Orientador: Fábio Cesar Gozzo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T03:38:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_AlexandreFerreira_D.pdf: 12902505 bytes, checksum: 9ee986003caba0a232a59bff99ccc97d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho foi dividido em dois capítulos, tendo como temática geral a aplicação de técnicas modernas baseadas em espectrometria de massas (MS) no estudo da biotransformação de fármacos (capítulo I) e em proteômica estrutural por ligação cruzada e mobilidade iônica (capítulo II). No capítulo I, foram estudadas rotas de fragmentação por dissociação induzida por colisão (CID), perfis de metabólitos in vivo em ratos e farmacocinética de derivados de 4-anilinoquinazolina, candidatos a inibidores da enzima adenosina quinase (AK), tendo por essa razão potencial terapêutico no tratamento de doenças como hipertensão, Diabetes mellitus, psoríase e doenças inflamatórias crônicas. O comportamento desses compostos em MS foi inicialmente avaliado com base em suas rotas de fragmentação em fase gasosa por MS sequencial, com auxílio de cálculos teóricos para íons precursores e fragmentos em fase gasosa. Esse conhecimento foi então aplicado na determinação dos perfiis de metabólitos de fases I e II in vivo em ratos e de sua farmacocinética utilizando-se métodos de cromatografia líquida de ultra eficiência acoplada a MS (UPLC-MS). Os resultados permitiram estabelecer as principais vias de fragmentação por CID para essa classe de compostos, bem como os principais metabólitos observados in vivo. No capítulo II, foram realizados estudos fundamentais em proteômica estrutural por MS. Nesse âmbito, o efeito de modificações covalentes advindas de reações de ligação cruzada nas conformações de proteínas-modelo foi investigado empregando-se a técnica de mobilidade iônica acoplada a MS (IM-MS) em duas abordagens instrumentais distintas, que permite determinar as seções de choque de colisão (CCS) de íons em fase gasosa. Os resultados obtidos dos experimentos de IM-MS, aliados a dados provenientes de simulações de dinâmica molecular (MD) dos sistemas em questão, permitiram concluir que as modificações de ligação cruzada aumentam a resistência dos íons de proteína em fase gasosa ao processo de desenovelamento, e geram íons mais compactos em fase gasosa (menor CCS). Um modelo foi proposto para explicar esse fenômeno, correlacionando as conformações observadas com a carga líquida e densidade de carga dos íons de proteínas em fase gasosa / Abstract: This work was divided in two chapters, both grouped under the general theme of application of modern mass spectrometry (MS)-based techniques to the study of drug biotransformation (chapter I) and in structural proteomics by chemical cross-linking and ion mobility (chapter II). In chapter I, collision-induced dissociation (CID) routes, in vivo rat metabolite profiles and pharmacokinetics of a series of 4-anilinoquinazoline derivatives were studied. These derivatives are potential adenosine kinase (AK) inhibitors, having therapeutic potential in treatment of diseases such as hypertension, Diabetes mellitus, psoriasis and chronic inflammatory diseases. The mass spectrometric behavior of such derivatives was initially evaluated in terms of their fragmentation routes by sequential MS, aided by theoretical calculations for gas phase precursor and fragment ions. This knowledge was then applied in the determination of in vivo phase I and II metabolite profiles in rats, as well as pharmacokinetics, using ultra performance liquid chromatography coupled to MS (UPLC-MS). Results allowed the establishment of main CID fragmentation routes for this class of compounds, as well as the main metabolites observed in vivo. The focuses of chapter II were fundamental studies in structural proteomics by a combination of chemical cross-linking, ion mobility and MS. More specifically, the effect of covalent modifications introduced by chemical cross-linking in the conformations of model proteins was investigated by ion mobility-MS (IM-MS) techniques, which allows the determination of collision cross sections (CCS) for gas phase ions. Results from IM-MS experiments, together with data from molecular dynamics (MD) simulations of the studied systems, indicate that the cross-linking modifications increase the resistance of protein ions to gas phase unfolding, also generating more compact ions in the gas phase (smaller CCS). A model was developed to explain this phenomenon, correlating the observed conformations with net charge and charge density of the gas phase protein ion / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:38:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_dennis_silveira_jahnke.pdf: 2556840 bytes, checksum: 4242f89bb95d6ff0297667b37e19ced4 (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / A trial was conducted to evaluate the technical viability of composting for treating inedible residues from bovine slaughter house. Physical and chemical transformations of biomass were monitored during the whole period of composting. The system had two