Abstract The TKSAMC is a web server which calculates protein charge-charge interactions via the Tanford-Kirkwood Surface Accessibility model with the Monte Carlo method for sampling different protein protonation states. The optimization of charge-charge interactions via directed mutations has successfully enhanced the thermal stability of different proteins and could be a key to protein engineering improvement. The server presents the electrostatic free energy contribution of each polar-charged residue to protein native state stability. The server also indicates which residues contribute to destabilizing the protein native state with positive energy and the side chain exposed to solvent. This residue is a candidate for mutation to increase protein thermostability as a function of the chosen pH condition. The web server is freely available at UNESP (São Paulo State University - DF/IBILCE): http://tksamc.df.ibilce.unesp.br .

Mosquito-borne diseases have become a significant health issue in many regions around the world. For tropical countries, diseases such as Dengue, Zika, and Chikungunya, became epidemic in the last decades. Health surveillance reports during this period were crucial in providing scientific-based information to guide decision making and resources allocation to control outbreaks. In this work, we perform data analysis of last Chikungunya epidemics in the city of Rio de Janeiro by applying a compartmental mathematical model. We estimate the “basic reproduction number” for those outbreaks and predict the potential epidemic outbreak of Mayaro virus. We also simulated several scenarios with different public interventions to decrease the number of infected people. Such scenarios should provide insights about possible strategies to control future outbreaks.

Recent experimental and computational studies have shown the influence of internal friction in protein folding dynamics. However, uncertainty remains over its molecular origin. α-spectrin experimental results indicate that R15 domain folds three orders of magnitude faster than its homologous R16 and R17. Such anomalous observations are usually attributed to the influence of internal friction on protein folding rates. To study this phenomenon, we carried out molecular dynamics simulations with structure-based Cα models, in which the folding process of α-spectrin domains was investigated by adding non-native interactions. The simulations take into account the hydrophobic and the electrostatic contributions separately. The folding time results have shown a qualitative agreement with experimental data. We have also investigated mutations in R16 and R17, and the simulation folding time results correlate with the observed experimental ones. We suggest that the origin of the internal friction emerges from a cooperativity effect of these non-native interactions.

Zika virus (ZIKV) is a threat to humanity, and understanding its neuroinvasiveness is a major challenge. Microcephaly observed in neonates in Brazil is associated with ZIKV that belongs to the Asian lineage. What distinguishes the neuroinvasiveness between the RNA lineages from Asia and Africa is still unknown. Here we identify an aspect that may explain the different behavior between the two lineages. The distinction between the two groups is the occurrence of an alternative protein NS1' (ZIKV-NS1'), which happens through a pseudoknot in the virus RNA that induces a ribosomal frameshift. Presence of NS1' protein is also observed in other Flavivirus that are neuroinvasive, and when NS1' production is suppressed, neuroinvasiveness is reduced. This evidence gives grounds to suggest that the ZIKV-NS1' occurring in the Asian lineage is responsible for neuro-tropism, which causes the neuro-pathologies associated with ZIKV infection, of which microcephaly is the most devastating. The existence of ZIKV-NS1', which only exists in the Asian lineage, was inferred through bioinformatic methods, and it has yet to be experimentally observed. If its occurrence is confirmed, it will be a potential target in fighting the neuro-diseases associated with ZIKV.