Ractopamine hydrochloride (RAC) is a β-agonist additive that has been used in many countries as a repartitioning agent, redirecting nutrients in order to increase leanness and decrease lipid deposition in pigs. Countries from the European Union and Asia question their safety, while American countries and Australia allow their controlled use as an additive added to the feed of pigs in the finishing phase. In Brazil, the Ministry of Agriculture, Livestock and Food Supply together with the national production sector, developed a Program called \"SplitSystem\" to ensure a safe product without RAC in order to meet international sanitary requirements. However, co-products used in animal feed may contain RAC, such as meat and bone meal (MBM), one of the main feed ingredients used in many countries which can partially replace soybean meal to lower costs. As the level of RAC in this protein source has not been established an experiment was under taken to examine the impact on pig tissues of increasing amounts of meat and bone meal (MBM) in four dietary groups: 0, 7, 14 and 21% w/w of MBM-containing RAC (53.5 µg kg-1) in the diet. The purpose was to verify if ractopamine residues remain in pig tissues (muscle, liver, kidneys, and lungs) and how much is eliminated through urine. To address these concerns, gilts were fed RAC via MBM daily, from weaning until slaughter. RAC was determined in muscle, liver, kidneys, and lungs with a limit of detection (LOD) = 0.15, 0.5, 0.5 and 1.0 µg kg-1, respectively), and no RAC residues were quantified above the limit of quantification (LOQ) = 0.5, 2.5, 2.5 and 2.5 µg kg-1, respectively). In urine, RAC concentration remained below 1.35 µg L-1. These values are below the maximum residue limits (MRLs) established by legislation. Therefore, MBM (53.5 µg kg-1 of RAC) can be used up to 21% in pig diets, however when considering restrictive markets, it is recommended not to use MBM. / O cloridrato de ractopamina (RAC) é um aditivo β-agonista que tem sido usado em muitos países para redirecionar nutrientes a fim de aumentar a deposição de tecido muscular e diminuição de lipídios em suínos. Países da União Européia e Ásia questionam sua segurança, enquanto os países da América e a Austrália permitem seu uso controlado como um aditivo adicionado à ração na fase de terminação em suínos. No Brasil, o Ministério da Agricultura, em conjunto com o setor produtivo nacional, desenvolveu um programa chamado \"SplitSystem\" para garantir um produto seguro sem RAC, a fim de atender aos requisitos sanitários internacionais. No entanto, os co-produtos utilizados na ração animal podem conter RAC, como farinha de carne e ossos (FCO), um dos principais ingredientes utilizados em muitos países para substituir parcialmente o farelo de soja, a fim de reduzir os custos de produção. Como o nível de RAC nessa fonte de proteína não foi estabelecido, um experimento foi conduzido para examinar o impacto sobre os tecidos suínos que receberam níveis crescentes de FCO, divididos em quatro grupos: 0, 7, 14 e 21% de FCO contendo 53,5 µg kg-1 de RAC, na dieta dos animais. O objetivo foi verificar se resíduos de RAC permanecem nos tecidos suínos (lombo, fígado, rim e pulmão) e o quanto é eliminado através da urina. Para atender a essas preocupações, as leitoas foram alimentadas com RAC via FCO diariamente, desde o desmame até o abate. A RAC foi determinada em lombos, rins, fígados e pulmões com um limite de detecção (LOD) = 0,15; 0,5; 0,5 e 1,0 µg kg-1, respectivamente, e nenhum resíduo de RAC foi quantificado acima do limite de quantificação (LOQ) = 0,5; 2,5; 2,5 e 2,5 µg kg-1, respectivamente. Na urina, a concentração de RAC permaneceu abaixo de 1,35 µg L-1. Estes valores são inferiores aos limites máximos residuais (LMRs) estabelecidos pela legislação. Concluindo que a FCO (53.5 µg kg-1 de RAC) pode ser utilizada com até 21% em rações para suínos, entretanto, ao considerar mercados restritivos, recomenda-se não usar a FCO.