stages. The first one took place at two composting cells and the second one in an impermeable building, were two piles, one from each composting cell was built. Two treatments were evaluated: T1 mixture of wood sawdust and wood shavings with inedible residues of bovine slaughter house; and T2 wood shavings mixed with inedible residues of bovine slaughter house. Each treatment had five replications. Sampling for analysis of physical and chemical composition of biomass was obtained at 30, 60, 90, 120 and 150 days of composting. Biomass temperature was recorded once a day during the whole experimental period. Treatment means were compared through repeated measure procedures with LS Means test (P<0.05). Additionally, linear, quadratic and cubic equations were estimated for temperature of composting. The following variables were measured: dry matter, organic matter, ash, nitrogen, carbon, C/N ratio, phosphorus, potassium, magnesium, pH and biomass temperature. Small variation was observed among the treatments during the whole composting process. Only a numerical variation was observed as composting progressed, not only within but also among treatments. The higher significant difference was obtained for the final content of humidity and pH for both treatments (P<0.05) at the end of experimental period. Apparently, the air environmental temperature had no influence on biomass temperature during the whole composting period. Composting is an alternative for economic and ecologically correct disposing of inedible bovine slaughter house residues even at the end of just 90 days. Therefore, composting ought to be used by bovine producers and industry, helping achieving its environmental sustainability. / O presente trabalho teve como objetivo estudar a viabilidade técnica da compostagem como forma de tratamento de resíduos orgânicos gerados em abatedouros de bovinos, através do monitoramento de transformações físicas e químicas em função do tempo de compostagem, visando reduzir o impacto ambiental gerado por este importante segmento da produção animal. O processo consistiu de dois estágios, sendo o primeiro caracterizado por duas estruturas em alvenaria denominadas de células de compostagem, e o segundo compreendendo a formação de leiras no galpão de compostagem. Durante o estudo foram testados dois tratamentos: T1 mistura de serragem e maravalha com resíduos de abatedouro de bovinos; e T2 maravalha e resíduos de abatedouro de bovinos. Foram utilizadas cinco repetições por tratamento. A amostragem para as análises físico-químicas da biomassa foi realizada aos 30, 60, 90, 120, 150 dias de compostagem. A temperatura da biomassa foi aferida diariamente durante todo o período experimental. As médias dos tratamentos foram comparadas através da análise de medidas repetidas, utilizando o teste LS Means (P<0,05). Também foram obtidas equações de regressão polinomial para temperatura de compostagem. As seguintes variáveis foram analisadas: matéria seca, matéria orgânica, cinzas, carbono (C), nitrogênio (N), relação C/N, fósforo, potássio, magnésio, pH e temperatura da biomassa. Verificou-se para a maioria das variáveis analisadas uma pequena variação em seus teores na medida em que o processo evoluiu, seja comparando o mesmo tratamento ao longo do período, ou comparando os tratamentos entre si. A maior diferença significativa obtida foi para o teor final de umidade e para o pH, entre os dois tratamentos (P<0,05), ao fim da compostagem. Verificou-se também que, aparentemente, a temperatura ambiente do ar não teve influência na temperatura da biomassa durante o processo, já que esta permaneceu sempre abaixo da temperatura do composto, mesmo em dias muito frios. A partir dos resultados obtidos no presente estudo, conclui-se que a compostagem pode ser utilizada como alternativa para a disposição adequada dos resíduos orgânicos gerados no abate de bovinos, podendo também ser utilizada como adubo orgânico, apresentando boas características fertilizantes já aos 90 dias de compostagem.

Neste trabalho foram realizados estudos de reações de bio-oxidação dos esteroides Progesterona e 17&alpha;-Etinilestradiol por fungos de ambiente marinho. Para a Progesterona foi feita uma triagem de reações com os caldos enzimáticos e as massas miceliais dos fungos Aspergillus sydowii CBMAI 934, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Penicilium oxalicum CBMAI 1185 e Penicilium citrinum CBMAI 1186. Para as reações envolvendo os fungos A. sydowii CBMAI 935, P. oxalicum CBMAI 1185 e P. citrinum CBMAI 1186 os produtos majoritários observados foram os metabólitos Testosterona e Testololactona, produtos de oxidação da Progesterona promovida por enzimas do tipo Baeyer-Villiger monoxigenases. Para as reações envolvendo o fungo A. sydowii CBMAI 934 foram observados produtos de hidroxilação da Progesterona em carbonos do núcleo esteroidal não ativados eletronicamente, sendo produtos de oxidação da Progesterona promovida por enzimas do citocromo P-450. Da triagem foram selecionados os fungos A. sydowii CBMAI 934 e A. sydowii CBMAI 935 para executar reações de