens més interessants apareguts entre el 1999 i el 2005. Tot i que els metal·loful·lerens presenten una varietat d'estructures formidable, podem classificar-los en tres grans famílies des del punt de vista estructural: un primer grup són els metal·loful·lerens exoèdrics on els metalls es situen fora de la caixa, en un segon grup tenim els metal·loful·lerens heteroèdrics o heteroful·lerens on les caixes de carbonis han estat dopades (certes posicions han estat substituïdes) amb altres elements com ara: N, B, Si, Fe i altres metalls i finalment l'últim grup són els metal·loful·lerens endoèdrics on la derivatització metàl·lica es dóna a l'interior de la caixa. Així l'estudi teòric dels compostos més novedosos i novells de cadascuna de les tres famílies de metal·loful·lerens és el puntal de la present tesi doctoral. Per cadascuna de les famílies hem desgranat l'estructura electrònica i geomètrica, hem descrit el tipus d'enllaç metall-ful·lerè, hem avaluat els factors que intervenen en l'estabilitat relativa dels possibles isòmers, hem també predit la reactivitat davant de reaccions d'addició i finalment els hem caracteritzat des d'un punt de vista físic (càlcul del potencial d'ionització i afinitat electrònica). L'estructura electrònica ens ha permès seleccionar quins metal·loful·lerens endoèdrics seran estables avançant-nos als experimentalistes en la seva cerca de nous complexos. La diversitat de tipologies d'enllaç ha sigut tant gran com famílies de metal·loful·lerens. Hem descrit un enllaç iònic pels metal·loful·lerens endoèdrics, un enllaç covalent en el cas dels metal·loful·lerens heteroèdrics i un enllaç coordinatiu pels metal·loful·lerens exoèdrics. Hem aplicat noves metodologies per l'estudi de l'isomerisme. Les tècniques d'anàlisi multivariant de dades ens han permès esbrinar quins factors són importants per l'estabilitat relativa dels isòmers i a la vegada construir models de predicció per altres isòmers. Així doncs, l'acoblament de la química teòrica i la quimiometria ha estat sens dubte l'aportació més rellevant del present treball d'investigació.Tarragona, 28 de novembre de 2004Josep Maria Campanera AlsinaFINAL REPORT The characterisation of the most novel metallofullerenes up to 2004 has been theoretically and systematically discussed in this study. From the structural point of view, metallofullerenes can be divided into three main groups, all of which have been discussed in this study: endohedral, heterohedral and exohedral metallofullerenes. The main families of compounds studied are Sc3-nMnN@Ck (n = 0-3, M = Y, La; k = 68, 78, 80) (endohedral), CxMn (x = 56, 57, 58, 59; M = Pt, Ir, Os; n = 1, 2) (heterohedral) and (-Ck){M(PH3)2}n (k = 60, 70, 84; M = Pt, Pd, Ni; n = 1, 2, 4, 6) (exohedral). The present study is a step forward in our knowledge of each of these families of compounds, and in particular, in our understanding of the metal-carbon bond, isomerism and reactivity. The DFT method proved to be an excellent computational tool for providing good geometries, for solving the intricacies of the different metal-carbon bonds, for producing experimental data (ionization potentials and electron affinities) and also for making predictions about isomerism stability and reactivity. The principal conclusions drawn about the species studied here are: Different types of structures, different types of metal-carbon bonds. The metal units in each family of compounds are located differently in relation to the fullerene carbon framework: inside the cage, within the carbon framework and outside the cage. The encapsulation of a trimetallic nitride template unit (TNT, Sc3-nMnN; n = 0-3; M = Y, La) inside the carbon cage to produce TNT endohedral metallofullerenes is explained by an ionic pair (cage-metal) model in which the TNT unit formally transfers six electrons to the cage. On the other hand, in heterohedral metallofullerenes, metals establish a covalent metal-carbon bond without causing oxidation to the metal. Finally, the (MPH3)2 metal units situated exohedrally to the fullerene are only coordinated in a  mode to the CC bond. Chemometric tools applied to isomerism studies. The regioisomers of heterohedral metallofullerenes are numerous: for example, the stoichiometry C57Pt2 has 47 distinct regioisomers. Thus, chemometric techniques which can manage considerable amounts of data must be used if we want to understand regioisomerism in heterohedral metallofullerenes. These tools have also been very useful for drawing conclusions from the considerable quantities of data provided by the factors which affect the stability of regioisomers. These tools have been used not only for analysing data but also for predicting the stability of other heterofullerenes.TNT encapsulation stabilizes fullerene isomers that are not available as free fullerenes. TNT endohedral metallofullerenes are formed by the encapsulation of a metallic nitride template inside the following cages: D3-C68:6140, D3h'-C78:5, D5h-C80:6 and Ih-C80:7. Any of these cages have never been detected experimentally.So, endohedral metallofullerenes can make non-classical fullerene isomers available for study. Furthermore, on the basis of the electronic structure we predicted that no other IPR fullerenes between C60 and C84 will be capable of encapsulating a TNT unit, apart from the fullerene isomers that are already known.Stability of the carbon skeleton is the principal factor that determines the regioisomer stability of the heterofullerenes. Metal atoms occupy neighbouring positions in the most stable structures of C57Pt2 and C56Pt2. Metal substitution deforms the carbon framework and partially destroys the fullerene aromaticity. This is the key factor in determining the stability of these disubstituted clusters. Indeed, it is much easier to make a big hole that permits the incorporation of two Pt atoms in the carbon cage than two smaller holes in two opposite sites of the fullerene. Prediction of the exohedral reactivity taking into account the full characterization of the different CC bond types. We first performed a full characterization of all CC bond types of the fullerenes Ih-C60:1, D3-C68:6140, D5h-C70:1, D3h'-C78:5, Ih-C80:7, D2-C84:22 and D2d-C84:23. Each CC bond type is characterized by its topology, length, pyramidalization angle and Mayer bond order. This systematization enabled us to identify which sites were most reactive to a nucleophilic addition to free fullerenes or a [4 + 2] cycloaddition to TNT endohedral metallofullerenes.Tarragona, 8th Novembre 2004Josep Maria Campanera Alsin