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Cururu toad (Rhinella marina group) is widely distributed in Brazil. Lesser grison (Galitic cuja) is a South American mustelid. This is the first report of natural poisoning in a free-ranging lesser grison by Rhinella toad parotoid gland secretion (PGS). Five minutes after biting a toad, the lesser grison developed convulsion, dying within 1.5 h. Mass spectrometry analysis of a milky-whitish secretion found in the lesser grison oral cavity allowed identification of a bufotoxin and a new bufonid peptide.

In this study we provide new evidence that the columnar vesicles of the sea anemone Bunodosoma cangicum are toxic in vivo and contain at least two active polypeptides, a neurotoxic and an apoptosis inducing polypeptide. Here we show that it is also an effective inducer of apoptosis in vivo in the nematode Caenorhabditis elegans. In addition, the anemone peptides rapidly paralyze C. elegans, and set in motion a sequence of events that result in the complete dissolution of the internal organs in adult animals within 60 min. Nematodes that survive the toxin treatment exhibit a decreased reproductive capacity. Interestingly, adult animals appear to be much more susceptible to the effects of the toxins than larval stages, suggesting possible developmentally dependent targets of the toxins. Here we also provide chemical characterization of the compounds through chromatographic analysis and mass spectrometry. Gel filtration chromatography coupled with reverse phase HPLC shows that our partially purified extract contains at least two principle components. Additionally, MALDI-TOF mass spectrometry analysis of our extract shows three principal compounds at 814.6, 2914.1, and 4360.3 m/z plus three other minor components or fragments. Mass spectrometry analysis also indicates the presence of three disulfide bridges. Which is in agreement with other characterizations of anemone venoms.

This study describes the synthetic route and molecular computational docking of LQFM 021, as well as examines its biological effects and toxicity. The docking studies revealed strong interaction of LQFM 021 to phosphodiesterase-3 (PDE-3). In isolated arteries, the presence of endothelium potentiates the relaxation for LQFM 021 and the inhibition cyclic nucleotides reduced the relaxation. Pre-contraction with KCl (45 mM), the treatment with tetraethylammonium (TEA) (5 mM) and inhibition of reticular Ca(2+)-ATPase showed an inhibitory effect on relaxation. Moreover, the compound reduced the contraction evoked by the Ca(2+) influx. Acute toxicity tests revealed that the compound was practically nontoxic. In conclusion, this study showed that a new synthetic derivative of pyrazole is a possible PDE-3 inhibitor and has vasorelaxant activity and low toxicity.

Antimicrobial peptides (AMPs) appear as a promising therapeutic candidate against multiresistant pathogens, because they are able to kill microorganisms and have low toxicity of resistance cells. Hylin a1 (Hy-a1, IFGAILPLALGALKNLIK-NH2) is a peptide extracted from the skin secretion of the frog Hypsiboas albopunctatus , which displays antimicrobial and hemolytic activities. We report here structural studies of Hy-a1 using different techniques such as fluorescence, CD and NMR. Our data showed that Hy-a1 acquires a well defined amphipathic α-helix when interacting with a membrane-like environment. Furthermore, Hy-a1 presented different affinity when compared to membranes of zwitterionic or anionic lipid composition. Finally, we proposed a molecular interaction model of this peptide with micelles.

4-Nerolidylcatechol (1) is a secondary metabolite of plants and is described as a promising anti-inflammatory, antimalarial, antiulcerogenic, analgesic and cytotoxic compound possibly due to its antioxidant profile. In this study, we evaluated the pharmacologic activity and the antioxidant and toxicological profiles of compound (1) and its synthetic analogues (2-6). The synthetic analogues were designed from the lead compound, (1), using a molecular-simplification strategy. Compound 5 showed, by 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and β-carotene systems, similar antioxidant activity when compared to compound (1). The oxidative stress in erythrocyte membrane demonstrated the highly protective effect of compounds (4), (5) and (6) and high antioxidant/pro-oxidant activity in relation to the concentrations of compounds (1) and (3). Compounds (2), (4), (5) and (6) were haemobiocompatible. All compounds (1-6) showed cytotoxic effects in 3T3 cells, but compounds (2) and (6) were highly cytotoxic in this lineage when compared to compound (1). Compound (5) had a lower myelosuppressive effect in haematopoietic progenitor cells compared to (1). Both compounds, (1) and (5), showed low genotoxic effects in vitro, on human lymphocyte cells. In addition, these compounds also showed low-toxicity in vivo as defined a LD50 > 2000 mg/kg. In this assay, we did not observe death in the animals exposed to treatment with (1) and (5) compound. In conclusion, the structural design of the analogues as validated once compound (5) was found to have an antioxidant profile that was as potent as the lead compound (1). In addition, considering the safety profile, these compounds are promising as preventive and/or therapeutic agents against oxidative damage.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A tripsina bovina possui seis isoformas, sendo a α-tripsina e a β-tripsina bem caracterizadas em meio aquoso. Algumas diferenças estão bem estabelecidas como a massa molecular, o número de cadeias peptídicas e o perfil de atividade enzimática. Neste trabalho, as isoformas α- e β-tripsina foram comparadas com relação às suas atividades, estrutura e propriedades termodinâmicas no sistema orgânico-aquoso. Os solventes orgânicos polares testados foram metanol, etanol e n-propanol. A atividade enzimática, as mudanças conformacionais e estruturais, a organização supramolecular e a estabilidade termodinâmica foram avaliadas por diferentes técnicas espectroscópicas (UV, CD e DLS) e calorimétricas. Os resultados comparativos mostraram que as alterações induzidas por cada solvente na estrutura e atividade da mesma isoforma de tripsina ocorrem em diferentes concentrações. A isoforma β-tripsina apresentou