bio-oxidação em quintuplicatas (32ºC, 130 rpm, pH 7,4) utilizando o caldo enzimático e a massa micelial para isolamento e caracterizações espectroscópicas (RMN, EMAR e IV) e polarimétricas dos produtos majoritários. Após 14 dias de reação com o caldo enzimático do fungo A. sydowii CBMAI 934 foi isolado a 7,15-di-Hidroxiprogesterona com 13 % de rendimento em massa. Contudo não foi possível determinar com exatidão a configuração relativa dos grupos hidroxilas. Já para a reação com a massa micelial do fungo A. sydowii CBMAI 934 após 14 dias de reação foi isolado o produto 15&beta;-Hidroxiprogesterona com 58% de rendimento em massa. Após 7 dias de reação com o caldo enzimático do fungo A. sydowii CBMAI 935 foram isolados os produtos Testosterona e Testololactona com rendimentos em massa de 24% e 36%, respectivamente. A Testololactona também foi isolada da reação com a massa micelial do fungo A. sydowii CBMAI 935 após 7 dias com rendimento em massa de 87%. Para o 17 &alpha;-Etinilestradiol foi feita uma triagem com os mesmos fungos utilizados na triagem das reações com a Progesterona, exceto com o fungo A. sydowii CBMAI 934. Após 7 dias de reação e nas mesmas condições das reações com a Progesterona, não foram observados produtos de biotransformação do 17 &alpha;-Etinilestradiol. Este estudo envolvendo a bio-oxidação da Progesterona mostra o potencial de biotransformação de fármacos esteroidais no meio ambiente. / In this work was performed bio-oxidation studies of steroids progesterone and 17&alpha;-ethynylestradiol by marine-derived fungi. For progesterone was performed a reactions screening with culture broth and micelia from Aspergillus sydowii CBMAI 934, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Penicilium oxalicum CBMAI 1185 e Penicilium citrinum CBMAI 1186. For reactions using A. sydowii CBMAI 935, P. oxalicum CBMAI 1185 e P. citrinum CBMAI 1186 the majoritarian products obtained were testosterone and testololactone, products from progesterone oxidation by Baeyer-Villiger mono-oxygenases enzymes. For reactions using A. sydowii CBMAI 934 was observed hydroxylation products from progesterone in carbons of progesterone by eletronic factors. The enzymes than promoted the hydroxylation of the progesterone were of citochrome P-450 group. From screening was selected A. sydowii CBMAI 934 and A. sydowii CBMAI 935 for quintuplicate bio-oxydations (32ºC, 130 rpm, pH 7,4) using the culture broth and micelia for isolation and spectroscopicals caracterizations (NMR, HRMS and IR) and polarimetrics of majoritary products. After 14 days, the reaction with culture broth from A. sydowii CBMAI 934 was isolated 7,15-dihydroxyprogesterone with 13% yield. But, the configurations of hydroxy groups were not possible to determine. Already for reaction with micelia from A. sydowii CBMAI 934 was isolated 15&beta;-hydroxyprogesterone with 58% yield. After 7 days the reaction with culture broth from A. sydowii CBMAI 935 was isolated the testosterone and testololactone with 24% and 36% yields, respectively. The Testololactone also was isolated from reaction with micelia from A. sydowii CBMAI 935 after 7 days with 87% yield. For 17&alpha;-ethynylestradiol was performed a screening with same fungi used in reaction screening with Progesterone, except the A. sydowii CBMAI 934. After 7 days in same condictions of reactions with Progesterone, It was not observed products from 17&alpha;-ethynylestradiol. This study involving the bio-oxidation from Progesterone showed the potential of biontrasnformations steroidal drugs in environment.

Calculo renal, também conhecido como urolitíase, é comum com uma taxa de prevalência estimada global recente de 14,8%, a qual parece estar aumentando, com uma taxa de recorrência em cinco anos de até 50%. As várias atividades biológcas promissoras de extratos de plantas ricas em ácidos galolquínicos, como as folhas das espécies de Copaifera, levaram nosso interesse em sintetizar o éster metílico do ácido 3,4,5-tri-O-galoilquinico trissubstituído (TGAME), com o objetivo de desenvolver um composto com potencial para prevenção de cálculos renais. A síntese total incluiu seis etapas a partir dos ácidos quínico e gálico disponíveis comercialmente. O passo-chave na via sintética foi a esterificação de Steglich viável do quinato de metila com ácido 3,4,5-tribenziloxibenzóico usando diciclo-hexilcarbodiimida e N, N-(dimetilamino)piridina como reagentes de acoplamento. As estruturas químicas do composto final e seus intermediários sintéticos foram elucidados por métodos espectroscópicos, espectrométricos e espectrofotométricos de análises. O efeito potencial do composto sobre a ligação de cristal monoidratado de oxalato de cálcio (COM) à superfície de células de rim caninas tipo I de Madin-Darby (MDCKI) e o crescimento de cristais em modelo de túbulos Malpighi de Drosophila melanogaster foi investigado. As quantidades de membrana, citosólica e total de Annexina A1 (ANXA1), Alfa-enolase e HSP90 foram examinadas por análise de transferência de Western após fracionamento subcelular, as quais foram confirmadas por coloração por