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Submitted by Antoniel Augusto Severo Gomes (antoniel.gomes@unesp.br) on 2019-09-26T21:04:00Z No. of bitstreams: 2 Antoniel_A._S._Gomes-Tese-BGA-Parcial.pdf: 8330449 bytes, checksum: 3ccdb57c312dca93aff96b40f534e93d (MD5) Antoniel_A._S._Gomes-Tese-BGA.pdf: 53301098 bytes, checksum: 79735538110bf31ff1fb985ba2cd5bfe (MD5) Approved for entry into archive by ROSANGELA APARECIDA LOBO null (rosangelalobo@btu.unesp.br) on 2019-09-30T13:44:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gomes_aas_dr_bot_par.pdf: 53163720 bytes, checksum: 37484200626ab49924f0b9a1423b9c71 (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-30T13:44:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gomes_aas_dr_bot_par.pdf: 53163720 bytes, checksum: 37484200626ab49924f0b9a1423b9c71 (MD5) Previous issue date: 2019-08-01 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Acidentes ofídicos são considerados um problema de saúde pública global, dada sua alta ocorrência de mortes, onde alguns casos resultam em sequelas irreparáveis, deixando o indivíduo desabilitado por toda a vida. Somente no Brasil, em média 20 mil mortes ao ano são registradas. Desta forma, alguns pesquisadores têm buscado estudar a estrutura-função de componentes dos venenos de serpentes peçonhentas à fim de desenvolver alternativas terapêuticas para esse problema de grande interesse médico. Um dos componentes que tem recebido atenção nas últimas décadas é a BthTX-I, uma proteína PLA2s-homóloga não catalítica, devido seu efeitos farmacológico notadamente miotóxico. Embora diversas técnicas tenham sido empregadas na compreensão do mecanismo de ação dessas proteínas, o conhecimento nessa área permanece controverso, tornando-se necessário a continuidade de estudos. O estudo estrutural e computacional de proteínas constitui uma alternativa viável para identificar as várias conformações de uma dada proteína, bem como seu comportamento dinâmico. Sendo assim, o presente trabalho buscou aplicar métodos computacionais, como simulação de MD, análise de Modos Normais (NM) e Dinâmica Molecular excitada por Modos Normais (MDeNM) à BthTX-I em pH ácido ou básico e nativa ou em complexo com o α-tocoferol – molécula tida como ativadora alostérica – na descrição do seu espaço conformacional, buscando compreender os aspectos estruturais do seu mecanismo de ação. Além disso, foram empregadas técnicas em solução, como Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS), a fim de compreender o estado oligomérico da proteína frente ao α-tocoferol. Os resultados de MD mostraram que a BthTX-I possui estabilidade dimérica em pH neutro/básico. Já os experimentos de MDeNM mostraram que esta técnica é mais eficiente que a MD para descrever o espaço conformacional da BthTX-I, especialmente quando movimentos de alta amplitude são desejados, graças à sua combinação com os modos normais, causando altas alterações conformacionais do sítio de Ruptura de Membrana (MDiS), sendo exposto para o solvente e se aproximando do plano de sulfato que mimetiza a membrana celular. Tal movimento é altamente relacionado com a descrição dos ângulos de Euler, sugerindo que a exposição do MDiS é resultado de alterações da estrutura quaternária da BthTX-I. A liberdade do MDiS pode ser explicada pela perturbação da sua interação com a Hélice-I da BthTX-I causada pela presença do α-tocoferol, definindo assim uma característica importante para um ativador alostérico. Por fim, os experimentos de DLS reforçaram o caráter oligomerizante do α-tocoferol frente a BthTX-I, uma característica chave para a miotoxicidade dessa classe de proteínas. Ophidian accidents constitute a global public health problem due its high mortality, with some cases leading to permanent sequels. In Brazil, around 20 thousand deaths are registered. Therefore, researchers have been studying the snake venom composition in order to develop therapeutic alternatives to this medical problem. Some components from snake venom are highlighted in the past decades, as BthTX-I, a non-catalytic PLA2s-homologous protein, due its many pharmacological effects, notably myotoxic. Although many techniques have been employed to better understand the molecular mechanism of action for these proteins, this knowledge remains controversial, emphasizing the need to progress this field. The structural and computational study of proteins is a valuable tool to access the various conformations of a given protein, as well its dynamical behavior. Thus, the present work applied computational methods as MD, Normal Modes (NM) analysis and Molecular Dynamics with excited Normal Modes (MDeNM) to BthTX-I in acidic or basic pH and unbound or bound to α-tocopherol – a molecule identified as an allosteric activator – in order to describe the conformational space of this protein and determine the structural