atividade amidásica superior na presença dos solventes orgânicos testados, sendo os melhores resultados encontrados no etanol. Não foi encontrada redução do conteúdo das estruturas secundárias estruturadas em ambas as isoformas, mas a isoforma β-tripsina sofreu maior grau de rearranjo. A adição de concentração crescente de solvente orgânico causa redistribuição no arranjo supramolecular de ambas as isoformas, com a formação de aglomerados até 60% (v/v). Já em 80% (v/v) de etanol foram observados comportamentos distintos entre as isoformas: enquanto a β-tripsina forma aglomerados reversíveis, a ɑ-tripsina forma agregados insolúveis. O uso de diferentes concentrações de solventes orgânicos revelou um processo de desnaturação mais cooperativo para β-tripsina e um estado nativo menos estável para ɑ-tripsina. Os estudos termodinâmicos comprovaram as previsões feitas com os resultados espectroscópicos e mostraram que a conformação da β-tripsina foi mais resistente às diferentes concentrações de etanol, porém apresentou diferenças conformacionais mais acentuadas quando comparados os resultados entre meio aquoso e meio aquo-orgânico. Já a ɑ-tripsina apresentou menor estabilidade conformacional, representada por reduções gradativas dos parâmetros termodinâmicos até 60% (v/v). Bovine trypsin has six isoforms, being the α-trypsin and β-trypsin isoforms well characterized in aqueous media. Some differences are well established as the molecular weight, the number of peptide chains and enzyme activity profile. In this work, the α- and β-trypsin isoforms were compared concerning their activities, structure, and thermodynamics properties in the aqueous-organic system. The organic polar solvents tested were methanol, ethanol, and n-propanol. Enzyme activity, conformational change, secondary structure, supramolecular organization, and thermodynamics were evaluated by different spectroscopic (UV, CD, and DLS) and calorimetric techniques. The comparative results showed that the changes induced by each solvent on the structure and activity of the same trypsin isoform occur at different concentrations. The β-trypsin isoform showed superior amidase activity in the presence of the tested organic solvents. Better results for enzyme activity are found in ethanol. No statistically significant losses were found in the content of defined secondary structures for both isoforms, but the β-trypsin isoform suffered more rearrangement. The addition of increasing concentration of organic solvent causes redistribution in the supramolecular arrangement of both isoforms, with the formation of agglomerates in 60% (v/v). In 80% (v/v) of ethanol were observed distinct behavior between the isoforms: the β-trypsin formed reversible agglomerates while the ɑ-trypsin formed insoluble aggregates. The use of different organic solvent concentrations revealed a more cooperative denaturation process for β-trypsin and a less stable native state for ɑ-trypsin. The thermodynamic studies have proved all the predictions done with the spectroscopic data and showed that the β-trypsin conformation was more resistant to the different ethanol concentrations. However, it presented more accentuated conformational differences when compared the results between aqueous and aqueous-organic media. On the other hand, the ɑ-trypsin had lower conformational stability, represented by gradual reductions in thermodynamic parameters up to 60% (v/v).

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O câncer de mama é a principal causa de morte em mulheres no mundo e sua incidência aumenta a cada ano. Condições genéticas e ambientais dão suporte para o surgimento de carcinomas com graus de agressividade e processos tumorogênicos distintos. Apesar de ser o câncer mais estudado no mundo, protocolos terapêuticos ainda não são eficientes para conter o número de mortes atuais. A heterogeneidade de tumores sólidos e o estudo in vitro entre linhagens normais e metastáticas dificultam a compreensão do processo carcinogênico e tumorigênico por não conseguirem responder por completo os circuitos celulares que sustem o surgimento e a evolução tumorigênicas das células tumorais. A avaliação de contextos comuns e distintos entre as várias fase da evolução do tumor pode trazer luz a esse processo e subsidiar a construção de medidas diagnósticas e terapêuticas mais eficientes. Utilizando o estudo de linhagens celulares em diferentes estágios tumorigênicos (MCF-10A: origem não tumoral; MGSO-3 e MACL-1: origem de tumor primário; MDA-231-MD: origem metastática), o objetivo desse trabalho foi caracterizar condições que demonstrassem diferenças e semelhanças nos estágios de evolução tumoral através da análise proteômica. Foram identificadas e quantificadas 3.008 proteínas, das quais, após análise estatística com P < 0,05 e fold-change de 1,3, caracterizamos 1.709 proteínas em todas as linhagens celulares. As análises dos gráficos de PCA e do heat map evidenciaram a distinção das linhagens com relação ao seu estágio tumorigênico. Na análise de ontologia gênica, várias vias de sinalização se mostraram alteradas, com enfoque, nesse trabalho, para vias de metabolismo energético, alterações do citoesqueleto e do ciclo celular. Com relação ao metabolismo celular, linhagens tumorais de sítios primários e metastático possuem perfil de regulação distinto, com o catabolismo aeróbico ativo nas células MGSO-3 e MACL-1 e anaeróbico na célula MDA-231-MD. Em conjunto, células tumorais não possuem vias lipolíticas para produção energética, principalmente via β oxidação. Além da via anaeróbica, a linhagem metastática utiliza vias não canônicas para obtenção de energia, como turnover do citoesqueleto de actina. Vias metabólicas correlacionam-se com vias apoptóticas dependentes de mitocôndrias, com vias de BAX e BcL ativas nas linhagens tumorais de origem primária e inativadas pela ação da proteína 14-3-3ε nas linhagens tumorais de origem metastática. Além disso, a densidade de mitocôndrias também está diminuída nas células MGSO-3 e MACL-1 e aumentada na célula MDA-231-MD em comparação a célula MCF-10A. Com relação ao ciclo celular, as linhagens de sítio primário tem suas vias controladas ação do proteassoma 26s, o que não ocorre com a linhagem de sítio metastático. Já a arquitetura do citoesqueleto nas células MGSO-3 e MACL-1 apresentam uma desregulação das