Dynamics and Energetics of a Bromodomain in complex with bromosporine from Leishmania donovani

Leishmaniasis continues to be a neglected tropical disease, affecting people and animals and causing significant economic losses. Therefore, there is interest in the study and evaluation of new drug targets. In fact, it has been shown that by interfering with lysine-reading proteins such as bromodomain (BMD) there is a decrease in parasite survival. In this study, we researched the dynamics and energetics of the Leishmania donovani BMD in complex with bromosporin, which is considered to be a pan-inhibitor of BMDs, with the aim of understanding the molecular recognition mechanism. Molecular dynamics (MD) and non-equilibrium free energy calculation guided by steered molecular dynamics (SMD) simulations showed that the BMD has three flexible amino acid regions and bromosporin exhibiting various recognition states during the interaction. These results corroborate the promiscuity of bromosporin for energetically favourable sites, with the possibility of expanding its inhibition to other bromodomains. Furthermore, these results suggest that Van der Waals interactions have more relevance for complex recognition and residues ASN-87 and TRP-93 are key in forming hydrophobic and H-bond interactions, respectively. This research provides new insights for understanding the recognition mechanism, dynamics and energetics of the complex for the development of new therapeutic strategies.

La leishmaniasis sigue siendo una enfermedad tropical desatendida, que afecta a personas y animales y causa importantes pérdidas económicas. De ahí el interés por estudiar y evaluar nuevas dianas farmacológicas. De hecho, se ha demostrado que al interferir con proteínas lectoras de lisina como el bromodominio ("bromodomain", BMD) se produce una disminución de la supervivencia del parásito. En este artículo estudiamos la dinámica y la energética del BMD de Leishmania donovani en complejo con bromosporina, que se considera un pan-inhibidor de BMD, con el objetivo de comprender el mecanismo de reconocimiento molecular. Las simulaciones de dinámica molecular (DM) y el cálculo de energía libre de no-equilibrio guiado por dinámica molecular de estiramiento (DMS) mostraron que BMD tiene tres regiones de aminoácidos flexibles y la bromosporina presenta varios estados de reconocimiento durante la interacción. Estos resultados corroboran la promiscuidad de la bromosporina por sitios energéticamente favorables, siendo posible expandir su inhibición a otros bromodominios. Además, los resultados sugieren que las interacciones de Van der Waals tienen más relevancia para el reconocimiento del complejo y los residuos ASN-87 y TRP-93 son clave en la formación de interacciones hidrofóbicas y de puentes de hidrógeno, respectivamente. Esta investigación proporciona nuevos conocimientos para comprender el mecanismo de reconocimiento molecular, la dinámica y la energética del complejo para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas.

A leishmaniose continua a ser uma doença tropical negligenciada, que afeta os seres humanos e os animais e causa perdas econômicas significativas. Daí o interesse em estudar e avaliar novos alvos de medicamentos. De fato, a interferência com proteínas leitoras de lisina, como o bromo domínio ("bromodomain", BMD), tem demonstrado diminuir a sobrevivência do parasita. Neste trabalho, estudamos a dinâmica e a energética do BMD de Leish-mania donovani em complexo com a bro-mosporina, considerada um pan-inibidor da BMDs, com o objetivo de compreender o mecanismo de reconhecimento molecular. As simulações de dinâmica molecular (MD) e cálculo de energia livre de não-equilíbrio guiada por dinâmica molecular esticamento (MDS) mostraram que o BMD tem três regiões de aminoácidos flexíveis e que a bromosporina apresenta vários estados de reconhecimento durante a interação. Esses resultados corroboram a promiscuidade da bromosporina para locais energeticamente favoráveis, possibilitando a expansão de sua inibição para outros bromodomínios. Além disso, os resultados sugerem que as interações de Van der Waals são mais relevantes no momento do reconhecimento do complexo e os resíduos ASN-87 e TRP-93 são fundamentais na formação de interações hidrofóbicas e de ligações de hidrogênio, respectivamente. Essa pesquisa fornece novos insights para compreender o mecanismo de reconhecimento, a dinâmica e a energética do complexo para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas.

