Studying the folding of peptide dendrimers using molecular simulation methods

Tese de mestrado, Bioquímica, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2009Dendrimers are a family of branched compounds that share a common layout where wedges emerge radially from a core by means of a regular branching pattern. Peptide dendrimers are a specific kind of dendrimers formed by alternating functional amino acids with branching diamino acids. There has been increasing interest in the synthesis of peptide-based dendritic architectures modelling specific aspects of biological function. Some results are already available, demonstrating these molecules ability to act as enzyme models and to mimic natural ligands. Unfortunately, most studies concerning peptide dendrimers lack structural information at the molecular level. The theoretical study published so far, reported peptide dendrimers presenting shapes close to spheres, though experimental studies on the same systems suggest the existence of more disordered states. Herein, we characterize five third-generation peptide dendrimers (B1, B1H, B1HH, B1HHH and C1) through multiple long molecular dynamics simulations (MD), and analyse their conformational details and folding preferences in solution. Special emphasis is placed on the analysis of conformational trends representative of the examined models. The conformational sampling results, obtained through MM/MD simulations, were scrutinized using several approaches. Namely, histogram analysis, phi-psi dihedral distributions, inter-residue distance matrices, shape analysis and principal coordinate analysis. The adequacy of each approach to discern the conformation space of peptide dendrimers is discussed. Using these analysis procedures we were able to observe two distinct types of behaviour (sphere-like and bowl-like structures), both asserting the enormous structural flexibility characterizing these molecules; and the myriad of conformational states available to them. Our conclusions can be interpreted together with the available experimental results, contributing to a synergistic understanding of the structure-function relation in peptide dendrimers, and casting the bases for novel knowledge-based applications.Os dendrímeros são uma família de compostos ramificados que partilham uma arquitectura comum, onde diferentes cadeias emergem radialmente de um mesmo núcleo (ou centro) através de um padrão de ramificação regular. Os dendrímeros peptídicos, são uma classe particular de dendrímeros, constituída por estruturas que incorporam de forma alternada e iterativa resíduos de amino-ácidos funcionais (resíduos de espaçamento) com resíduos de diamino-ácidos ramificados (resíduos de ramificação). Os resíduos de diamino-ácidos ramificados promovem a bifurcação das cadeias peptídicas e a aquisição da estrutura dendrítica. A possibilidade de sintetizar dendrímeros com composições que mimetizem as funções de moléculas biológicas, constitui o aliciante para a investigação neste campo cientifico. Em particular, a síntese planeada e controlada de estruturas dendríticas baseadas nos componentes apresentados pelas moléculas biológicas, como peptidos ou glícidos, constitui um desafio atractivo pelas potenciais aplicações que dai podem emergir. De facto, já foram reportados dendrímeros peptídicos que modelam aspectos específicos de funções biológicas, tais como: modelos enzimáticos para catálise dirigida (“enzimas artificiais”); mimetização de co-factores naturais (de que e exemplo a vitamina B12); transportadores de fármacos, pois quando acopladas aos ligandos adequados estas moléculas tem a capacidade de aderir à membrana celular. É também importante referir que várias destas moléculas têm sido estudadas enquanto modelos de folding das proteínas naturais, pois investigações experimentais indiciam que alguns dendrímeros peptídicos podem apresentar, em solução, uma estrutura compacta semelhante à das proteínas globulares. Contudo, a maioria dos estudos experimentais realizados até à data são omissos no que concerne a informação estrutural, e carecem do enquadramento adequado a nível molecular e atómico. O único estudo teórico publicado sobre dendrímeros peptídicos parece confirmar a ideia de que, em solução estas moléculas apresentam, de facto, formas semelhantes a esferas, isto apesar de existirem evidências experimentais que sugerem a existência de estados conformacionais mais desordenados, nesses mesmos sistemas. Considerando o grande interesse que estas moléculas tem vindo a despertar, a verdade é que pouco se sabe sobre o seu arranjo estrutural tridimensional, e sobre os processos que a ele conduzem (folding). Nesta tese tentamos preencher algumas destas lacunas. Para tal, procedemos à caracterização de cinco dendrímeros peptídicos de terceira geração (que designamos por B1, B1H, B1HH, B1HHH e C1) com diferentes constituintes peptídicos. Os sistemas que escolhemos como objecto de estudo, estão directamente relacionados com a coordenação da aquocobalamina (análogo da vitamina B12) a dendrímeros peptídicos, ainda que apenas três deles tenham sido sintetizados e caracterizados experimentalmente (B1, B1H e C1). Deste modo, pretendemos não só investigar as suas preferências conformacionais, mas também inferir possíveis relações entre a sua estrutura e a capacidade para desempenhar uma função análoga à das moléculas biológicas (transcobalamina). É importante salientar que de entre os dendrímeros que foram sintetizados experimentalmente, e que são também aqui estudados, os que apresentam maior capacidade de coordenação com a aquacobalamina, são os que possuem um menor número de resíduos com potencial de