suas vias de controle, o que não acontece na célula MDA-231-MD, com processos biológicos de regulação semelhante à célula MCF-10A. Todos os resultados apresentados corroboram para a importância da questão tumorogênica como base da compreensão dos circuitos proteicos que determinam o estabelecimento, sobrevida e maturação de células tumorais e podem subsidiar estudos sobre alvos diagnósticos e terapêuticos mais eficientes. Breast cancer is the leading cause of deaths in women worldwide. Genetic and environmental conditions support the outbreak of carcinomas with varying degrees of aggressiveness and tumorogenesis, leading to the cell transformation to primary cancer cells. Such factors can also give rise to metastasis. Even though breast cancer is one of the most studied type of cancer, yet pharmacological and therapeutic treatments are not efficient to reduce death rate. The ways to study breast cancer are through fragments of solid tumors removed in surgical procedures or in vitro studies using cell lines, though both strategies have limitations. For example, fragment of solid tumor is composed by several cell populations, which leads to high heterogeneity. On the other hand, in vitro studies usually are based on metastatic tumor lines, reflecting only the end of the tumor development process. The main objective of this work was to evaluate the proteome profile of breast cancer cell lines at different tumorigenic stages to better understand the molecular mechanisms underlying the tumorigenic process. Through the comparative analysis of the proteomes of MCF-10A (non-tumor origin), MGSO-3 and MACL-1 (primary tumor origin), and MDA-231-MD (metastatic origin) cell lines, we evaluated the functional state of each cell profile. In total, we identified and quantified 3,008 proteins and 1,709 regulated proteins (P < 0.05 and fold-change = 1.3). The PCA analysis and heat map showed a correlation between tumorigenic profile and proteome profile. Besides, the Venn diagrams demonstrated that similar tumorigenic profiles also shared higher number of proteins. Through gene ontology analysis, several positive and negative regulated biological processes were found across the cell lines. Similar biological processes were grouped into large clusters. In this work, we focused our analyses in terms related to energy metabolism, alterations in the cell cycle, and alterations in the cytoskeleton. Concerning energy metabolism, the tumor cell lines showed downregulation of lipid biosynthesis and the metastatic cell (MDA-231-MD) was the only one showing upregulation of β-oxidation. On the other hand, proteins related with the carbohydrate metabolism were mainly upregulated in the primary cells (MGSO-3 and MACL-1) and downregulated in the metastatic cell, mainly the proteins associated with the aerobic phase. These results are in line with an aerobic metabolism for the primary tumor lines and anaerobic metabolism for the metastatic one. This metabolic dichotomy seems to reflect on mitochondrial activity, as the primary tumor cells had lower mitochondrial density compared with the normal and metastatic cell lines. Furthermore, regulation profile of proteins associated with the mitochondrial BAX-dependent apoptotic pathways suggest that the primary cells are more prone for apoptosis compared with metastatic and normal cells. Regarding the cell cycle, the tumor cell lines have the highest number of upregulated processes. Besides, primary tumor cells seem to have upregulated biological processes related to the 26s proteasome, which is responsible for controlling oxidative processes and signaling pathways, mainly on the MACL-1. Regarding the cytoskeleton, the MDA-231-MD was the only tumor cell line to show upregulated biological processes, mainly related to cell adhesion mechanisms. Moreover, some upregulated proteins associated with cytoskeleton were also related with the glycolytic pathway, demonstrating that the role of cytoskeleton proteins are not only structural and for defense, but also for the survival of the metastatic tumor cell. All the results presented here are important for the better understanding of the molecular grounds of breast cancer tumorigenesis.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A Educação, segundo Freire (2003) é o processo constante de criação do conhecimento. Batista e Moraes (2019) definem Educação como “um reflexo da sociedade, do contexto político, histórico e cultural em que está inserida, sendo reformulada de acordo com os interesses da coletividade”. Dentro das discussões em educação, o Ensino de Ciências por Investigação, onde busca-se o protagonismo do aluno na construção do conhecimento e a sua associação ao cotidiano, tem se tornado evidente. No currículo de biologia, a biotecnologia é um tema de destaque, devido a sua influência no dia a dia da sociedade. A exemplo, podemos citar os métodos de PCR, clonagem, terapia gênica, e também seus produtos, como vacinas, alimentos melhorados, desenvolvimento de fármacos entre outros. Um tema dentro da biotecnologia, são alimentos transgênicos. Apesar de estarmos rodeados por produtos transgênicos, a maioria dos estudantes não consegue os perceber e, sequer identificam sua presença ou de outros produtos biotecnológicos em seu cotidiano. Esta pesquisa busca verificar a percepção e o entendimento dos alimentos transgênicos por parte de estudantes do Ensino Médio, por meio de uma sequência didática baseada no Ensino de Ciências por Investigação. Para alcançar o nosso objetivo, utilizamos estratégias que envolvem as Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação (TDIC). Através da mediação docente com foco na consolidação das habilidades e das competências pelos estudantes sobre o tema, obteve-se como produto final a produção de vídeos de divulgação científica. Nossos resultados demonstram por meio da avaliação dos questionários pré-sequência e pós-sequência didática, que uma parcela significativa dos estudantes conseguiu ampliar os conhecimentos sobre transgênicos e biotecnologia. Os vídeos produzidos pelos estudantes apresentaram um conteúdo científico, com linguagem que abrange ao público em geral, e foram divulgados durante a 1° Mostra Virtual de Ciências da escola sede do projeto. Ao final, percebemos que sequência didática pode ser aplicada em regime presencial, remoto