Nesta monografia foram desenvolvidas metodologias sintéticas para a funcionalização das 2-(S)-isopropil-5-iodo-pirimidinonas, utilizando a reação de acoplamento cruzado de Suzuki-Miyaura e a reação de cicloadição azida-acetileno com cobre, através de estratégias simples e eficientes que permitiram a preparação de uma série de compostos com grande diversidade estrutural. Inicialmente descreve-se a síntese da 2-(S)-isopropil-5-iodo-pirimidinona (S)- 3, a partir da (S)-asparagina enantiomericamente pura 1, um aminoácido barato e de fácil acesso, produzindo na primeira etapa o 2-(S)-isopropil-peridropirimidinona-6- ácido carboxílico (2S,6S)-2, que reagindo com diacetoxiiodo benzeno/iodo e BF3.OEt2, gera a pirimidinona (S)-3. Em seguida, preparou-se uma série de 2-(S)-isopropil-5-aril-pirimidinonas (S)- 6a-q e 2-(S)-isopropil-5-alquinil-pirimidinonas (S)-7a-q, através da reação de acoplamento cruzado de Suzuki-Miyaura, sob catálise de paládio, utilizando aril- (4aq) e alquiniltrifluoroboratos de potássio (5a-q), respectivamente. Desta forma sintetizou-se uma variedade de pirimidinonas com alterações programadas de substituintes na posição 5 do anel, com rendimentos de 15% a 95%. Ainda a fim de obter algumas pirimidinonas com substituintes acetilênicos alquílicos 9a-f, utilizou-se a metodologia de acoplamento de Sonogashira. Em todos os casos obtiveram-se bons rendimentos. Dando sequência ao projeto, sintetizou-se as 2-(S)-isopropil-pirimidinonas funcionalizadas na posição C5 com anéis triazólicos substituídos na posição N1 (S)- 11a-k, através da reação de cicloadição azida-acetileno utilizando CuI como fonte de cobre e ondas ultra-sônicas como fonte de energia. Preparou-se diversos compostos, todos com rendimentos variando de 79% a 87% em 5 minutos de reação. Por último, através da redução da dupla ligação endocíclica dos compostos (S)-6a, 6b, 6g, 6l e 6n e posterior hidrólise utilizando radiação microondas proporcionou a obtenção de α-aril β-aminoácidos altamente enantioenriquecidos. / This monograph shows the development of a synthetic methodology for the functionalization of 2-(S)-isopropyl-5-iodo-pyrimidinones using either Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions or cycloaddition reactions of azide-acetylenes with copper, through a simple and efficient pathway enabling the preparation of a series of structurally diverse compounds. This paper begins by describing the synthesis of 2-(S)-isopropyl-5-iodopyrimidinones (S)-3, from enantiomerically pure (S)-asparagine 1. This inexpensive and readily available amino acid forms 2-(S)-isopropyl-perhidropyrimidinone-6- carboxylic acid (2S, 6S)-2, which is reacted with DIB / iodine and BF3·OEt2 to form pyrimidinone (S)-3. Using palladium-catalyzed Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions, a series of 2-(S)-isopropyl-5-arylpyrimidinones (S)-6a-q and 2-(S)-isopropyl-5- alkynylpyrimidinones (S)-7a-q were prepared using potassium aryl- (4a-q) and alkynyltrifluoroborates (5a-q), respectively. With this reaction, a variety of pyrimidinones with different substituents at position 5 of the ring were synthesized, with yields ranging from 15% to 95%. The Sonogashira coupling reaction was used to prepare pyrimidinones with alkyl acetylenic substituents (S)-9a-f, giving good yields in all cases. 2-(S)-Isopropylpyrimidinones were then functionalized in the C5 position with N1 (S)-11a-k substituted triazole rings. These functionalizations were performed by the cycloaddition of azide-acetylenes using CuI and ultrasonic waves, which provided enough energy to reduce the reaction time to only five minutes. Several different variations of this compound were prepared, all with yields between 78% and 87%. Finally, the endocyclic double bonds in compounds (S)-6a, 6b, 6g, 6l and 6n were reduced, followed by a hydrolysis using microwave radiation to afford the highly enantioenriched α-aryl β-amino acids.

Utilizando uma bibioteca de expressão feita a partir do epitélio do intestino médio da larva de Diatraea saccharalis, nós clonamos e sequenciamos 3 cDNAs completos (DsβglyA, DsβglyB e DsβglyC), além de uma seqüência parcial que teoricamente codificam β-glicosidases. As sequências dos peptídeos obtidos após digestão por tripsina das β-glicosidases βgly1 e βgly2 de D. saccharalis mostraram que DsβglyA codifica a βgly1, caracterizada anteriormente. DsβglyB e DsβglyC provavelmente codificam duas β-glicosidases solúveis com massas moleculares teóricas de, respectivamente, 57,5 KDa e 56,2 KDa. Levando em consideração as semelhanças entre βgly1 e βgly3 e entre DsβglyA e DsβglyC, é razoável supor que DsβglyC codifique a βgly3. Os peptídeos produzidos após a hidrólise de βgly2 por tripsina não são codificados por nenhum dos cDNAs que nós sequenciamos. βgly2 provavelmente é codificada pelo cDNA cuja seqüência ainda está incompleta. A inativação da βgly2 por carbodiimida usando o tio-glicosídeo sinigrina e o O-glicosídeo p-nitrofenil β-D-galactopiranosídeo resulta na mesma constante de inativação, indicando que o mesmo sítio ativo é responsável pela hidrólise dos dois substratos. A mesma conclusão é obtida calculando o Km de βgly2 para os dois substratos e o Ki da inibição que cada um deles causa na hidrólise do outro. Os resultados indicam que uma só enzima é responsável pela hidrólise de sinigrina e p-nitrofenil β-D-glicosídeo com atividade semelhante. Essa propriedade nunca foi descrita para outra tio- ou O-glicosidase. / We used an expression library made from Diatraea saccharalis midgut epithelium and succeeded in cloning and sequencing three complete cDNAs (DsβGlyA; DsβGlyB; DsβGlyC) plus a partial sequence that hypothetically code for β-glycosidases. The sequence of peptides obtained from the purified D. saccharalis β-glycosidases (βGly1 and βGly2) after trypsin digestion shows that DsβGlyA codes for βGly1, an enzyme that had already been characterized. DsβGlyB and DsβGlyC probably code for two soluble β-glycosidases with, respectively, 503 and 493 amino acid residues and theoretical molecular weighs of 57.5 kDa and 56.2 kDa. Taking into account the similarities of βGly1 and βGly3 and of DsβGlyA and DsβGlyC it is reasonable to suppose that DsβGlyC codes for βGly3. The peptides produced after βGly2 hydrolysis by trypsin could not coded by any of the complete sequenced cDNAs, although they might be code by the still partial sequence we have. We determined the chemical inactivation of βGly2 using the thio-glucoside sinigrin and the O-glycoside p-nitrophenyl-β-D-galactoside, and found the same inactivation constant, indicating that the same active site is responsible for the hydrolysis of the two substrates. The same conclusion is reached determining βGly2 Km for both substrates and the Ki for inhibition of the hydrolysis of one substrate using the other as inhibitor. These results indicated that only one enzyme is responsible for the hydrolysis of sinigrin and p-nitrophenyl-β-D-galactoside with similar activities, which is not a property reported before for any O- or S- β-glycosidase.