coordenação. Este aparente paradoxo é por si só interessante e pode estar interligada com aspectos mais estruturais. Como temos por objectivo compreender as alterações e a variabilidade subjacentes às estruturas tridimensionais dos diferentes dendrímeros, empregamos metodologias adequadas ao detalhe da escala que pretendemos investigar. Nomeadamente, métodos computacionais de simulação molecular (MM/MD). Optámos portanto por simular cada um destes cinco sistemas através de múltiplas e longas simulações de dinâmica molecular, utilizando a água enquanto solvente explícito. Com efeito, no trabalho que conduziu a esta tese, realizamos simulações que contabilizam aproximadamente 1 μs-1 para cada um dos dendrímeros em estudo. No que respeita a estes sistemas, isto é muito superior ao tempo simulado em estudos anteriores. Nas últimas décadas a investigacao científica tem beneficiado imenso do avanço das técnicas de simulação computacional, que providenciam resultados e formas de escrutinar sistemas, que são de outra forma normalmente inacessíveis. A dinâmica molecular, especificamente, permite “seguir” a evolução temporal dos átomos que constituem um sistema, através da integração das equações de Newton para o movimento de corpos. É inclusive um dos métodos computacionais de eleição para estudar fenómenos biomoleculares. Os resultados obtidos com esta técnica de amostragem conformacional permitiram-nos analisar e identificar de forma adequada, os detalhes estruturais de cada um dos dendrímeros peptídicos. Colocamos especial ênfase nos arranjos estruturais mais estáveis. As conformações tridimensionais obtidas a partir das trajectórias resultantes das simulações, foram agrupadas de forma a obtermos os ensembles conformacionais característicos de cada dendrímero. Sobre estes conjuntos de conformações realizamos várias análises. Começamos por investigar algumas das propriedades que caracterizam estes sistemas, como o raio de giração, o número total de ligações de hidrogénio, a distância máxima entre os dois átomos mais afastados de cada estrutura, a superfície acessível ao solvente, entre outros. O raio de giração revelou ser a propriedade que individualmente, melhor espelha as variações intrínsecas a estes sistemas. Adicionalmente, procedemos também a caracterização da distribuição dos valores de phi-psi característicos dos diedros de cada um dos dendrímeros. Complementamos esta análise com o estudo das matrizes que reflectem as distãncias mínimas entre os resíduos de todas as conformações. Posteriormente aplicamos metodologias de análise conformacional que envolvem a determinação da energia livre, associada a diferentes coordenadas reaccionais (ou de folding) para cada estrutura nos diferentes ensembles, obtendo assim as correspondentes superfícies energéticas (folding landscapes). Utilizamos esta abordagem por forma a obter folding landscapes bi- e tridimensionais. Em especifíco, utilizamos como coordenadas de folding os valores do raio de giração, do root mean square deviation (RMSD), dos componentes principais do tensor do raio de giração diagonalizado, e os valores para a posição relativa das diferentes conformações, num espaço concordante com a matriz de RMSD, utilizando para tal o método de análise das coordenadas principais (PCoorA). Utilizando o tensor do raio de giração, foi possível investigar a forma dos arranjos estruturais de cada dendrímero peptídico, tendo inclusive sido definido um espaço tridimensional baseado nos componentes principais do tensor diagonalizado (espaço de giração). A capacidade de cada uma destas abordagens para discriminar de forma adequada o espaço das conformações dos dendrímeros peptídicos é discutida ao longo da tese. Dos diversos procedimentos de análise conformacional empregues, resulta uma clara indicação de que, em solução, os dendrímeros peptídicos podem apresentar dois comportamentos preferenciais distintos: estruturas compactas que privilegiam as interacções entre os diferentes resíduos, semelhantes a esferas (sphere-like); e estruturas “abertas” com as diferentes ramificações espaçadas, em que as interacções entre resíduos não adjacentes são minimizadas, semelhantes a taças (bowl-like). Ambas estas configurações atómicas consubstanciam a enorme flexibilidade estrutural que parece caracterizar estas moléculas, dando provas da miríade de estados conformacionais que lhes estão acessíveis. Foi ainda possível verificar a existência de evidências que suportam a ideia de que estas moléculas possuem uma grande robustez estrutural. Isto é, pequenas alterações na composição dos resíduos de amino-ácidos que as constituem não parecem desencadear alterações conformacionais significativas nos arranjos estruturais preferenciais. Através da comparação entre o coeficiente de difusao experimental disponível para um dos dendrímeros, e o coeficiente de difusão calculado com base nas trajectórias obtidas por simulação, foi possível verificar que os modelos utilizados, reflectem de forma adequada os sistemas experimentais. Concluiu-se também que o campo de força (force field) GROMOS 53A6 possui a capacidade de transferabilidade apropriada para lidar com estas moléculas. Os pontos fortes e fracos dos nossos modelos são discutidos ao longo da tese. Durante este trabalho foi ainda desenvolvida e implementada uma metodologia que permite o cálculo eficiente do RMSD entre estruturas dendríticas. As conclusões apresentadas nesta tese podem ser interpretadas juntamente com os resultados experimentais disponíveis, de forma a contribuir para uma compreensão sinérgica da relação entre a estrutura e a função dos dendrímeros peptídicos, lançando as fundações para aplicações inovadoras