ou em sistema híbrido, tornando-se assim um instrumento que pode ser utilizado por outros docentes na abordagem do tema. Education, according to Freire (2003) is the constant process of knowledge creation. Batista and Moraes (2019) define Education as “a reflection of society, of the political, historical and cultural context in which it is inserted, being reformulated according to the interests of the community”. Within the discussions in education, the Teaching of Science by Research, where the student's role in the construction of knowledge and its association with daily life is sought, has become evident. In the biology curriculum, biotechnology is a prominent topic, due to its influence on the daily life of society. For example, we can mention the methods of PCR, cloning, gene therapy, and also their products, such as vaccines, improved foods, drug development, among others. A topic within biotechnology is GM foods. Although we are surrounded by transgenic products, most students are not able to perceive them and do not even identify their presence or that of other biotechnological products in their daily lives. This research seeks to verify the perception and understanding of transgenic foods by high school students, through a didactic sequence based on Science Teaching by Research. To achieve our goal, we use strategies that involve Digital Information and Communication Technologies (DICT). Through teacher mediation focused on the consolidation of skills and competences by students on the topic, the production of scientific dissemination videos was obtained as a final product. Our results demonstrate through the evaluation of the pre-sequence and post-didactic sequence questionnaires, that a significant portion of the students managed to expand their knowledge about transgenics and biotechnology. The videos produced by the students presented a scientific content, with language that covers the general public, and were disseminated during the 1st Virtual Science Exhibition of the school that hosts the project. At the end, we realized that the didactic sequence can be applied in person, remote or in a hybrid system, thus becoming an instrument that can be used by other teacher looking for addressing the theme.

FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais O processo de replicação do DNA é um mecanismo que deve garantir a sua fidelidade e eficiência de forma a evitar a propagação de erros no material genético e manter a integridade do mesmo. Na presença de erros no DNA, a forquilha de replicação é impedida de continuar e, consequentemente, é reconhecida por complexos proteicos que irão iniciar 2 vias de sinalização: a Síntese Translesão ou a Forquilha de Replicação Reversa. Enquanto em leveduras uma única proteína, a Rad5, reconhece a forquilha de replicação parada, em humanos esta função é desempenhada por 2 proteínas distintas, a HLTF e SHPRH. Tanto a Rad5 quanto a HLTF têm a função de estabilizar o complexo na forquilha por meio de um domínio conhecido como HIRAN. Há uma carência de estudos a respeito dos mecanismos moleculares deste domínio em interação com a ssDNA e, devido a sua importância no início da via de sinalização, hipotetiza-se que variações estruturais sejam capazes de interferir na interação do domínio HIRAN com a ssDNA. Portanto, o objetivo deste trabalho é estudar o domínio HIRAN das proteínas HLTF e Rad5 a fim de encontrar possíveis diferenças estruturais entre as mesmas que sejam relacionados com o mecanismo molecular de interação com seus alvos. Além disso, tentar correlacionar estes resultados com a necessidade em humanos da existência de uma segunda proteína no reconhecimento da forquilha parada, a SHPRH, juntamente com a HLTF, uma vez que em leveduras somente uma proteína realiza esta função. Por ser uma estrutura de difícil resolução por métodos experimentais, neste trabalho tentamos elucidar a estrutura terciária e o comportamento dinâmico do HIRAN da Rad5 por métodos de modelagem computacional. O uso da modelagem comparativa e da dinâmica molecular permitiu acesso a informações estruturais do domínio HIRAN da Rad5 e da HLTF. Os resultados encontrados demonstram que o domínio HIRAN da proteína Rad5 possui um maior grau de liberdade e apresenta desnaturação de estruturas secundárias, sendo mais instável que o domínio HIRAN da HLTF. Importante ressaltar que, quando há a presença de ssDNA, ambos os domínios se tornam mais estáveis. As regiões de flexibilidade estrutural nas estruturas terciárias estão correlacionadas, sugerindo um mecanismo similar de interação com a fita simples e indução de conformação por parte da presença do ligante. As análises dos contatos atômicos sugerem um número maior de interações eletrostáticas com os nucleotídeos, por parte do domínio da Rad5. Conclui-se que os domínios podem apresentar mecanismos moleculares similares de interação com a ssDNA e que o domínio HIRAN da Rad5 possivelmente abrange diferentes conformações da ssDNA, uma vez que contém um número maior de resíduos polares na região do sítio de interação.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma sequência didática com o objetivo de mediar à compreensão pelos alunos dos conceitos básicos relacionados ao fluxo de informação genética (gene, proteína, códon, molécula de DNA e as de RNA, nucleotídeo e aminoácido) e aos processos relacionados à síntese de proteínas. Pretende também promover a percepção da Genética como uma área importante da Biologia e a sua aplicação no dia a dia. A Sequência Didática foi construída utilizando uma abordagem investigativa, bem como as atividades de criação de modelos concretos de moléculas invisíveis, utilizando blocos de construção e origami, com o objetivo de colocar os alunos como protagonistas no processo de ensino-aprendizagem. A sequência didática foi aplicada em uma turma de alunos do terceiro ano do ensino médio de uma escola estadual localizada no município de Itabira-MG. A aprendizagem dos alunos dos conceitos e do fluxo de informação genética foi observada durante o seu uso. Os alunos participaram voluntariamente da pesquisa, respondendo a questionários estruturados para posterior análise quali-quantitativa. Além disso, as observações durante a aplicação foram registradas e utilizadas na análise da SD, bem como a experiência anterior de ensino e literatura relacionada.

FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Marcadores fluorescentes atados à moléculas de DNA são muito usados nas áreas de biomedicina e biotecnologia, por exemplo, e podem ser estudado saplicando-se modelos mesoscópicos, como o modelo Peyrard-Bishop (PB). Em particular, os marcadores Cy3 e Cy5 têm mostrado grande eficiência e bons resultados em sua performance, além de oferecerem uma maior estabilidade à molécula de DNA. Em nosso trabalho, otimizamos o parâmetro de potencial de Morse representando a ligação de hidrogênio e o potencial harmônico representando a interação de empilhamento para duplexos de DNA atados à Cy3 e Cy5. A partir de um conjunto de temperaturas de melting experimentais, coletados da literatura, para essa combinação de DNA+Cy3/Cy5, aplicamos o modelo mesoscópico Peyrard-Bishop para modelar esses parâmetros. Este modelo é um modelo de física estatística que nos permite obter algumas propriedades da molécula de DNA, a partir do cálculo da função partição clássica. Nossos resultados para Cy3 e Cy5 mostraram valores similares ao de par de bases AT em DNA. Isto confirma que Cy3 e Cy5 se ligam ao DNA como um par de bases extra, assim como tem sido sugerido em medidas de ressonância magnética nuclear. Outro problema que tratamos é a questão se o modelo mesoscópico poderia servir de preditor da intensidade de fluorescência de Cy3 e Cy5 no DNA. Para este fim tratamos outro conjunto de dados de microarranjo relacionados à Cy3 e Cy5 acoplados ao terminal 5' da molécula de DNA. O conjunto consiste de 1024 sequências de DNA, sintetizadas de forma uniforme, com dados de intensidade de fluorescência. Calculamos o deslocamento dos pares de bases na direção das ligações de hidrogênio, chamado de abertura média, que caracteriza o processo de desnaturação da dupla hélice de DNA. Os valores obtidos para esse deslocamento foram correlacionados com as intensidades de fluorescência. Correlacionamos esses dados com as aberturas médias para variadas condições e diferentes parâmetros, e encontramos uma alta correlação. Em seguida, desenvolvemos um programa para maximizar a correlação variando os parâmetros do modelo mesoscópico. O sresultados obtidos para a parametrização das temperaturas de desnaturação e a alta correlação das intensidades de fluorescência mostram que o modelo mesoscópico é uma ferramenta adequada para otimização de sondas de DNA. Fluorescent dyes attached to DNA molecules are used in biomedicine and biotechnology areas, for example, and they can be studied with mesoscopic models such as Peyrard-Bishop model (PB). In particular, Cy3 and Cy5 dyes showed a great efficiency and good results in their performance, also they provide a higher stability to DNA molecule. In our work, we optimized the parameter for Morse potentials that represents the hydrogen bonding, and a harmonic potential that represents the stacking interaction for DNA duplexes attached to Cy3 and Cy5. Using an experimental melting temperatures set, collected from the literature, for this combination of DNA+Cy3/Cy5, we applied the PB mesoscopic model to describe these parameters. The PB model is a statistical physics model that allows us to obtain some properties of the DNA molecule, by calculating the canonical partition function. Our results for Cy3 and Cy5 show values which are similar to AT base pair in DNA. This confirms that Cy3 and Cy5 links to DNA like an extra base pair, as was suggested from nuclear magnetic resonance measurements. Another problem that we dealt with was the question if the mesoscopic model could serve as predictor for fluorescence intensity of Cy3 and Cy5 in DNA. To this end, we used another dataset of microarray intensities related to Cy3 and Cy5 coupled at 5' terminal of the DNA molecule. The set consists of 1024 DNA sequences, synthesized in an uniform way, with fluorescence intensity data. We calculated the displacement of base pairs in the direction of hydrogen bonds, called average opening, that characterizes the denaturation process of DNA double helix. The values obtained for this displacement were correlated to fluorescence intensities. We correlated these data to average openings for varied conditions and different parameters, and we found a high correlation. Then we developed a program to maximize the correlation varying the mesoscopic model parameters. The results obtained for the denaturation temperatures parametrization and the high correlation for fluorescence intensities show that the mesoscopic model is an appropriate tool to optimize DNA probes.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O fenômeno das fake news ganhou visibilidade atualmente no mundo inteiro. Nota-se tais construções de falsificações em jornais e mídias digitais diversas. Pesquisadores sobre o assunto apontam uma “era de pós-verdade” como a responsável pelo crescimento do fenômeno. As fake news na área científica e médica têm gerado desconforto social devido ao impacto negativo em saúde pública. O letramento científico pode ser uma estratégia para combater o surgimento de fake news. Com o objetivo de trabalhar conteúdos curriculares sobre a Febre Amarela e a sua prevenção, promovendo o letramento científico, o presente trabalho traz uma proposta atual de abordagem desse assunto. Tomando como ponto de partida informações presentes em fake news, desenvolveu-se uma sequência didática com viés investigativo, na qual alunos de ensino médio analisaram diferentes textos para solucionar um problema: quais informações são científicas e quais são falsificações, incorreções e/ou equívocos científicos. Nessa sequência didática, os alunos, dentro do trabalhado em grupo, puderam participar de discussões; construir coletivamente novos conhecimentos; sistematizar e testar conhecimentos com as produções de texto e as questões de avaliação formativa; e desenvolver um material de divulgação contra as fake news trabalhadas. As aprendizagens atitudinal e procedimental foram observadas em todos os momentos da sequência didática, através da participação, das discussões, dos textos e materiais produzidos. Tal aprendizagem pode contribuir para formação de alunos com um perfil mais investigativo, autônomo, cético e crítico. Assim, espera-se contribuir com a formação de estudantes menos vulneráveis e mais capazes de lidar com o fenômeno das fake news. The phenomenon of fake news has become visible worldwide today. It is remarkable the presence nowadays of such falsified versions in newspapers and diverse digital medias. Researchers on the subject point to a "post-truth era" as responsible for the growth of the phenomenon. Fake news in the scientific and medical area has generated social discomfort due to the negative impact on public health. Scientific literacy can be a strategy to combat the emergence of fake news. With the objective of working on curricular contents on Yellow Fever and its prevention, promoting the scientific literacy, the present work presents a current proposal to approach this subject. Taking as a starting point the information presented in fake news, a didactic sequence was developed with investigative approach, in which high school students analyzed different texts to solve a problem: which information is scientific and what is false, misrepresentation and / or scientific misunderstanding. In this didactic sequence, the students were grouped, and the participation in discussions; collectively construction of new knowledge; systematization and challenge of the knowledge was stimulated by demanding text productions and training assessment questions. Attitudinal and procedural learning were observed at all moments of the didactic sequence, through participation, discussions, texts and materials produced. Such learning can contribute to the formation of students with a more investigative, autonomous, skeptical and critical profile. Therefore, may increase the probability to have students less vulnerable and more capable of properly dealing with the fake news phenomenon.