imunofluorescência de células cultivadas. O pré-tratamento de células MDCKI com TGAME por até 6 h diminuiu significativamente a ligação de cristal COM de uma maneira dependente da concentração. O TGAME (50 ?M) inibiu significativamente a expressão superficial de ANXA1 por microscopia de imunofluorescência, enquanto o ANXA1 intracelular aumentou. A análise de Western Blot confirmou alterações de expressão de ANXA1 na membrana e frações citosólicas de células tratadas com os compostos, enquanto a ANXA1 de células inteiras permaneceu inalterada. O TGAME também diminuiu significativamente o tamanho, o número e o crescimento de cristais de COM induzidos em um modelo de túbulos Malpighi de Drosophila melanogaster, o qual apresentou também potente atividade antioxidante em um ensaio de DPPH. Adicionalmente, realizamos estudos de biotransformação de derivados do ácido galoilquínico, utilizando fungos filamentosos, para prever seus comportamentos farmacocinéticos. Os resultados mostraram que os ácidos galoilquínicos das folhas de Copaifera lucens (fração n-butanólica, BF) foram transformados por Aspergillus alliaceus em um metabólito majoritário, o ácido 3-O-metil gálico (M1), que é um dos metabolitos conhecidos do ácido gálico estudado em humanos. O produto biotransformado foi identificado por UPLC-MS/MS. O pré-tratamento de células MDCKI com BF e seu produto transformado por 3 h diminuiu significativamente a ligação de cristal COM a estas células em concentrações de 50 ?g/mL e 5 ?M, respectivamente. Os compostos reduziram significativamente a expressão superficial das ANXA1 e HSP90 (proteínas de ligação COM) como evidenciado por microscopia de imunofluorescência, enquanto o nível intracelular aumentou. A análise por Western blot confirmou estas alterações nas frações de membrana e citosol das células tratadas com estes compostos, enquanto as células inteiras permaneceram inalteradas. M1 também apresentou atividade antioxidante promissora no ensaio DPPH. / Renal stone disease, also known as urolithiasis, is common with a recent overall estimated prevalence rate of 14.8% that appears to be rising, with a five-year recurrence rate of up to 50%. The promising diverse bioactivities of plant extracts rich in galloylquinic acids such as Copaifera species leaves prompted our interest to synthesize the tri-substituted 3,4,5-tri-O-galloylquinic acid methyl ester (TGAME), with the goal of developing a lead compound for kidney stone prevention. The total synthesis included six steps starting from commercially available quinic and gallic acids. The key step in the synthetic pathway was through Steglich esterification of methyl quinate with 3,4,5-tribenzyloxybenzoic acid using dicyclohexylcarbodiimide and N,N-(dimethylamino) pyridine as the coupling reagents. The chemical structures of the final compound and its synthetic intermediates were elucidated by spectroscopic, spectrometric and spectrophotometric methods of analyses. The potential effect of the compound on calcium oxalate monohydrate (COM) crystal binding to the surface of Madin-Darby Canine Kidney Cells type I (MDCKI) and crystal growth in a Drosophila melanogaster Malpighian tubule model were investigated. Membrane, cytosolic and total Annexin A1 (ANXA1), ?-enolase and HSP90 amounts were examined by Western blot analysis after subcellular fractionation, then confirmed by immunofluorescence staining of cultured cells. Pretreatment of MDCKI cells with TGAME for up to 6 h significantly diminished COM crystal-binding in a concentration-dependent manner. TGAME (50 ?M) significantly inhibited ANXA1 surface expression as evident by immunofluorescence microscopy, whereas intracellular ANXA1 increased. Western blot analysis confirmed ANXA1 expression changes in the membrane and cytosolic fractions of compound-treated cells, whereas the whole cell ANXA1 remained unchanged. TGAME also significantly decreased the size, number, and growth of COM crystals induced in a Drosophila melanogaster Malpighian tubule model, and possessed a potent antioxidant activity in a DPPH assay. We also have performed a biotransformation study of galloylquinic acid compounds using filamentous fungi to predict their pharmacokinetic behaviors. The results showed that galloylquinic acids from Copaifera lucens leaves (n-butanolic fraction, BF) were transformed by Aspergillus alliaceus into one major metabolite 3-O-methyl gallic acid (M1), which is one of the known metabolites of gallic acid studied in humans. The biotransformed product was identified by UPLC-DAD-MS/MS and 1H NMR. Pretreatment of MDCKI cells with BF (50 ?g/mL) and its transformed product M1 (5 ?M) for 3 h significantly diminished COM crystal-binding to these cells. The compounds significantly reduced surface expression of ANXA1 and HSP90 (COM-binding proteins) as evidence by immunofluorescence microscopy, whereas the intracellular level increased. Western blot analysis confirmed these changes in membrane and cytosolic fractions of compound-treated cells, whereas whole cells remained unchanged. M1 also showed a promising antioxidant activity in DPPH assay.