Adenoid bacterial colonization in a paediatric population

Adenoids play a key role in both respiratory and ear infection in children. It has also been shown that adenoidectomy improves these symptoms in this population. The main goal of the present study was to evaluate adenoid bacterial colonization and document a possible relation with infectious respiratory disease. A prospective observational study was designed to evaluate the proposed hypothesis in a paediatric population submitted to adenoidectomy by either infectious or non-infectious indications and compare these two cohorts. A total of 62 patients with ages ranging from 1 to 12 years old were enrolled in the study. Adenoid surface, adenoid core and middle meatus microbiota were compared. A close association between adenoid colonization and nasal infection was found, supporting that adenoids may function as bacterial reservoir for upper airway infection. The obtained results also contribute to explain the success of adenoidectomy in patients with infectious indications.Nacional de Saúde Dr. Ricardo Jorge (Grant 2015DDI1143)info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Teorias discursivas em diálogo: perspetivas e análises

O volume inclui quatro capítulos: "Texto e contexto: Que relações?", de Carlos A. M. Gouveia e Joana Vieira Santos; "Classificações textuais e documentos programáticos de Português", de Paulo Nunes da Silva, Luís Filipe Barbeiro e Fausto Caels; "Géneros escolares e aprendizagens", de Luís Filipe Barbeiro, Fausto Caels e Paulo Nunes da Silva; e "Reconto e relato: Propostas de análise de narrativas orais em contexto escolar", de Carla Marques e Célia BarbeiroFinanciado por fundos nacionais através da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia, I.P., no âmbito do projeto UID/04887/2020info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Synthesis, characterisation and luminescent properties of lanthanide-organic polymers with picolinic and glutaric acids