Este trabalho, buscou comparar a biodisponibilidade do &#946;-caroteno sintético e de fonte natural (couve-manteiga), e verificar os efeitos da fibra alimentar (pectina cítrica) sobre a biodisponibilidade do &#946;-caroteno, dentro de 2 experimentos diferentes (ratos e coelhos). No Experimento I (ratos), um grupo de animais recebeu ração com &#946;-caroteno e isenta de pectina cítrica (GC) e outro recebeu ração com &#946;-caroteno e adição de pectina cítrica (GE). No Experimento II (coelhos), um grupo de animais recebeu ração com &#946;-caroteno sintético (GCP), outro recebeu &#946;-caroteno de fonte natural (couve-manteiga) (GV) e ainda outro não recebeu de &#946;-caroteno (GCN); todos os grupos de coelhos receberam pectina cítrica. Após 30 dias de experimento, os animais foram sacrificados para determinações plasmáticas e hepáticas de vitamina A e &#946;-caroteno, por HPLC. Dos resultados obtidos no estudo em ratos pode-se verificar que o grupo de animais que recebeu pectina (GE), apresentou menor (p<0,05) concentração hepática total de vitamina A (&#181;g/peso de fígado) (retinol: GC =47,61 ± 24,24 e GE =23,44 ± 9,68 e palmitato de retinila: GC =935,30 ± 428,19 e GE =282,34 ± 98,86) e &#946;-caroteno (&#181;g/peso de fígado) (GC =9,64 ± 3,07 e GE =1,01 ± 0,66) que o grupo que não recebeu pectina (GC). E dos resultados obtidos no experimento em coelhos, verificou-se que o grupo que recebeu &#946;-caroteno de fonte natural (GV), obteve concentração hepática total de vitamina A (mg/peso de fígado) (retinol: GV = 2,30 ± 0,67, GCP =2,07 ± 0,57 e GCN = 0,11 ± 0,08; palmitato de retinila: GV =4,42 ± 2,17, GCP =2,77 ± 0,73 e GCN =0,04 ± 0,02) e &#946;-caroteno (mg/peso de fígado) (GV =0,04 ± 0,01, GCP =0,03 ± 0,01 e GCN =não detectado), maior (p<0,05) que o grupo que recebeu &#946;-caroteno sintético (GCP). Conclui-se que no Experimento I (ratos), a pectina cítrica provavelmente interferiu na absorção do p-caroteno, e no Experimento II (coelhos), que o &#946;-caroteno de fonte natural (GV), foi melhor absorvido comparando-se com o &#946;-caroteno sintético, na presença de pectina cítrica. / This work, looked for to compare the bioavailability of synthetic p-carotene and of natural source (kale), and to verify the effects of the alimentary fiber (citrus pectin) on the bioavailability of &#946;-carotene, inside of 2 different experiments (rats and rabbits). In the Experiment I (rats), a group of animals received diet with &#946;-carotene and it exempts of citrus pectin (CG) and another received diet with &#946;-carotene and addition of citrus pectin (EG). In the Experiment II (rabbits), a group of animals received diet with synthetic &#946;-carotene (PCG), another received &#946;-carotene of natural source (kale) (VG) and still another didn\'t receive from &#946;-carotene (NCG); all the groups of rabbits received citrus pectin. After 30 days of experiment, the animals were sacrificed for determinations plasmatics and vitamin liverworts A and &#946;-carotene, by HPLC. Of the results obtained in the study in rats it can be verified that the group of animals that received pectin (EG), it presented smaller (p <0,05) concentration hepatic vitamin total A (liver mg/weight) (retinol: CG = 47.61 ± 24.24 and EG = 23.44 ± 9.68 and retinyl palmitate: CG = 935.30 ± 428.19 and EG = 282.34 ± 98.86) and &#946;-carotene (liver mg/weight) (CG = 9.64 ± 3.07 and EG = 1.01 ± 0.66) that the group that didn\'t receive pectin (CG). And of the results obtained in the experiment in rabbits, it was verified that the group that received &#946;-carotene of natural source (VG), obtained concentration hepatic vitamin total A (liver mg/weight) (retinol: VG = 2.30 ± 0.67, PCG = 2.07 ± 0.57 and NCG = 0.11 ± 0.08; retinyl palmitate: VG = 4.42 ± 2.17, PCG = 2.77± 0.73 and NCG = 0.04 ± 0.02) and &#946;-carotene (liver mg/weight) (VG = 0.04 ± 0.01, PCG = 0.03 ± 0.01 and NCG = not detected), larger (p <0,05) that the group that received synthetic &#946;-carotene (PCG). Ended that in the Experiment I (rats), the citrus pectin probably interfered in the absorption of the p-carotene, and in the Experiment II (rabbits), the &#946;-carotene of natural source (VG), it was absorbed being compared with the synthetic &#946;-carotene better, in the presence of citrus pectin.