Neste trabalho foram realizados estudos de reações de bio-oxidação dos esteroides Progesterona e 17&alpha;-Etinilestradiol por fungos de ambiente marinho. Para a Progesterona foi feita uma triagem de reações com os caldos enzimáticos e as massas miceliais dos fungos Aspergillus sydowii CBMAI 934, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Penicilium oxalicum CBMAI 1185 e Penicilium citrinum CBMAI 1186. Para as reações envolvendo os fungos A. sydowii CBMAI 935, P. oxalicum CBMAI 1185 e P. citrinum CBMAI 1186 os produtos majoritários observados foram os metabólitos Testosterona e Testololactona, produtos de oxidação da Progesterona promovida por enzimas do tipo Baeyer-Villiger monoxigenases. Para as reações envolvendo o fungo A. sydowii CBMAI 934 foram observados produtos de hidroxilação da Progesterona em carbonos do núcleo esteroidal não ativados eletronicamente, sendo produtos de oxidação da Progesterona promovida por enzimas do citocromo P-450. Da triagem foram selecionados os fungos A. sydowii CBMAI 934 e A. sydowii CBMAI 935 para executar reações de bio-oxidação em quintuplicatas (32ºC, 130 rpm, pH 7,4) utilizando o caldo enzimático e a massa micelial para isolamento e caracterizações espectroscópicas (RMN, EMAR e IV) e polarimétricas dos produtos majoritários. Após 14 dias de reação com o caldo enzimático do fungo A. sydowii CBMAI 934 foi isolado a 7,15-di-Hidroxiprogesterona com 13 % de rendimento em massa. Contudo não foi possível determinar com exatidão a configuração relativa dos grupos hidroxilas. Já para a reação com a massa micelial do fungo A. sydowii CBMAI 934 após 14 dias de reação foi isolado o produto 15&beta;-Hidroxiprogesterona com 58% de rendimento em massa. Após 7 dias de reação com o caldo enzimático do fungo A. sydowii CBMAI 935 foram isolados os produtos Testosterona e Testololactona com rendimentos em massa de 24% e 36%, respectivamente. A Testololactona também foi isolada da reação com a massa micelial do fungo A. sydowii CBMAI 935 após 7 dias com rendimento em massa de 87%. Para o 17 &alpha;-Etinilestradiol foi feita uma triagem com os mesmos fungos utilizados na triagem das reações com a Progesterona, exceto com o fungo A. sydowii CBMAI 934. Após 7 dias de reação e nas mesmas condições das reações com a Progesterona, não foram observados produtos de biotransformação do 17 &alpha;-Etinilestradiol. Este estudo envolvendo a bio-oxidação da Progesterona mostra o potencial de biotransformação de fármacos esteroidais no meio ambiente. / In this work was performed bio-oxidation studies of steroids progesterone and 17&alpha;-ethynylestradiol by marine-derived fungi. For progesterone was performed a reactions screening with culture broth and micelia from Aspergillus sydowii CBMAI 934, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Penicilium oxalicum CBMAI 1185 e Penicilium citrinum CBMAI 1186. For reactions using A. sydowii CBMAI 935, P. oxalicum CBMAI 1185 e P. citrinum CBMAI 1186 the majoritarian products obtained were testosterone and testololactone, products from progesterone oxidation by Baeyer-Villiger mono-oxygenases enzymes. For reactions using A. sydowii CBMAI 934 was observed hydroxylation products from progesterone in carbons of progesterone by eletronic factors. The enzymes than promoted the hydroxylation of the progesterone were of citochrome P-450 group. From screening was selected A. sydowii CBMAI 934 and A. sydowii CBMAI 935 for quintuplicate bio-oxydations (32ºC, 130 rpm, pH 7,4) using the culture broth and micelia for isolation and spectroscopicals caracterizations (NMR, HRMS and IR) and polarimetrics of majoritary products. After 14 days, the reaction with culture broth from A. sydowii CBMAI 934 was isolated 7,15-dihydroxyprogesterone with 13% yield. But, the configurations of hydroxy groups were not possible to determine. Already for reaction with micelia from A. sydowii CBMAI 934 was isolated 15&beta;-hydroxyprogesterone with 58% yield. After 7 days the reaction with culture broth from A. sydowii CBMAI 935 was isolated the testosterone and testololactone with 24% and 36% yields, respectively. The Testololactone also was isolated from reaction with micelia from A. sydowii CBMAI 935 after 7 days with 87% yield. For 17&alpha;-ethynylestradiol was performed a screening with same fungi used in reaction screening with Progesterone, except the A. sydowii CBMAI 934. After 7 days in same condictions of reactions with Progesterone, It was not observed products from 17&alpha;-ethynylestradiol. This study involving the bio-oxidation from Progesterone showed the potential of biontrasnformations steroidal drugs in environment.