Análise da energia de superfície de fios ortodônticos de diferentes ligas submetidas a exposição de ácidos / Surface energy analysis of orthodontic wires from different alloys subjected to acid exposure

O objetivo deste estudo foi avaliar in vitro a energia de superfície livre e rugosidade de superficie de ligas metálicas sob desafios de soluções ácidas. Para o estudo foram utilizados 270 corpos de prova representados por segmentos de fios retangulares de 0,019" x 0,025" - 3 marcas comerciais (GAC, American Orthodontics e Orthoclassic) foram divididas em 3 grupos de diferentes soluções sendo 90 para água deionizada, 90 para ácido cítrico e 90 para ácido fosfórico, dentro dos grupos de solução dividiu-se em 30 de aço inoxidável, 30 de níquel titânio e 30 titânio molibdênio. Cada grupo de análise (n=10) foi imerso em meio a cada solução por 72 horas a 37º C e agitação de 130 rpm. A análise de ESL foi avaliada através do dispositivo goniômetro para interpretação do ângulo de contato avaliando a variável. As médias foram submetidas ao teste ANOVA e as comparações ao Tukey a 5% de significância. A superfície da liga de TMA apresentou maior valor de energia de superfície (p<0,001). Concluiu-se que a liga de TMA apresentou maior energia de superfície e o desafio de ácido cítrico provocou as maiores alterações(AU)

The objective of this study was to evaluate in vitro the free surface energy and surface roughness of metallic alloys under challenges of acid solutions. For the study, 270 pieces represented by 0.019 "x 0.025" rectangular strands were used - 3 commercial brands (GAC, American Orthodontics and Orthoclassic) were divided into 3 groups of different solutions, 90 for deionized water, 90 for acid citric acid and 90 to phosphoric acid, within the solution groups was divided into 30 stainless steel, 30 nickel titanium and 30 titanium molybdenum. Each assay group (n = 10) was immersed in each solution medium for 72 hours at 37 ° C and shaking at 130 rpm. The ESL analysis was evaluated through the goniometer device for the interpretation of the contact angle evaluating the variable. The means were submitted to the ANOVA test and the Tukey comparisons at 5% significance. The surface of the TMA alloy had a higher surface energy value (p <0.001). It was concluded that the TMA alloy presented higher surface energy and the citric acid challenge caused the greatest changes(AU)

Garlic: kinetic drying and thermodynamic properties / Alho: cinética de secagem e propriedades termodinâmicas

Dehydrated garlic is an importance spice in pre-cooked and processed food products, but studies of the drying variables of this product are scarce. Thus, this work aimed to model and study the kinetics of garlic drying at three different temperatures (40, 50 and 60 °C) and analyze the thermodynamic parameters during the process. The drying was analyzed using pre-established mathematical models for agricultural products and equations that describe the thermodynamics of product dehydration. The best mathematical adjustment for all drying temperatures was the Midilli equation. The moisture ratio was seen to decrease during the process for all situations. The effective diffusivity increased with increasing temperature. The enthalpy change was positive during the process and decreased with increasing temperature. The study entropy was negative, indicating a non-spontaneous reaction. In addition, the Gibbs free energy increased with increasing drying temperature. The thermodynamic standards were satisfactory and correctly described the moisture loss by the garlic samples.

O alho desidratado é um tempero de suma importância em produtos pré-cozidos e processados, no entanto, o estudo das variáveis de secagem desse produto é escasso. Diante disso, objetivou-se com esse trabalho estudar a cinética e a modelagem da secagem de alho, em três temperaturas distintas (40, 50 e 60 °C), e analisar os parâmetros termodinâmicos durante o processo. O estudo da secagem foi feito por meio de modelos matemáticos pré-estabelecidos para produtos agrícolas e por equações que descrevem a termodinâmica da desidratação de produtos. O melhor ajuste matemático foi à equação de Midilli para todas as temperaturas de secagem. A razão de umidade apresentou-se decrescente durante o processo para todas as situações. A difusividade efetiva aumentou com o aumento da temperatura. A variação de entalpia apresentou-se positiva durante o processo de secagem e diminui com o aumento da temperatura. A entropia estudada foi negativa, indicando uma reação não-espontânea. E a energia livre de Gibbs aumentou com a elevação da temperatura de secagem. Os padrões termodinâmicos foram satisfatórios e descreveram como ocorreu a perda de umidade pelas amostras de alho.