Lesões não reparadas no DNA, quantidades limitadas de dNTPs ou estresse topológico causado pela transcrição do DNA podem diminuir ou parar a progressão da forquilha de replicação, o que é conhecido como estresse replicativo. A DNA topoisomerase 3α atua na dissolução das junções de Holliday durante a recombinação homóloga e a DNA topoisomerase 3β suprime o acúmulo dos R-loops formados durante a transcrição. Logo, estas enzimas podem prevenir o estresse replicativo. Uma vez que as forquilhas de replicação tenham parado o seu movimento, as células eucarióticas contam com as cinases ATM e ATR para coordenar as transições do ciclo celular, recrutar proteínas de reparo e regular a apoptose. Tanto os genes das topoisomerases 3α e 3β quanto das cinases ATM e ATR estão presentes no genoma dos tripanossomatídeos, contudo, as funções destas proteínas não estão claras no Trypanosoma cruzi, o parasito causador da doença de Chagas. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o papel destas enzimas durante o estresse replicativo em T. cruzi. Para analisar o envolvimento da topoisomerase 3α no reparo por recombinação homóloga, parasitos selvagens (WT) e nocautes (Topo3α KO e Topo3β KO) foram expostos à radiação gama. Apenas as células Topo3α KO não foram capazes de retomar o crescimento após o tratatamento, indicando a importância desta enzima durante essa via de reparo. Estas células também foram tratadas com drogas capazes de parar a forquilha de replicação. Em comparação aos parasitos WT e Topo3β KO, os parasitos Topo3α KO foram mais sensíveis ao tratamento com cisplatina, hidroxiureia e metil metano sulfonato (MMS). Entretanto, foi observado uma variação na sensibilidade das células Topo3α KO durante os tratamentos testados, o que indica o envolvimento de mais de uma via de reparo na resolução do estresse replicativo mediada pela topoisomerase 3α. Uma diferença similar também foi observada na célula deficiente em Rad51, a recombinase que atua na recombinação homóloga, o que corrobora a participação da topoisomerase 3α nesta via de reparo. Para estudar a função das cinases ATM e ATR, epimastigotas selvagens da cepa CL Brener foram transfectados com um cassete de deleção, o que permite a geração de parasitos heminocautes para os genes alvos. Após a transfecção foram corretamente selecionados parasitos com níveis reduzidos de ATM. O estudo destas células permitirá uma maior compreensão dos mecanismos envolvidos na resposta à quebra de fita dupla em T. cruzi. Unrepaired DNA damage, limited concentration of free dNTPs, or topological stress caused by DNA transcription may slow or stall the replication fork progression, which is known as replicative stress. DNA topoisomerase 3α dissolutes the Holliday junctions during homologous recombination and DNA topoisomerase 3β suppresses the accumulation of R-loops formed during transcription. Therefore, these enzymes can prevent replicative stress. Once replication forks have stopped their movement, eukaryotic cells rely on ATM and ATR kinases to coordinate cell cycle transitions, recruit repair proteins, and regulate apoptosis. Both topoisomerase 3α and 3β genes as well as ATM and ATR kinases are present in the trypanosomatid genome, but the functions of these proteins are unclear in Trypanosoma cruzi, the parasite that causes Chagas disease. Thus, the present work aimed to evaluate the role of these enzymes during the replicative stress in T. cruzi. To analyze the involvement of topoisomerase 3α in the homologous recombination repair, wild type parasite (WT) and knockout parasites (Topo3α KO and Topo3β KO) were exposed to gamma radiation. Only Topo3α KO cells were unable to resume growth after treatment, indicating the importance of this enzyme during this repair pathway. These cells were also treated with drugs that halt the replication fork. Topo3α KO parasites were more sensitive to treatment with cisplatin, hydroxyurea and methyl methane sulfonate (MMS) than WT and Topo3β KO parasites. However, it was observed a variation in the sensitivity of Topo3α KO cells during the treatments tested, which indicates the involvement of more than one repair pathway in topoisomerase 3α-mediated replicative stress resolution. A similar difference was also observed in the Rad51 deficient cells, the recombinase that acts on homologous recombination, which corroborates the participation of topoisomerase 3α in this repair pathway. To study the function of ATM and ATR kinases, wild type epimastigotes of CL Brener strain were transfected with a deletion cassette, which allows the generation of single knockout parasites for the target genes. After transfection, parasites with reduced ATM levels were correctly selected. The study of these cells will allow a better understanding of the mechanisms involved in the DNA double strand break response in T. cruzi.