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Deste modo, nos últimos anos a consequência da ingestão destes corantes presentes na agua potável servida à população é discutida por diversos autores. Este estudo avalia a ação de microssomas de fígado de rato, enzimas redutoras produzidas pela bactéria Escherichia coli (E. coli) e nitroredutase imobilizada na biotransformação de três corantes dispersos que possuem grupos azo, Disperse Red 73 (DR 73), Disperse Red 78 (DR 78) e Disperse Red 167 (DR 167). A técnica de Espectrofotometria de absorção molecular na região do Uv- visível, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com detector de arranjo de diodos (CLAE-DAD) e Cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS) foram técnicas usadas para identificar os principais produtos gerados após os processos de degradação dos corantes. Polímeros de impressão molecular magnéticos (MMIPs) foram investigados usando reações de polimerização por precipitação para pré-concentração do corante DR 73, juntamente com a degradação por fotoeletrocatálise e subsequente análise dos produtos por LC-MS/MS. Os estudos in vitro do metabolismo de biotransformação dos corantes têxteis com microssoma de fígado de rato mostraram que as reações ocorreram preferencialmente no grupo azo e nitro dos corantes, indicando a redução destes grupos pelas enzimas do citocromo P-450. Foram obtidos dois produtos de degradação para cada corante após reação com a bactéria E. coli; o corante DR 73 originou os produtos 3-((4-aminofenil)(etil)amino)propanitrila e 4-nitroanilina, os produtos 3-((4-aminofenil)(etil)amino)propanitrila e 2-cloro-4-nitroanilina foram obtidos após reação com o corante DR78 e o DR 167 originou dimetil 3,3`-((3-acetamido-4aminofenil)azanediyl)dipropanoato e 2-cloro-4-nitroanilina, indicando a clivagem do grupo azo, possivelmente, pela enzima azoredutase, produzida pela bacteria. A enzima nitroredutase, imobilizada em partículas magnéticas modificadas com tosil, mostrou que a redução dos corantes ocorreu preferencialmente no grupo nitro, enquanto que a enzima livre no meio reacional resultou em mais de um produto de biotransformação para cada corante, atuando em mais de um sítio da molécula, comprovando a eficácia da imobilização enzimática para estudos de biotransformação e formação de produtos majoritários. A mutagenicidade dos corantes foi avaliado pelo ensaio de Salmonella/microssoma realizado nas estirpes TA 98 e TA 100, com e sem S9. De acordo com este ensaio, DR 73 foi o mais mutagênico. O MMIP para o corante DR 73 apresentou excelentes valores de religação (16 mg g−1 e 6 mg g−1, para MMIP e MNIP, respectivamente) indicando que o polímero molecularmente impresso formou cavidades específicas para retenção do corante. Através dos resultados obtidos por LCMS/MS, observou-se 100% de degradação do corante em apenas 60 min de tratamento via fotoeletrocatálise para soluções mais diluidas do mesmo, comprovando a eficiência da técnica na degradação de poluentes. Sendo assim, estes resultados sugerem que o MMIP mostrou uma excelente especificidade e seletividade para o corante DR 73 e uma técnica promissora na captação de corantes mutagênicos de águas superficiais, com grande potencial de aplicação e exploração na pré-concentração antes do tratamento. Além disso, a redução destes corantes por sistemas biológicos representa uma grande preocupação ambiental devido ao aumento da genotoxicidade para os seres vivos, em especial a seres humanos, produzindo compostos nocivos, tais como aminas condenadas pela Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer. / Synthetic azo dyes have been a matter of great concern due to the genotoxic and mutagenic potential of the products originating from azo dye biotransformation. Thus, in recent years the result of the intake of these dyes present in drinking water supplied to a population is discussed by several authors. This work evaluates the action of rat liver microsomes, reducing enzymes produced by the Escherichia coli (E. coli) and nitroreductase immobilized on biotransformation of three disperse dyes bearing azo groups, namely Disperse Red 73 (DR 73), Disperse Red 78 (DR 78), and Disperse Red 167 (DR 167). UV-Vis spectrophotometry, high-performance liquid chromatography with diode array detector (HPLC-DAD), and liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS/MS) were techniques used to identify the main products generated after the process degradation of dyes. Magnetic molecularly imprinted polymers (MMIPs) were investigated using precipitation polymerization reactions for preconcentration of the dye DR 73, together with the photoelectrocatalysis degradation and subsequent analysis of the products by LC-MS/MS. In vitro studies of biotransformation metabolism of textile dyes with rat liver microsome showed that the reactions occur preferentially in the group of azo and nitro dyes, indicating the reduction of these groups by enzymes of the cytochrome P-450. There were obtained two degradation products for each dye after reaction with E. coli; the dye DR 73 gave the product 3 - ((4-aminophenyl) (ethyl) amino) propanitrila and 4-nitroaniline, the product 3 - ((4-aminophenyl) (ethyl) amino) propanitrila and 2-chloro-4-nitroaniline were obtained after reaction with the dye DR78 and DR 167 gave 3,3`-dimethyl-((3-acetamido-4-aminophenyl) azanediyl) dipropanoato and 2chloro-4-nitroaniline; indicating cleavage of the azo group, possibly by azoredutase enzyme produced by bacteria. The nitroreductase enzyme immobilized on modified magnetic particles Tosyl showed that the reduction of dyes occurred preferentially in the nitro group, while the free enzyme in the reaction medium resulted in more than a product of biotransformation for each dye, acting in more than one site of the molecule, proving the efficacy of enzyme immobilization for biotransformation studies and formation of major products. The mutagenicity of the dyes was evaluated by the Salmonella/microsome assay performed on strains TA 98 and TA 100, with and without S9. According to this assay, DR 73 was the most mutagenic. The MMIP to the dye DR 73 showed excellent rebinding values (16 mg g−1 and 6 mg g−1, for MMIP and MNIP, respectively) indicating that the molecularly imprinted polymer formed cavities for specific dye retention. Through the results obtained by LC-MS/MS, it was observed 100% dye degradation in 60 min treatment for more dilute solutions thereof, proving the efficiency of technique in pollutant degradation. Thus, these results suggest that MMIP showed excellent specificity and selectivity for the dye DR 73 and a promising technique in capturing mutagenic dyes of surface water, with great potential for application and operation in the pre-concentration before treatment. Moreover, the reduction of these dyes by biological systems is a major environmental concern due to increased of genotoxicity for living beings, especially humans, producing harmful compounds, such as condemned amines by the International Agency for Research on Cancer.