Sanitização de cenoura minimamente processada com nanopartículas de prata / Sanitization of minimally processed carrot with silver nanoparticles

A produção de cenoura em grande escala na região de Rio Paranaíba coloca essa região em posição de destaque no cenário nacional. No entanto, é relatado que ocorre significativa quantidade de sobras após a colheita. O aproveitamento do material descartado na cadeia de alimentos pode se concretizar pelo processamento mínimo, como uma alternativa de agregação de valor. A etapa de sanitização é de extrema importância durante a produção de vegetais minimamente processados. Nesse contexto, objetivou-se estudar o efeito antimicrobiano de nanopartículas de prata na sanitização de cenoura minimamente processada, obtida a partir do aproveitamento das sobras de cenouras da colheita da cidade de Rio Paranaíba, bem como o estudo da termodinâmica de adesão de diferentes estirpes bacterianas na superfície da cenoura sanitizada. Observou-se que as nanopartículas de prata (6mg L^-1)apresentaram bons resultados, quando comparadas aos sanitizantes hipoclorito de sódio (100mg L^-1) e dicloroisocianurato de sódio (150mg L^-1), na descontaminação da cenoura minimamente processada sobre microrganismos mesófilos aeróbios; Pseudomonasspp.; bactérias láticas; e coliformes a 35ºC. Verificou-se também que a superfície da cenoura apresenta características hidrofílicas que podem dificultar a adesão bacteriana. Esse fato foi confirmado na avaliação de termodinâmica de adesão, que foi desfavorável paraStaphylococcus aureus, Escherichia colie Listeria innocua, sendo mais desfavorável para as interações envolvendo as superfícies de cenoura sanitizadas com nanopartículas de prata.

The carrot production on a large scale in the region of Rio Paranaiba places the region in a prominent position on the national scene. However, it is reported that a significant amount of scraps occurs after harvest. The use of discarded material in the food chain can be realized by minimal processing, as an alternative of adding value. A sanitization step is very important during the production of minimally processed vegetables. In this context, this research aimed to study the antimicrobial effect of silver nanoparticles in the sanitization of minimal processing carrot from discarded carrot harvested at Rio Paranaiba city, as well as study the thermodynamics adhesion for different bacterial strains in sanitized carrot surface. It was observed that silver nanoparticles (6mg L^-1) showed good results when was compared to sodium hypochlorite (100mg L^-1) and sodium dichloroisocyanurate (150mg L^-1) in reducing populations of aerobic mesophilic microorganism;Pseudomonasspp. lactic acid bacteria and coliforms at 35ºC present in carrot. It was also found that the surface of carrot has hydrophilic characteristics which can prevent bacterial adhesion. This fact was confirmed that thermodynamic evaluation of adhesion that was unfavorable for Staphylococcus aureus, Escherichia coliand Listeria innocua, and more thermodynamically unfavorable for interactions involving carrot surfaces sanitized with silver nanoparticles.

Desenvolvimento de um revestimento bioativo de alta adesão para aplicações em Implantodontia / Development of a high adhesion bioactive coating for implant dentistry purposes

Revestimento bioativo de alta adesão foi obtido por modificações físico-químicas na superfície do titânio para formar estruturas de multicamadas contendo TiO2 e fosfatos de cálcio Ca/P. Medidas de tração foram realizadas para quantificar as forças de interfaces, observadas perto de 10 MPa. A ativação das superfícies foi evidenciada por estimativas de energia livre, cujos efeitos são atribuídos tanto à difusão atômica quanto à polarização da superfície. Os testes mostraram a bioatividade e a qualidade da superfície para a aplicação tecnológica...

This paper reports the development of a high adhesion bioactive coating promoted by increasing titanium free surface energy. Through physical-chemical modifi cations, multilayer structures with titania (TiO2) and calcium phosphates (Ca/P) were formed. Adhesion strength measurements were performed to quantify the interfacial force aspects and results were near 10MPa. Surface activation was evidenced by free energy estimates, with results attributed to the atomic diffusion process. The bioactivity tests showed the quality of this surface for technological applications...