O estresse oxidativo e a enzima NADPH oxidase-2 (NOX2) estão associados com a diminuição da massa funcional de células-&#946; em pacientes com diabetes do tipo 2 (DT2). Neste estudo, testamos o papel da NOX2 sobre a glicotoxicidade em células-&#946;. Ilhotas de camundongo C57BL/6J nocautes ou não para NOX2 (NOX2-KO e WT, respectivamente) foram isoladas e cultivadas por até 3 semanas em 10 ou 30 mmol/l de glucose (G10 e G30, respectivamente). A secreção de insulina foi maior nas ilhotas NOX2-KO vs. WT sem apresentar diferenças metabólicas ou do potencial redox da glutationa citosólica (EGSH). O cultivo de ilhotas em G30 aumenta a concentração de H2O2 e a oxidação de tióis no compartimento citosólico, seguido por aumento de apoptose de células-&#946;, mas, preservando a reposta máxima secretória. Estas respostas foram quase idênticas em ambos os tipos de ilhotas. Em conclusão, a NOX2 regula negativamente a secreção de insulina em ilhotas de camundongos C57BL/6J, mas não é um componente crítico para a sobrevivência de células &#946; em um modelo in vitro de glicotoxicidade. / Oxidative stress and NADPH oxidase-2 (NOX2) enzyme are associated to the decline of the functional &#946;-cell mass in type 2 diabetes (T2D). Here, we tested the role of NOX2 on &#946;-cell glucotoxicity. NOX2 knockout (NOX2 KO) and wild type (WT) C57BL/6J mice islets were isolated and cultured up to 3 weeks at 10 or 30 mmol/l glucose concentrations (G10 and G30, respectively). The insulin secretion was higher in NOX2-KO vs. WT islets despite similar metabolic and cytosolic glutathione-redox potential (EGSH) changes. The prolonged culture at G30 increases the H2O2 concentration and cytosolic thiol oxidation, followed by increased &#946;cell apoptosis but preserving maximal secretory response. These responses were almost identical in both types of islets. In conclusion, NOX2 is a negative regulator of insulin secretion in C57BL/6J mouse islets, but is not a critical component for &#946;-cell survival in a model of glucotoxicity in vitro.

Utilizando uma bibioteca de expressão feita a partir do epitélio do intestino médio da larva de Diatraea saccharalis, nós clonamos e sequenciamos 3 cDNAs completos (Ds&#946;glyA, Ds&#946;glyB e Ds&#946;glyC), além de uma seqüência parcial que teoricamente codificam &#946;-glicosidases. As sequências dos peptídeos obtidos após digestão por tripsina das &#946;-glicosidases &#946;gly1 e &#946;gly2 de D. saccharalis mostraram que Ds&#946;glyA codifica a &#946;gly1, caracterizada anteriormente. Ds&#946;glyB e Ds&#946;glyC provavelmente codificam duas &#946;-glicosidases solúveis com massas moleculares teóricas de, respectivamente, 57,5 KDa e 56,2 KDa. Levando em consideração as semelhanças entre &#946;gly1 e &#946;gly3 e entre Ds&#946;glyA e Ds&#946;glyC, é razoável supor que Ds&#946;glyC codifique a &#946;gly3. Os peptídeos produzidos após a hidrólise de &#946;gly2 por tripsina não são codificados por nenhum dos cDNAs que nós sequenciamos. &#946;gly2 provavelmente é codificada pelo cDNA cuja seqüência ainda está incompleta. A inativação da &#946;gly2 por carbodiimida usando o tio-glicosídeo sinigrina e o O-glicosídeo p-nitrofenil &#946;-D-galactopiranosídeo resulta na mesma constante de inativação, indicando que o mesmo sítio ativo é responsável pela hidrólise dos dois substratos. A mesma conclusão é obtida calculando o Km de &#946;gly2 para os dois substratos e o Ki da inibição que cada um deles causa na hidrólise do outro. Os resultados indicam que uma só enzima é responsável pela hidrólise de sinigrina e p-nitrofenil &#946;-D-glicosídeo com atividade semelhante. Essa propriedade nunca foi descrita para outra tio- ou O-glicosidase. / We used an expression library made from Diatraea saccharalis midgut epithelium and succeeded in cloning and sequencing three complete cDNAs (Ds&#946;GlyA; Ds&#946;GlyB; Ds&#946;GlyC) plus a partial sequence that hypothetically code for &#946;-glycosidases. The sequence of peptides obtained from the purified D. saccharalis &#946;-glycosidases (&#946;Gly1 and &#946;Gly2) after trypsin digestion shows that Ds&#946;GlyA codes for &#946;Gly1, an enzyme that had already been characterized. Ds&#946;GlyB and Ds&#946;GlyC probably code for two soluble &#946;-glycosidases with, respectively, 503 and 493 amino acid residues and theoretical molecular weighs of 57.5 kDa and 56.2 kDa. Taking into account the similarities of &#946;Gly1 and &#946;Gly3 and of Ds&#946;GlyA and Ds&#946;GlyC it is reasonable to suppose that Ds&#946;GlyC codes for &#946;Gly3. The peptides produced after &#946;Gly2 hydrolysis by trypsin could not coded by any of the complete sequenced cDNAs, although they might be code by the still partial sequence we have. We determined the chemical inactivation of &#946;Gly2 using the thio-glucoside sinigrin and the O-glycoside p-nitrophenyl-&#946;-D-galactoside, and found the same inactivation constant, indicating that the same active site is responsible for the hydrolysis of the two substrates. The same conclusion is reached determining &#946;Gly2 Km for both substrates and the Ki for inhibition of the hydrolysis of one substrate using the other as inhibitor. These results indicated that only one enzyme is responsible for the hydrolysis of sinigrin and p-nitrophenyl-&#946;-D-galactoside with similar activities, which is not a property reported before for any O- or S- &#946;-glycosidase.