Aristolochia genus consists of about 400 species, among which is the Aristolochia trilobata L. This species is commonly used as medicinal plant by Central and South American people against snakes and scorpions bites in the treatment of stomach pains, cramps and diabetes and for the removal of placental among others. However, there are not studies that reports the chemical components of this plant, therefore, this study intended to identify the volatile chemicals in the oil, and the full characterization of the majority constituent of essential oil and offer a way to obtain it via biotransformation. It was observed that the major component of the essential oil is the (R)-sulcatyl acetate (23.31%), while in the hydrolate the major component is linalool (29.51%). The antinociceptive activity of A. trilobata essential oil and (R)-sulcatyl acetate was evaluated, which showed a strong analgesic activity and did not show any significant motor performance alterations. Two routes were proposed to obtain sulcatyl acetate: one by conventional chemical synthesis and another by biotransformation. For the chemical synthesis sulcatona was used how starting material that was reduced and yielded sulcatol (98%), which was acetylated (83% yield). The route by biotransformation had hao starting material geraniol, being evaluated the ability of the fungus Penicillium oxallicum in the biotransformation from geraniol to sulcatona. It was also evaluated the ability of the fungi Aspergillus niger, Aspergillus sp. P. oxallicum, fungus isolated from Spondias tuberous (umbu) and Passiflora edulis (passion fruit) peel, to reduce sulcatona, resulting in a reduction of different percentage for each medium tested. It was also tested A. niger, Aspergillus sp., P. oxallicum and the fungus isolated from umbu , for sulcatol acetylation with stereoselectivity. The region-/stereoselectivity of the reactions was evaluated by GC/FID chiral, obtaining sulcatone reduction with A. niger, and the stereoselectivity in the racemic sulcatol acetylation catalyzed by Aspergillus sp. was obtained (S)-sulcatyl acetate with isomeric purity, and also obtaining pure (R)-sulcatyl acetate with P. oxallicum. It was possible to observe a mixture of isomers from the reaction catalyzed by the isolated fungus from umbu. / O gênero Aristolochia é constituído por aproximadamente 400 espécies, dentre as quais encontra-se a Aristolochia trilobata L. Essa espécie é utilizada na medicina popular nas Américas Central e do Sul contra picadas de cobras e escorpiões, no tratamento de dores estomacais, cólicas e diabetes e para a remoção de placentas, entre outras. No entanto, nenhum trabalho relata os componentes químicos dessa planta e, portanto, o presente trabalho visou a identificação química dos voláteis existentes na mesma, bem como o isolamento, a caracterização e a identificação do constituinte majoritário, R(+)-2-acetil 6-metil-5-hepteno (acetato de sulcatila), com 23,31% presente no óleo essencial. O linalol (29,51%) foi identificado no hidrolato como constituinte majoritário. O óleo essencial e o (R)-acetato de sulcatila tiveram suas atividades antinociceptivas avaliadas em camundongos, os quais apresentaram capacidade de analgesia sem interferir na capacidade motora. Foram realizadas duas propostas para a síntese do acetato sulcatila, uma por síntese convencional e outra por biotransformação. Para a proposta sintética utilizou-se a sulcatona como material de partida, obtendo-se sulcatol (98% de rendimento) a partir da redução, o qual foi acetilado (83% de rendimento). A rota por biotransformação partiu da conversão do geraniol em sulcatona pelo fungo Penicillium oxallicum, sendo avaliado, posteriormente, a capacidade dos fungos Aspergillus niger, Aspergillus sp., P. oxallicum, fungos isolados de Spondias tuberosa (umbu) e das cascas de Passiflora edulis (maracujá) para a redução da sulcatona, obtendo-se a redução com percentuais diferentes para cada meio testado. Foram também realizadas reações de acetilação do sulcatol utilizando os fungos A. niger, Aspergillus sp., P. oxallicum e o fungo isolado do umbu. A régio/estereosseletividade das reações foi avaliada por CG/DIC quiral, sendo possível observar uma regiosseletividade na redução da sulcatona por A. niger e a estereosseletividade na acetilação do sulcatol racêmico catalisada pelo fungo Aspergillus sp., sendo obtido o (S)-acetato de sulcatila com pureza isomérica, e obteve-se o (R)-acetato de sulcatila puro com P. oxallicum, sendo possível também observar uma mistura de isômeros a partir da reação catalisada pelo fungo isolado do umbu.