Three new lanthanide(III) complexes (Ln = Sm, Tb and Eu) of picolinic and glutaric acid were prepared and characterised. The crystal structure of the complex [Sm(glu)(pic)- (H2O)2] (where Hpic and H2glu stand for picolinic and glutaric acid, respectively) was determined by single-crystal Xray diffraction. All the Ln complexes were characterised by elemental analysis, infrared spectroscopy, X-ray powder diffraction and thermoanalytical measurements. The combined Introduction The design of functional units from the molecular scale to macroscopic assemblies has emerged as a new paradigm in materials synthesis resulting in an interplay between conventional molecular chemistry and conventional solid-state science. This has been particularly clear in the development of functional materials using coordination compounds such as in the field of semiconductors technology, supramolecular machinery, microporous and hybrid materials and catalysis.[ 1] In some cases, the development of these functional materials is based on the chemistry of well-known coordination compounds as illustrated by the assembly of inorganic- organic extended lattices[2] and in the thermolysis of metal thiolato compounds to produce thin films or nanoparticles.[ 3] Metals coordinated to aromatic ambidentate ligands form a class of compounds with a wide variety of coordination modes which has long attracted the attention of chemists.[ 4] Griffith and co-workers extended this type of chemistry to the second row transition metals and, in particular, [a] Department of Chemistry, University of Aveiro, CICECO, 3810-193 Aveiro, Portugal Fax: +351-234-370-084 E-mail: [email protected] [b] Department of Physics, University of Aveiro, CICECO, 3810-193 Aveiro, Portugal [c] Department of Chemistry, University of Cambridge, Lensfield Road, CB2 1EW Cambridge, United Kingdom Supporting information for this article is available on the WWW under http://www.eurjic.org or from the author. © 2007 Wiley-VCH Verlag 4238 GmbH & Co. KGaA, Weinheim Eur. J. Inorg. Chem. 2007, 4238–4246 data show that these Ln complexes are isostructural. The effect of both organic ligands on the photoluminescent behaviour of the Sm3+, Eu3+ and Tb3+ complexes is discussed and we anticipate the possibility of controlling the photoluminescence of picolinic-containing lanthanide compounds by systematically varying the length of the bridging ligand.FCT - POCI/QUI/58377/2004Grant - SFRH/BD/17968/2004Grant - SFRH/BPD/14954/ 200

Lanthanide compounds containing a benzo-15-crown-5 derivatised [60]fullerene and the related [Tb(H2O)(3)(NO3)(2)(acac)]. C14H20O5 supramolecular adduct

Novel lanthanum(III), europium(III) and terbium(III) compounds of a benzo-15-crown-5 [60]fulleropyrrolidine were isolated in the solid state and characterised using vibrational (infrared and Raman) spectroscopy and by 13C CP MAS NMR for the lanthanum(III) compound. The photoluminescence properties were investigated for the europium(III) and terbium(III) compounds. The related [Tb(H2O)3(NO3)2(acac)] C14H20O5 [where acac ¼ acetylacetonate and C14H20O5 ¼ benzo-15-crown-5] supramolecular adduct was isolated using similar synthetic conditions, in the absence of [60]fullerene, and its crystal structure used as a model for the coordination sphere of the lanthanide [60]fullerene derivatives, with further supporting evidence given by photoluminescence measurements

Portugal e a defesa europeia

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A política comum de segurança e defesa e o Conselho Europeu de Dezembro de 2013

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Influenza severe cases in hospitals, between 2014 and 2016 in Portugal