Influence of Mg2+ ions on the interaction between 3,5-dicaffeoylquinic acid and HTLV-I integrase / Influencia de los iones Mg+2 sobre la interacción entre el ácido 3,5- dicafeoilquínico y la integrasa del HTLV-I / Influência dos íons Mg2+ sobre a interação entre o ácido 3,5-dicafeoilquínico e a integrase do HTLV-I

Objective. Using molecular simulation, we studied the influence of Mg2+ ions on the binding mode of HTLV-I Integrase (IN) catalytic domain (modeled by homology) with the 3,5- Dicaffeoylquinic Acid (DCQA). HTLV-I Integrase homology model was built using template-like crystallographic data of the IN catalytic domain solved for Avian Sarcoma Virus (VSA, pdb: 1VSD). Materials and methods. In order to analyze the role of Mg2+ in the interaction or coupling between 3,5-DCQA and Integrase, three models were created: i) in the absence of Mg2+ ions, ii) with a Mg2+ ion coordinated at Asp15 and Asp72 and iii) model with two Mg2+ ions coordinated at Asp15-Asp72 and Asp72-Glu108. Coupling force and binding free energy between 3,5-DCQA and HTLV-I IN were assessed in the three models. Results. The lowest docking score and free energy binding were obtained for the second model. Mg2+ ion strongly affected the coupling of the inhibitor 3,5-DCQA with HTLV-I catalytic domain of Integrase, thus revealing a strong interaction in the ligand-protein complex regardless of the ligand-catalytic interaction sites for all three models. Conclusion. Altogether, these results strengthen the hypothesis that the presence of one Mg2+ ion could enhance the interaction in the complex by decreasing free energy, therefore increasing the affinity. Moreover, we propose 3,5-DCQA as an important pharmacophore in the rational design of new antiretroviral drugs.

Objetivo: Usando simulación molecular, estudiamos la influencia de los iones Mg2+ en la interacción del dominio catalítico de la integrasa HTLV-I (IN) (modelado por homología) con el ácido 3,5-Dicafeoilquínico (DCQA). Materiales y métodos. El modelo por homología de la HTLV-I IN fue construido usando como molde la estructura cristalina de la IN del virus del sarcoma aviar (VSA, pdb: 1VSD). Para analizar el rol de los iones Mg2+ en la interacción con el DCQA y la integrasa, tres modelos fueron creados: i) en ausencia de iones Mg2+, ii) con un ion Mg2+ coordinado con Asp15 y Asp72 y iii) con dos iones Mg2+ coordinados con Asp15-Asp72 y Asp72-Glu108. Las fuerzas de interacción y la energía libre de unión entre el DCQA y la HTLV-I IN fueron calculadas en los tres modelos. Resultados. El puntaje más bajo en el docking y la menor energía libre fueron obtenidos para el modelo con un solo ion de Mg2+. El Mg2+ afecta fuertemente el acoplamiento del inhibidor DCQA con el dominio catalítico de la HTLV-I IN, revelando una fuerte interacción entre el complejo ligando-proteína que es independiente del sitio catalítico de los tres modelos usados. Conclusión. Los resultados sugieren que la presencia de un ion de Mg² + podría incrementar la interacción en el complejo debido a la disminución de la energía libre, intensificando así la afinidad. Por lo que, proponemos al DCQA como farmacóforo para el diseño de drogas antiretrovirales.

Objetivo. Usando simulação molecular, estudamos a influência dos íons Mg2+ na interação do domínio catalítico da integrase HTLV-I (IN) (modelado por homologia) com o ácido 3,5-dicafeoilquínico (3,5-diCQA). Materiais e métodos. O modelo de homologia da HTLV-I IN foi construído utilizando como fôrma a estrutura cristalina da IN de vírus do sarcoma aviário (VSA, pdb: 1VSD). Para analisar o papel dos íons Mg2+ na interação com o 3,5-diCQA e a integrase, três modelos foram criados: i) na ausência de íons Mg2+, ii) com um íon Mg2+ coordenado com Asp15 e Asp72 e, iii) com dois íons Mg2+ coordenados com Asp15-Asp72 e Asp72-Glu108. As forças de interação e a energia livre de ligação entre o 3,5-diCQA e a HTLV-I IN foram calculadas nos três modelos. Resultados. A pontuação mais baixa no docking e a menor energia livre foram obtidas para o modelo com um único íon de Mg2+. O Mg2+ afeta fortemente o acoplamento do inibidor 3,5-diCQA com o domínio catalítico da HTLV-I IN, revelando uma forte interação entre o complexo ligando-proteína que é independente do sítio catalítico dos três modelos utilizados. Conclusão. Os resultados sugerem que a presença de um íon Mg2+ poderia aumentar a interação no complexo devido à diminuição da energia livre, aumentando assim a afinidade. Assim, propomos ao 3,5-diCQA como farmacóforo para a fabricação de medicamentos antirretrovirais.