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Made available in DSpace on 2014-07-29T15:25:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Eula_Costa.pdf: 1234220 bytes, checksum: 9b0a765b29a3c24c4ab992c52d3cab65 (MD5) Previous issue date: 2009-03-25 / Considering the vast biotechnological applicability described for Beauveria bassiana, the versatility microbial biotransformation exhibits, the important biological activities attributed to the flavonoid quercetin, the therapeutic perspectives of its use, and the activity the enzyme quercetin 2,3-dioxygenase has on quercetin, we intended to evaluate quercetin biotransformation by B. bassiana ATCC 7159 and isolates of B. bassiana collected in the Midwestern Region of Brazil. The objectives of this study were: evaluate the potential of B. bassiana isolates and B. bassiana ATCC 7159 to produce metabolites of quercetin; investigate quercetin 2,3-dioxygenase production by the isolates and B. bassiana ATCC 7159; determine the genetic variability among the isolates of B. bassiana and establish possible correlations between molecular data and quercetin 2,3-dioxygenase production. All isolates and B. bassiana ATCC 7159 were capable of metabolizing quercetin and form compounds described in mammalian quercetin biotransformation studies and isolate IP 94 produced a higher number of metabolites compared with the others. B. bassiana ATCC 7159 and isolates IP 94, IP 98, IP 129, IP 147 produced methylated metabolites, while isolates IP 8, IP 11, and IP 94 produced glucuronidated metabolites. All the isolates produced sulphated metabolites and methylated and glucuronidated metabolites simultaneously and were capable to synthesize quercetin 2,3-dioxygenase. Quercetin 2,3-dioxygenase synthesis on PDSM, used in its biotransformation process was higher than on basic medium. B. bassiana ATCC 7159 and the isolates IP 11 and IP 132 presented the highest quercetin 2,3-dioxigenase activity, whereas the isolates IP 153 and IP 3a presented the lowest ones. Quercetin metabolites formation and quercetin 2,3-dioxygenase production were not correlated with the geographic origin of the isolates. Genetic variability analysis by RAPD allowed the separation of the isolates into three distinct groups and showed high genetic diversity among them; however, the RFLP-PCR of ITS region did not provide characteristic markers to differentiate the isolates. The ITS region sequencing confirmed the identity of the isolates as B. bassiana. The results obtained can lead to the following conclusions: B. bassiana constitutes an interesting alternative to the use of chemical methods and biological systems to produce quercetin metabolites, but is necessary to optimize the biotransformation process in order to obtain a more expressive amount of metabolites; B. bassiana is able to produce quercetin 2,3-dioxygenase, although more detailed studies are needed to explain its production pathway, regulation, and mechanism of action. / Considerando-se a vasta aplicabilidade biotecnológica descrita para Beauveria bassiana, a versatilidade que a biotransformação microbiana apresenta, as importantes atividades biológicas atribuídas ao flavonóide quercetina, as perspectivas quanto ao seu uso terapêutico e ainda a atividade da enzima quercetina 2,3-dioxigenase sobre a quercetina, pretendeu-se avaliar a metabolização da quercetina pela cepa B. bassiana ATCC 7159 e por isolados de B. bassiana obtidos na Região Centro-Oeste do Brasil. Os objetivos específicos do presente estudo foram: avaliar o potencial da cepa B. bassiana ATCC 7159 e dos isolados em produzir metabólitos da quercetina; investigar a produção de quercetina 2,3-dioxigenase pela cepa B. bassiana ATCC 7159 e pelos isolados; determinar a variabilidade genética entre os isolados de B. bassiana e estabelecer possíveis correlações entre dados moleculares e produção de quercetina 2,3-dioxigenase. Todos os isolados e a cepa B. bassiana ATCC 7159 foram capazes de metabolizar a quercetina formando compostos descritos nos estudos da metabolização deste flavonóide em mamíferos e o isolado IP 94 produziu um número maior de compostos quando comparado aos demais. B. bassiana ATCC 7159 e os isolados IP 94, IP 98, IP 129, IP 147 geraram metabólitos metilados, enquanto os isolados IP 8, IP 11 e IP 94 geraram metabólitos monoglicuronados. Todos os isolados estudados geraram metabólitos sulfatados e metabólitos metilados e glicuronados simultaneamente e foram capazes de sintetizar a enzima quercetina 2,3-dioxigenase. A síntese de quercetina 2,3-dioxigenase no meio de cultivo PDSM, utilizado para a biotransformação microbiana da quercetina, foi superior à obtida em meio mínimo. B. bassiana ATCC 7159 e os isolados IP 11 e IP 132 apresentaram maior atividade da quercetina 2,3-dioxigenase, enquanto os isolados IP 153 e IP 3a apresentaram as mais baixas. A formação dos metabólitos da quercetina e a produção de quercetina 2,3-dioxigenase não se relacionaram com a origem geográfica dos isolados. A análise da variabilidade genética por meio de RAPD permitiu dividir os isolados em três grupos distintos e mostrou elevada diversidade genética entre eles; porém, a análise por meio de RFLP-PCR da região ITS não permitiu diferenciar os isolados. A análise da sequência da região ITS confirmou a identidade dos fungos como B. bassiana. Os resultados obtidos permitiram concluir que: a biotransformação microbiana da quercetina por meio do fungo B. bassiana constitui alternativa ao uso de métodos químicos e sistemas biológicos para a produção de metabólitos da quercetina, sendo necessário otimizar o processo de biotransformação para a obtenção de quantidades expressivas dos metabólitos; B. bassiana é capaz de produzir a enzima extracelular quercetina 2,3-dioxigenase, sendo necessários estudos mais detalhados para elucidar sua via de produção, regulação e mecanismo de ação.