aspects of its mechanism of action. Further, biophysical experiments as Dynamic Light Scattering (DLS) were employed in order to comprehend the oligomeric form of BthTX-I with or without α-tocopherol. MD simulations showed that dimeric form of BthTX-I is stable when in neutral/basic pH conditions. MDeNM showed as a better tool to describe the conformational space of BthTX-I, specially when high amplitude movements are desired, due its mixing with normal modes, leading to high conformational changes of the Membrane-Disruptin site (MDiS), which were exposed to the solvent and approximated to the sulphate plane that mimics the cell membrane surface. This movement is highly related with the Euler angle description, suggesting that the MDiS exposure is result of quaternary movements of BthTX-I. The liberty of MDiS might be explained due the perturbation of its interaction with Helix-I of the protein caused by the presence α-tocopherol, describing an important feature that defines an allosteric activator. Furthermore, DLS experiments reinforced the ability of α-tocopherol to induce the BthTX-I oligomerization, a key property for myotoxicity for this class of proteins. CAPES: 001

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior NiTi (nitinol) é uma liga com efeito memória de forma (EMF), o EMF é um termo utilizado para descrever a capacidade de certos materiais, depois de deformados plasticamente, voltarem às suas formas originais por aquecimento. Ligas com essa propriedade são empregadas em vários setores da indústria metalúrgica, que vão desde aeroespacial, eletrônica, construção, Robótica e Bioengenharia. Podem ser utilizadas em conectores, sensores, dispositivos de segurança e muitas outras aplicações. Este trabalho foi divido em duas partes: utilizando os parâmetros do potencial TBSMA, energia de coesão, parâmetros de rede em T=0K, para a fase B2 NiTi, retirados do trabalho do Liu e colaboradores, estudamos a formação de nano os com simulações via Dinâmica Molecular (DM) em duas fases especí cas da liga de NiTi: a fase de alta temperatura B2 cúbica (austenítica) e a fase de baixa temperatura B19 monocíclica (martensítica), alongando o sistema em diferentes direções cristalográ cas; ajustamos os parâmetros do potencial TB-SMA para a liga NiTi na fase B19', calculando (via método de Parrinello- Rahman) a variação do volume e da entalpia do sistema com a temperatura, obtendo a temperatura de fusão com ótima concordância com valor experimental e comprovando a e cácia do potencial utilizado. Apresentamos resultados das energias do estado fundamental e a estabilidade mecânica relativa as fases B2, B19, B19' e BCO, bem como as transições de fase ocorridas sob tensão mecânica e os parâmetros de rede para cada uma dessas fases. Vimos que é necessário uma tensão xz = 0.38 GPa para estabilizar a fase B19'. Também determinamos as constantes elásticas e os parâmetros elásticos macroscó- picos (módulos de bulk, limites de Reuss e Voigt) para a fase B19' de NiTi. Os resultados estão em ótima concordância com dados experimentais. NiTi (Nitinol) is an alloy with shape memory e ect (SMA), the SMA is a term used to describe the ability of some materials after having been deformed plastically, back to its original shape by heating. Metallic materials that have this interesting property are employed in various sectors of the metallurgical industry, ranging from aerospace, electronics, construction, Robotics and Bioengineering. This type of material can be used in connectors, sensors, safety devices, and many other applications. This study was divided into two parts: using the parameters the potential TB-SMA, energy choesion, lattice parameters at T=0K, for the phase B2 NiTi, removed from Liu et al work, we studied the formation of nanowires with means molecular dynamics (MD) simulations at two speci c stages of NiTi alloy: a high-temperature phase B2 cubic (austenitic) and phase B19 monocyclic low temperature (martensite), extending the system in di erent crystallographic directions; adjust the TB-SMA potential parameters for the NiTi alloy in B19' phase, calculating (by method Parrinello-Rahman) the volume variation and the enthalpy of the system to temperature, obtaining the melting temperature with excellent agreement with experimental value and proving the e ectiveness of potential use. We present results of the energy of the ground state and the mechanical stability relative B2, B19, B19' and BCO phases, as well as phase transitions observed under mechanical tension and the network parameters for each of these phases. We saw that a voltage is necessary xz = 0.38 GPa to stabilize the B19' phase. Also determine the elastic constants and the macroscopic elastic parameters (bulk modules, limits Reuss and Voigt) for phase B19' of NiTi. The results are in excellent agreement with experimental data.