Rede Portuguesa de Laboratórios para o Diagnóstico da GripeBackground: Since 2009, the Portuguese Laboratory Network (PLNID) for Influenza Diagnosis has integrated 15 Laboratories in mainland and Atlantic Islands of Azores and Madeira. This PLNID added an important contribute to the National Influenza Surveillance Program regarding severe and hospitalized influenza cases. The present study aims to describe influenza viruses detected in influenza like illness (ILI) cases: outpatients (Outp), hospitalized (Hosp), and intensive care units (ICU), between 2014 and 2016. Methods: The PLNID performs influenza virus diagnosis by biomolecular methodologies. Weekly reports to the National Influenza Reference Laboratory ILI cases tested for influenza. Reports include data on detecting viruses, hospital assistance, antiviral therapeutics, and information on death outcome. Were reported during two winter seasons 8059 ILI cases,being 3560 cases in 2014/15 (1024 in Outp, 1750 Hosp, and 606 in ICU) and 4499 cases in 2015/2016 (1933 in Outp, 1826 Hosp, and 740 in ICU). Results: The higher percentage of influenza positive cases were detected in Outp in both seasons, 18% during 2014/15 and 20% in 2015/16. In 2014/15,influenza cases were more frequent in individuals older than 65 years old and these required more hospitalizations,even in ICU. In 2015/16,the influenza cases were mainly detected in individuals between 15-64 years old. A higher proportion of influenza positive cases with hospitalization in ICU were observed in adults between 45-64 years old.During the study period,the predominant circulating influenza viruses were different in the two seasons: influenza B and A(H3) co-circulated in 2014/15,and influenza A(H1)pdm09 was predominant during 2015/16. Even when influenza A is notthe dominant virus, A(H3) and A(H1)pdm09 subtypes correlate with higher detection rate in hospitalized cases (Hosp and UCI), with higher frequencies in adults older than 45. Influenza B,detected in higher proportion in outpatients, was frequently relatedwith influenza cases in younger age groups: 0-4 and 5-14 years old. Conclusions: This study highlights the correlation of theinfluenza virus type/subtype that circulates in each season with the possible need for hospitalization and intensive care in special groups of the population. Circulation of influenza A subtypes can cause more frequentdisease in individuals older than 45, with need of hospitalization including intensive care. On the other hand, influenza B is more frequently associated with less severe cases and with infection in children and younger adults. Influenza B circulation might predict lower number of hospitalizations.The identification of influenza type in circulation,byPLNID ineach season, could guide action planning measures in population health care.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Vaccination against canine Leishmaniasis in Brazil : a position paper

Prevention of canine Leishmania infantum infection is critical to management of visceral leishmaniasis in people living in endemic areas of Brazil. A bill (PL 1738/11), currently under consideration, proposes to establish a national vaccination policy against canine leishmaniasis in Brazil. However, there is no solid scientific evidence supporting the idea that this could reduce transmission from infected vaccinated dogs to sand flies to a level that would significantly reduce the risk of L. infantum infection or visceral leishmaniasis in humans. Thus, we advocate that insecticide-impregnated collars should the first line protective measure for public health purposes and that vaccines are applied on a case-by-case, optional basis for individual dog protection

COOPEDU IV — Cooperação e Educação de Qualidade

O quarto Congresso Internacional de Cooperação e Educação-IV COOPEDU, organizado pelo Centro de Estudos Internacionais (CEI) do Instituto Universitário de Lisboa e pela Escola Superior de Educação e Ciências Sociais do Instituto Politécnico de Leiria decorreu nos dias 8 e 9 de novembro de 2018, subordinado à temática Cooperação e Educação de Qualidade. Este congresso insere-se numa linha de continuidade de intervenção por parte das duas instituições organizadoras e dos elementos coordenadores e este ano beneficiou do financiamento do Instituto Camões, obtido através de um procedimento concursal, que nos permitiu contar com a participação presencial de elementos dos Países Africanos de Língua Portuguesa, fortemente implicados nas problemáticas da Educação e da Formação. Contou também com a participação do Instituto Camões e da Fundação Calouste Gulbenkian, entidades que sistematizaram a sua intervenção nos domínios da cooperação na área da educação nos últimos anos. A opção pela temática da qualidade pareceu aos organizadores pertinente e actual. Com efeito os sistemas educativos dos países que constituem a Comunidade de países de língua portuguesa têm implementado várias reformas mas em vários domínios mantem-se a insatisfação de responsáveis políticos, pedagogos, técnicos sociais face aos resultados obtidos. Aliás o caminho de procura da Qualidade é interminável porque vai a par da aposta na exigência e na promoção da cidadania e responsabilidade social. As comunicações que agora se publicam estão organizadas em dois eixos: o das Políticas da Educação e Formação e o das dimensões em que se traduzem essas políticas. Neste último eixo encontramos fios condutores para agregarmos as comunicações apresentadas