As proteínas evoluem ao longo do tempo, devido ao acúmulo de mutações, inserções e deleções nos genes que as codificam. Posições fortemente conservadas geralmente referem-se a resíduos que são estritamente necessários para a estrutura da proteína ou para sua função. A metodologia DRCN (Decomposition of Residue Coevolution Networks) permite estudar coevolução de resíduos em famílias de proteínas. Para tanto, consiste em cinco etapas básicas: filtragem do alinhamento, cálculo de correlações, decomposição da rede, geração de arquivos de visualização auxiliares e anotação de posições por busca automática no UniProt. As cisteíno proteases são um grande e diverso grupo de enzimas que pertencem ao clã CA e à família C1 (família da papaína) e podem ser encontradas em todos os animais e reinos de plantas bem como em muitos vírus e organismos procariotas. O presente trabalho tem como objetivo analisar e discutir a importância dos resíduos correlacionados e conservados da família das cisteíno proteases a partir do alinhamento múltiplo de sequências. Para tanto utilizamos, o software PFSTATS, que emprega a metodologia DRCN. Foram encontrados 34 resíduos correlacionados dispostos em 5 comunidades de resíduos que coevoluem. A comunidade 1 é a maior comunidade, sendo formada por 22 resíduos que coevoluem tanto por questões estruturais, como por exemplo Cys22 e Cys63 e Cys56 e Cys101, que realizam pontes dissulfeto; quanto por questões funcionais, como Pro2, Phe28, Gly35 e Tyr89, que se localizam em sítios alostéricos preditos da cruzaína. A comunidade 2 é composta por 6 resíduos, dentre eles resíduos da díade catalítica, Cys25 e His162, e resíduos Gly23 e Gly65, que coevoluem por questões estruturais. As comunidades 3, 4 e 5 possuem apenas 2 resíduos cada. O resíduo Cys155 da comunidade 3 possui importância estrutural, bem como os resíduos Val13 e Lys181 (comunidade 4) e Gln51 (comunidade 5). Os resíduos da comunidade 5, Leu48 e Gln51 possuem importância funcional e o resíduo Ser55 (comunidade 3) ainda não apresenta sua função descrita na literatura. Também foram encontrados 10 resíduos que são altamente conservados evolutivamente nessa família. Enquanto alguns resíduos, incluindo os que compõem a díade catalítica (Cys25 e His162), são conservados por questões funcionais, outros o são por questões estruturais (Ser49, Gly168, Gly189 e Gly192). Proteins evolve over time, due to the accumulation of mutations, insertions and deletions in the genes that encode them. Highly conserved positions generally refer to residues that are strictly necessary for the structure of the protein or for its function. The DRCN (Decomposition of Residue Coevolution Networks) methodology allows the study of coevolution of residues in protein families. To do this, it consists of five basic steps: filtering the alignment, calculating correlations, decomposing the network, generating auxiliary visualization files and annotating positions by automatic search in UniProt. Cysteine proteases are a large and diverse group of enzymes belonging to the CA clan and the C1 family (papain family) and can be found in all animals and plant kingdoms as well as in many viruses and prokaryotes. The present work aims to analyze and discuss the importance of correlated and conserved residues of the cysteine protease family from the multiple sequence alignment. For this, we use the PFSTATS software, which employs the DRCN methodology. There were 34 correlated residues found in 5 coevoluted communities. Community 1 is the largest community, consisting of 22 residues coevolved by structural issues, such as Cys22 and Cys63 and Cys56 and Cys101, which carry disulfide bridges; as well as for functional issues, such as Pro2, Phe28, Gly35 and Tyr89, which are located in predicted allosteric sites of cruzain. Community 2 is composed of 6 residues, among them residues of the catalytic dyad, Cys25 and His162, and residues Gly23 and Gly65, which coevolve for structural reasons. Communities 3, 4 and 5 have only 2 residues each. The Cys155 residue of community 3 has structural importance, as well as residues Val13 and Lys181 (community 4) and Gln51 (community 5). The residues of community 5, Leu48 and Gln51 have functional importance and the residue Ser55 (community 3) still does not present its function described in the literature. Also 10 residues were found that are highly conserved evolutionarily in this family. While some residues, including those that make up the catalytic dyad (Cys25 and His162), are conserved for functional reasons, others are for structural reasons (Ser49, Gly168, Gly189 and Gly192).