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_ Adilson Bosetto 2015 PDF.pdf: 2419034 bytes, checksum: 3fdc9e711199e04fe0746f89b07c4bea (MD5) Previous issue date: 2015-03-10 / The application of enzymes in industrial processes, in its broad sense, has shown the market evolution for innovative alternatives for preserving the environment. Brazil has a great potential to develop some technologies, which allow the use of such materials as substratum for products with higher added value, due to the large amount of lignocellulose as waste that comes from agriculture. Therefore, the analysis of genes expression related to microbial degradation of plant cell wall has caught the researchers attention, mainly because it is associated to the possibility of controlled large-scale synthesis of enzymes applied in biofuel production. In this context, the Gram-negative bacterium C. crescentus is found as a promising microorganism for biotechnological exploitation due to its ability on degrading xylan, the major component of plant hemicellulose. There are several genes in the bacterial genome that codify to Xylanases and &#946;-Xylosidases. In order to purify and biochemically characterize the &#946;-Xylosidase III protein of C. crescentus, xynB3 gene (CCNA_00856) that contains 1,623 nucleotides and encodes a protein with conserved domains of &#946;-Xylosidase with 540 amino acid residues has been studied. Therefore, xynB3 gene was isolated from genomic DNA of C. crescentus NA1000 by Polymerase Chain Reaction (PCR) using specific primers. The single amplification product was cloned into pJet1.2Blunt vector in non-cohesive sites and reintroduced in vector of pTrcHisA expression within the reading frame to produce a histidine tag at the amino-terminus area of fusion protein. The obtained construction was denominated pTrcHis-xynB3 and the confirmation of its gene identification was figured out by the DNA sequence after insertion into the TOP10 E. coli strain and subsequent experimental tests of expression in different temperature of growth, IPTG concentrations and induction times. The recombinant protein was overexpressed into inclusion bodies, thus, in a non-soluble form. Different induction and purification protocols were used to obtain the &#946;-xylosidase III pure of C. crescentus, in native or non-native form. However, assays of enzymatic activity with different substrates neither demonstrated &#946;-xylosidase activity nor detectable levels of the protein. These results suggest that the enzyme was not active during the assays, due its expression in inclusion bodies. This suggests that this protein may have a toxic effect on E. coli when expressed at high levels. Thus, this trial contributes to additional data about the xylanolytic complex concerning the aquatic bacterium C. crescentus. / A utilização de enzimas em processos industriais, no seu sentido mais amplo, demonstra a evolução do mercado em relação a alternativas inovadoras de preservação do meio ambiente. Devido à grande quantidade de material lignocelulósico residuário, proveniente da agricultura, o Brasil é um país com elevado potencial para o desenvolvimento de tecnologias que possibilitem a utilização desses materiais como substrato para produtos de maior valor agregado. Dessa forma, o estudo da expressão de genes microbianos relacionados com a degradação da parede celular vegetal tem despertado a atenção de pesquisadores, principalmente pelo fato de estar relacionado com a possibilidade de síntese controlada e em larga escala de enzimas utilizadas na produção de biocombustíveis. Neste contexto, a bactéria gram-negativa Caulobacter crescentus encontra-se como um microrganismo promissor para a exploração biotecnológica em função da capacidade que tem de degradar o xilano, principal componente hemicelulósico das plantas. Essa bactéria contém em seu genoma vários genes que codificam para xilanases e &#946;-xilosidases. Dentre eles o gene xynB3 (CCNA_00856), que apresenta 1623 nucleotídeos e codifica uma proteína contendo domínios conservados de &#946;-xilosidase, com 540 resíduos de aminoácidos, denominada neste trabalho como &#946;-xilosidase III de C. crescentus. Com o objetivo de possibilitar em estudos futuros a caracterização bioquímica dessa proteína, foi estudado o gene xynB3. Para isso, xynB3 foi isolado a partir do DNA genômico de C. crescentus NA1000 por Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) usando oligonucleotídeos específicos. O único produto de amplificação foi clonado no vetor pJet1.2blunt em sítios não coesivos e reintroduzido no vetor de expressão pTrcHisA dentro do quadro de leitura para a produção de uma cauda de histidinas na região amino-terminal da proteína de fusão. A construção obtida foi denominada pTricHis-xynB3 e após confirmação da identidade da mesma por sequenciamento de DNA foi inserida na cepa TOP10 de Escherichia coli e submetida a ensaios experimentais de expressão com diferentes temperaturas de crescimento, concentrações de IPTG e tempos de indução. A proteína recombinante foi super-expressa em corpos de inclusão, portanto, em uma forma não solúvel. Diferentes protocolos de indução e purificação foram empregados para obtenção da &#946;-xilosidase III de C. crescentus pura, em forma nativa ou não nativa. Entretanto, nos ensaios de atividade enzimática, com diferentes substratos, foram obtidos níveis de atividade de &#946;-xilosidase não detectáveis pelas ferramentas utilizadas. Esses resultados sugerem que a enzima não se mostrou ativa durante os ensaios, em função da formação de corpos de inclusão. Isso leva a crer que essa proteína pode apresentar efeito tóxico para E. coli quando expressa em níveis elevados. Assim, este trabalho contribui com dados adicionais a cerca do complexo xilanolítico da bactéria aquática C. crescentus.

A fim de garantir a viabilidade econômica da produção de etanol de segunda geração é necessário o desenvolvimento de tecnologias eficientes para a hidrólise enzimática dos materiais lignocelulósicos. Além disso, o elevado consumo de água pelas biorrefinarias tem despertado grande atenção para a utilização de recursos hídricos não-potáveis, como a água do mar. Assim, atualmente busca-se por enzimas tolerantes a altas concentrações salinas, bem como aos subprodutos gerados e/ou acumulados nas etapas de pré-tratamento da biomassa. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi a purificação e caracterização cinética e bioquímica de uma ß-xilosidase produzida por uma linhagem do fungo mesófilo Colletotrichum graminicola. A enzima purificada (Bxcg) apresentou conteúdo de carboidratos totais de 54% (m/m), ponto isoelétrico de 4,2 e uma massa molecular aparente de cerca de 130 kDa, que foi reduzida para cerca de 92 kDa após deglicosilação. A enzima mostrou boa tolerância a elevadas concentrações de sal e manteve cerca de 90% da atividade controle na presença de NaCl 0,5 mol L-1 (concentração média de NaCl na água do mar). A temperatura e pH ótimos de reação foram 65 ºC e 4,5, respectivamente, tanto na ausência quanto na presença de NaCl 0,5 mol L-1. Já na presença de NaCl 2,5 mol L-1 o pH ótimo de atividade foi alterado para 5,0. Bxcg permaneceu estável numa ampla faixa pH (4,0 - 7,5) tanto na ausência quanto na presença de sal. A enzima mostrou ótima estabilidade térmica e manteve completamente estável à 50 ºC após 24 horas de incubação. A presença de elevada concentração de NaCl (2,5 mol L-1) resultou num aumento na termoestabilidade da enzima. A atividade enzimática foi tolerante aos íons Ca2+, Sr2+, Co2+, Zn2+, Ni2+, Mn 2+, Mg2+, K+ e Na+. Na ausência de sal, Bxcg hidrolisou p-nitrofenil-?-D-xilopiranosídeo (pNP-XIL) com Vmáx de 348,8 ± 11,5 U mg-1, KM de 0,52 ± 0,02 mmol L-1 e alta eficiência catalítica (kcat/KM = 1432,7 ± 47,3 L mmol-1 s-1). Em presença de sal, a afinidade aparente de Bxcg pelo substrato foi levemente menor e a hidrólise ocorreu com Vmáx menor, resultando em eficiência catalítica cerca de 1,5 de vezes menor, se comparadas as condição de ausência de sal. A enzima apresentou atividade bifuncional de ?-xilosidase/?-L-arabinofuranosidase. Bxcg hidrolisou p-nitrofenil-?-L-arabinopiranosídeo com afinidade aparente cerca de 18 vezes menor (KM = 9,6 ± 0,5 mmol L-1) que a estimada para pNP-XIL e a hidrólise do substrato ocorreu com Vmáx de 148,4 ± 4,4 U mg-1 e eficiência catalítica de 33,1 ± 1,6 L mmol-1 s-1. A enzima foi fortemente inibida por xilose com KI de 3,3 mmol L-1. Bxcg foi capaz de hidrolisar xilooligossacarídeos até xilohexaose, inclusive aqueles com ramificação de ácido 4-O-metilglucurônico. Bxcg e uma endo-xilanase purificada do mesmo microrganismo apresentaram um forte efeito sinérgico (3,1 vezes) para hidrólise de xilana beechwood. A enzima mostrou-se tolerante aos solventes butanol, glicerol, tolueno e acetona, bem como aos surfactantes Triton X-100, Tween 80 e Tween 20, enquanto que o líquido iônico acetato de 1-etil-3-metilimidazólio inibiu fortemente a atividade enzimática. De uma maneira geral, Bxcg apresenta propriedades atraentes para a aplicação em processos de sacarificação da biomassa lignocelulósica, incluindo aqueles conduzidos em elevada salinidade e/ou em presença de compostos residuais gerados ou acumulados nas etapas de pré-tratamento da biomassa / In order to ensure the economic viability of the production of second-generation ethanol, it is necessary the development of efficient technologies for the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic materials. In addition, the large consumption of water by biorefineries has attracted great attention for the use of non-potable water resources, such as seawater. Therefore, enzymes tolerant to high salt concentrations and the by-products generated and/or accumulated in the biomass pretreatment steps are widely studied. In this context, the objective of this study was the purification and kinetic and biochemical characterization of a ?-xylosidase produced by a strain of the mesophilic fungus Colletotrichum graminicola. The pure enzyme (Bxcg) showed a total carbohydrate content of 54% (w/w), isoelectric point of 4.2 and an apparent molecular weight of 130 kDa, which was reduced to 92 kDa after deglucosylation. The enzyme showed good tolerance to high salt concentrations and retained aproximately 90% of the control activity in the presence of 0.5 mol L-1 NaCl (NaCl concentration in seawater). The optimum reaction temperature and pH were 65 °C and 4.5, respectively, both in the absence and presence of 0.5 mol L-1 NaCl. In the presence of 2.5 mol L-1 NaCl, the optimum pH was altered to 5.0. Bxcg retained stable over a wide pH range (4.0 - 7.5) both in the absence and presence of salt. The enzyme showed excellent thermal stability and retained completely stable at 50 °C after 24 hours of incubation. The presence of high NaCl concentration (2.5 mol L-1) resulted in an increase in the thermostability of the enzyme. The enzymatic activity was tolerant to Ca2+, Sr2+, Co2+, Zn2+, Ni2+, Mn2+, Mg2+, K+ and Na+. In the absence of salt, Bxcg hydrolyzed p-nitrophenyl-?