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Os Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (HAPs), compostos orgânicos formados por anéis benzênicos fusionados, são contaminantes ambientais que ocorrem naturalmente durante a combustão de matéria orgânica como também pelo derramamento de petróleo e outros processos industriais. Existe uma grande diversidade de bactérias capazes de degradar os HAPs e as enzimas presentes na vias metabólicas podem ser utilizadas para remediar esses poluentes. O naftaleno é um dos HAPs mais tóxicos sendo utilizado como modelo no estudo de degradação desses compostos e, em P. putida G7 o metabolismo do naftaleno é um processo bem estudado. O complexo enzimático da naftaleno dioxigenase (NahA) atua na primeira reação da via de degradação desse contaminante e a NahA pertence a uma grande família de Rieske oxigenases que iniciam a degradação de diversos compostos aromáticos. Todavia, a busca por potenciais enzimas envolvidas na degradação de HAPs não está limitada à P. putida G7, sendo que diferentes fontes validadas podem ser incluídas para enriquecer os bancos de dados. Neste trabalho foi realizada a busca por proteínas homólogas a NahA com o intuito de se obter um complexo dioxigenase que atue sobre vários substratos aromáticos. As sequências gênicas das proteínas de Achromobacter xylosoxidans A8, denominadas de Aa, Ab, Ac e Ad foram selecionadas a partir de bases genômicas e metagenômicas de diferentes organismos. As proteínas recombinantes foram expressas separadamente em três componentes (Aa, Ab e AcAd) bem como co-expressas em conjunto e após a expressão, as células foram submetidas a lise celular para a liberação das proteínas e o extrato resultante foi imediatamente utilizado para a purificação por cromatografias de afinidade e de exclusão molecular. O processo de purificação com o sistema contendo o complexo dioxigenase (AaAbAcAd) foi o mais satisfatório e por isso, decidiu-se dar prosseguimento com essa amostra. As proteínas recombinantes foram identificadas por western blotting e por espectrometria de massa. Através dos ensaios de ensaios de espalhamento dinâmico de luz (DLS) as proteínas apresentaram-se, em solução, como monodispersas sendo Aa em forma dimérica e AcAd como hexamérica. A atividade enzimática do complexo dioxigenase foi demonstrada pelo consumo de NADH. A estrutura cristalográfica contendo as proteínas AcAd, foi resolvida a 1,35 Å e o modelo cristalográfico apresentou enovelamento α/β típico das Rieske oxigenases, com os domínios Rieske [2Fe-2S] e catalítico na subunidade alfa bem definidos, com exceção da presença do átomo de manganês mononuclear no sítio ativo, ao invés do ferro, metal conservado para as dioxigenases. Na unidade assimétrica, a molécula foi encontrada na forma de heterodímero αβ e através de operações de simetria cristalográfica observou-se a unidade biológica, na forma de heterohexâmero (α3β3). Os resíduos Cys-104, His-106, Cys-124 e His-127 no domínio Rieske e os resíduos His-232, His-237 e Asp-379 no domínio catalítico são conservados para todas as Rieske oxigenases sendo importantes para a catálise. Os resíduos não conservados presentes no sítio catalítico Leu-325, His-323, Val-375 e Ile-369 se mostraram importantes, podendo contribuir para a especificidade e acomodação de substratos. No modelo cristalográfico contendo o catecol, este apresentou-se ligado ao sítio ativo, interagindo com a Asn-226. Os resultados deste trabalho apresentam pela primeira vez estudos sobre as características estruturais em relação ao componente catalítico do complexo dioxigenase de Achromobacter xylosoxidans A8, os quais contribuem para estudos futuros sobre a identificação de resíduos-chave para catálise sobre diversos substratos. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs), organic compounds formed by fused benzene rings, are environmental contaminants that occur naturally during the combustion of organic matter as well as by oils spills and other industrial processes. There is a great diversity of bacteria capable of degrading the PAHs and the enzymes present in the metabolic pathways can be used for the bioremediation of these pollutants. Naphthalene is one of the most toxic HAPs being used as a model in the degradation study of these compounds and in P. putida G7 the metabolism of naphthalene is a well-studied process. The enzymatic complex of naphthalene dioxygenase (NahA) acts in the first reaction of the degradation pathway of this contaminant and NahA is a member of a large family of Rieske oxygenases which initiates the degradation of various aromatic compounds. However, the search for potential enzymes involved in the degradation of PAHs is not limited to P. putida G7, and different validated sources can be included to enrich the databases. In this work the search for proteins homologous to NahA was carried out in order to obtain a dioxygenase complex that could act on several aromatic substrates. The gene sequences of the dioxygenase complex proteins Aa, Ab, Ac and Ad from Achromobacter xylosoxidans A8 were selected from genomic and metagenomics databases of different organisms. Recombinants proteins were expressed separately in three components (Aa, Ab and AcAd) as well as co-expressed together and after the expression, cells were lysed for protein release and the resulting extract was immediately subjected to purification by affinity chromatography followed by a size exclusion chromatography. The purification process with the system containing the dioxygenase complex (AaAbAcAd) was the most satisfactory and therefore it was decided to proceed with this sample. Recombinant proteins were identified by western blotting and mass spectrometry. Dynamic light scattering (DLS) assays with the samples showed the proteins presented in solution as monodisperse, with Aa as monomeric and AcAd as hexameric forms.The enzymatic activity of the complex was measured by the NADH consumption. Crystallographic structure of the AcAd proteins was solved at 1.35 Å and the crystallographic model presented an α/β folding typical of the Rieske oxygenases, with the well-defined Rieske [2Fe-2S] and catalytic domains in the alpha subunit, except for the presence of the mononuclear manganese in the active site, rather than iron, a conserved metal of the dioxygenases. In the asymmetric unit, the molecule was found in the form of αβ heterodimer and with crystallographic symmetry operations the biological unit was observed, in the form of heterohexamer (α3β3). Cys-104, His-106, Cys-124 and His-127 residues in the Rieske domain and His-232, His-237 and Asp-379 in the catalytic domain are conserved residues for all Rieske oxygenases being important for catalysis. The non-conserved residues present in the catalytic site Leu-325, His-323, Val-375 and Ile-369 proved to be important and could contribute to the specificity and accommodation of substrates. In the crystallographic model containing catechol, it was bound to the active site, interacting with Asn-226. The results of this work present, for the first time, studies of structural characteristics concerning the catalytic component of the dioxygenase complex from Achromobacter xylosoxidans A8, which can contribute for future studies on the identification of key residues for catalysis on several substrates.

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