-D-xylopyranoside (pNP-XIL) with Vmax of 348.8 ± 11.5 U mg-1, KM of 0.52 ± 0.02 mmol L-1 and high catalytic efficiency (kcat/KM = 1432.7 ± 47.3 L mmol-1 s-1). In the presence of salt, the apparent affinity for the substrate was slightly lower and the hydrolysis occurred with smaller Vmax, resulting in catalytic efficiency 1.5 fold lower, when compared to the salt. The enzyme showed bifunctional ?-xylosidase/?-L-arabinofuranosidase activity. Bxcg hydrolyzed p-nitrophenyl-?-L-arabinopyranoside with apparent affinity 18-fold lower (KM = 9.6 ± 0.5 mmol L-1) than that estimated for pNP-XIL and substrate hydrolysis occurred with Vmax of 148.4 ± 4.4 U mg-1 and catalytic efficiency of 33.1 ± 1.6 L mmol-1 s-1. The enzyme was strongly inhibited by xylose with KI of 3.3 mmol L-1. Bxcg was able to hydrolyze xylooligosaccharides from xylohexaose, including those with 4-O-methyl-glucuronic acid branch. Bxcg and a pure endo-xylanase from the same microorganism had a strong synergistic effect (3.1 fold) for hydrolysis of xylan beechwood. The enzyme was tolerant to the butanol, glycerol, toluene and acetone solvents, as well as the Triton X-100, Tween 80 and Tween 20 surfactants, whereas the 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ionic liquid strongly inhibited the enzymatic activity. In summary, Bxcg has attractive properties for application in saccharification processes of the lignocellulosic biomass, particularly under high salinity and/or in the presence of residues of biomass pretreatment steps

Introdução e objetivos: &#946;-glicosidases da família GH1 das glicosil-hidrolases possuem um dobramento do tipo barril (&#946;/&#945;)8. Propõe-se que proteínas com este dobramento, que usualmente classificam-se como tendo um único domínio, na verdade são compostas por dois domínios, cada um deles correspondendo a um \"meio barril\" (&#946;/&#945;)4. Assim, as proteínas com dobramento barril (&#946;/&#945;)8 seriam provenientes de uma duplicação e fusão gênica de um ancestral \"meio barril\" (&#946;/&#945;)4. O objetivo geral deste projeto é investigar a existência de dois domínios (&#946;/&#945;)4, as metades N- e C-terminal, na estrutura (&#946;/&#945;)8 barril da &#946;-glicosidase A de Thermotoga maritima (bglTm) e &#946;-glicosidase B de Paenibacillus polymyxa (bglB) por meio de análise da desnaturação térmica e química dessas enzimas. Resultados: Para atingir esse objetivo foram introduzidas mutações que rompem contatos não covalentes entre os supostos domínios destas &#946;-glicosidases. Os segmentos de DNA que codificam as enzimas selvagem e mutantes foram clonados em plasmídeo de expressão pLATE51 e as enzimas recombinantes expressas em Escherichia coli BL21(DE3). Foram purificadas com sucesso as enzimas selvagens e duas mutantes de bglTm, denominadas T1 e T2, que possuem 2 e 4 mutações respectivamente em resíduos na interface inter-metades. Para confirmar o enovelamento destas proteínas recombinantes foi empregada a análise de estruturas secundárias por dicroísmo circular, também o espectro de fluorescência intrínseca de triptofano e sua supressão por acrilamida e finalmente foram determinados parâmetros cinéticos. Observou-se que não houve mudanças significativas na exposição dos triptofanos das proteínas recombinantes, sugerindo que se encontram enoveladas, o que está de acordo com a observação de que as proteínas recombinantes mantêm sua atividade catalítica. Já pela análise de dicroísmo circular concluiu-se que a mutante T1 possui dobramento semelhante à selvagem bglTm e que T2 apresenta diferenças significativas, sendo as porcentagens de &#945;-hélice de 21%, 22% e 10% para bglTm, T1 e T2, respectivamente. Em seguida demonstrou-se que T1 mantém a termo estabilidade semelhante à selvagem, enquanto que T2 tem termo estabilidade reduzida, apresentando kobs de 0,3 min-1 em 80°C e de 0,06 min-1 em 75 °C.. O cálculo de Tm através de Differential Scanning Fluorimetry foi feito para bglB e T2 (42 e 81.7 °C respectivamente), enquanto que bglTm e T1 mantiveram-se estáveis na faixa de temperatura analisada (até 95°C). Na análise do efeito da temperatura sobre a estrutura das mutantes T1 e T2 não se observou nenhuma evidência da presença dos dois supostos domínios (&#946;/&#945;)4. A análise da desnaturação por cloreto de guanidina mostrou que o c50 diminuiu para T2 (2,4 M), mas não mostrou alteração para T1 (4,5 M) em comparação à bglTm (4,3 M). Coerentemente, a estabilidade da enzima selvagem e de T1 na ausência de desnaturante é a mesma (&#916;GH2O = 5,2 kcal/mol), mas se reduziu para a T2 (&#916;GH2O = 3,5 kcal/mol). Os cálculos do parâmetro m mostraram uma cooperatividade semelhante na desnaturação de bglTm, T1 e T2, não evidenciando independência entre os dois supostos domínios (&#946;/&#945;)4. Em conclusão, a análise estabilidade da &#946;-glicosidase bglTm frente à temperatura e ao cloreto de guanidina não revelaram a presença dos domínios (&#946;/&#945;)4 que correspondem às metades N- e C-terminal desta &#946;-glicosidase. / Introduction and Aims: &#946;-glucosidases from the family GH1 of the glycosil-hidrolases presents a (&#946;/&#945;)8 barrel folding. These proteins are usually classified as single domain, however it has been alternatively proposed that they actually are formed by two \"half barrel\" (&#946;/&#945;)4. Thus, (&#946;/&#945;)8 barrel proteins had evolved from an \"half barrel\" ancestor that underwent a duplication-fusion event. The general goal of this project is the search for the two putative (&#946;/&#945;)4 domains, which form the N- and C-terminal ends of the &#946;-glucosidase A from Thermotoga maritima (bglTm) and &#946;-glucosidase B from Paenibacillus polymyxa (bglB), detecting their presence through the thermal and chemical stability of these (&#946;/&#945;)8 barrel proteins. Results: Site-directed mutagenesis was employed to replace residues forming non-covalent interaction between the putative (&#946;/&#945;)4 domains. DNA segments coding for bglB, bglTm and mutant bglTm were cloned into the pLATE51 expression vector and produced as recombinant proteins in E. coli BL21(DE3). The bglB, bglTm and two mutant bglTm, hereafter called T1 and T2, with 2 and 4 mutations respectively on residues in the interface between the protein halves, were purified. They were stable folded as shown by detecting their catalytic activity upon two different substrates and also by circular dichroism (CD) and tryptophan fluorescence analysis. Nevertheless, T2 showed a decrease in the &#945;-helix content (10 %) in the CD analysis, whereas bglTm and T1 are similar (22 %). The wild-type bglTm and T1 are thermostable, whereas T2 was inactivated after pre-incubation at high temperature (kobs = 0,3 min-1 at 80 °C and 0,06 min-1 at 75 °C). The Differential Scanning Fluorimetry experiments revealed Tm of 42 e 81.7 °C for bglB and T2, respectively, whereas wild-type bglTm and mutant T1 did not showed any thermal transition up to 95 °C. Indeed, the analysis of the thermal stability of T1 and T2 did not reveal any evidence of the putative (&#946;/&#945;)4 domains. Following that, the analysis of the protein denaturation by guanidine hydrochloride showed that the c50 for T2 was reduced (2.4 M), whereas no modification was observed for bglTm and T1 (4,3 and 4,5 M, respectively). In agreement the stability of bglTm and T1 (&#916;GH2O = 5,2 kcal/mol) is similar, but it was reduced for T2 (&#916;GH2O = 3,5 kcal/mol). The m parameter showed a similar cooperative denaturation for wild-type bglTm and mutants T1 and T2, but no evidence of the independent unfolding of the putative (&#946;/&#945;)4 domains was found. Conclusion: In conclusion, the analysis of the thermal and chemical stability of the bglTm did not reveal the presence of the putative (&#946;/&#945;)4 domains that form the N- and C-terminal end of these &#946;-glucosidase.

A Ouabaína (OUA), esteroide cardiotônico endógeno, ao ligar-se a enzima NKA pode sinalizar modulando a atividade da Src quinase e os níveis intracelulares de Ca2+, desencadeando a ativação de diversas vias de sinalização, dentre elas a via do NF&#954;B, que uma vez ativada, é capaz de ativar outras vias de sinalização, como a via canônica da WNT. O objetivo dessa tese foi verificar os efeitos da administração intrahipocampal de OUA, em ratos, na sinalização das vias NF&#954;B, BDNF/CREB e canônica da WNT, assim como os possíveis efeitos morfológicos e funcionais. Os resultados sugerem que a OUA altera o microambiente celular favorecendo a ativação das vias propostas levando ao aumento da arborização dendrítica de neurônios do CA1 e do GD, com melhora da memória de referência espacial dos animais e piora do processo de extinção de memória de longa duração, também conhecido como flexibilidade comportamental, além de proteger os neurônios da apoptose frente a um estímulo excitotóxico. / It is well established that Ouabain (OUA), an endogenous cardiotonic steroid, can bind to NKA and trigger activation of signaling pathways dependent on Src kinase activation and intracellular Ca2+ levels oscillation, what can lead to NF&#954;B activation, and in turn, can transactivate other signaling pathways, such as the canonical WNT pathway. The aim of this thesis was to investigate the effects of intrahippocampal administration of OUA in adult rats, whether it was able to activate NF&#954;B, BDNF/CREB and the canonical WNT signaling pathways, as well as the possible morphological and functional effects of this injection. Results suggested that OUA changed the cellular microenvironment in favor to the activation of the proposed pathways leading to increased dendritic branching in CA1 and DG neurons, with spatial reference memory improvement and worsening of long-term memory extinction. Furthermore, OUA protected neurons from apoptosis stimulus triggered by excitotoxicity.