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Made available in DSpace on 2014-06-12T15:05:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4553_1.pdf: 555608 bytes, checksum: 9cb94ebf40323d8ad913699e17a82f12 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Investigações foram realizadas comparativamente sobre a habilidade de biossorção de cobre e zinco pela biomassa de Phanerochaete chrysosporium UCP 963 e Cunninghamella elegans UCP 596. A remoção dos metais pesados foi avaliada utilizando-se diferentes quantidades de biomassa (120 mg e 240 mg), viva e inativada, adicionadas a solução de cobre e de zinco (4 e 6 mM), pH 5.0 sob agitação de 150 rpm, à temperatura de 28 ºC, por 480 minutos. A amostra de C. elegans demonstrou habilidade de remoção dos metais pesados na concentração de 4 mM com rendimentos de 104 mg.g-1 (55% de remoção) para o cobre, 94,44 mg.g-1 (51% de remoção) de zinco, e na concentração de 6 mM zinco removeu 129,71 mg.g-1 (53%) e cobre 171 mg.g-1 (57%), todos os tratamentos foi utilizado 120 mg da biomassa. A biomassa inativada de P. chrysosporium foi mais eficiente na remoção de cobre na concentração de 6 mM com resultados de 134,18 mg.g-1 (45% de remoção) e em ambas concentrações de zinco (4 e 6 mM) apresentando uma sorção de 73-101 mg.g-1 (59-63 %), respectivamente, durante 480 minutos. Os resultados demonstram que tanto a utilização da biomassa inativada e/ou viva de P. chrysosporium e C. elegans apresentam habilidade no processo de remoção de cobre e zinco, possibilitando uma futura aplicação na sorção de metais pesados em ambientes contaminados

Orientador: Nelson Eduardo Duran Caballero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-26T11:34:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kunz_Airton_D.pdf: 4294963 bytes, checksum: a713adb790fb0d093c8ee32a9e636223 (MD5) Previous issue date: 1999 / Doutorado

Seminario de Título para optar al Título de Ingeniera en Biotecnología Molecular. / Actualmente, el uso de enzimas celulasas, debido a su capacidad de degradar celulosa, ha crecido enormemente y ha sido reportado en industrias como la alimentaria, cervecera y vitivinícola, en la industria alimentaria animal, industrias textil y de detergentes, papelera, y de biocombustibles. En la naturaleza estas enzimas son producidas por hongos y bacterias, y son principalmente secretadas al medio extracelular. Estas enzimas pertenecen a una familia compuesta de al menos tres grupos: exo-celobiohidrolasas (CBH), endo-β-1,4 glucanasa (EG) y β-glucosidasa (BG), las cuales forman parte de un complejo catalítico que actúa de manera sinérgica, en compañía de otras enzimas, degradadando la biomasa. Debido al requerimiento de degradar celulosa por parte de diferentes industrias y ante las condiciones en las cuales se realiza este proceso, como la alta temperatura, el diseño de nuevas enzimas, realizando modificaciones sobre secuencias de proteínas mesófilas ya existentes sugiere ser una buena alternativa. En un estudio anterior, con el fin de generar un método bioinformático predictivo para termoestabilización de proteínas, se analizó el efecto de la temperatura sobre la estructura de la exo-celobiohidrolasa I Cel7C del hongo Phanerochaete chrysosporium usando métodos de dinámica molecular. Como resultado de esto se propuso la introducción de tres puentes disúlfuro, cada uno para una proteína Cel7CDC mutante diferente, los que deberían aumentar la rigidez de la estructura a altas temperaturas, y por lo tanto, su termoestabilidad. Con el objetivo de corroborar experimentalmente el método de predicción bioinformática utilizado, en este trabajo se implementó uno de los tres puentes disúlfuros propuestos para Cel7CDC. Para esto se realizó mutación sitio dirigida mediante la técnica de PCR con partidores que contenían la mutación en su interior, con objeto de generar dos mutaciones puntuales en el gen codificante. Con esto se reemplazó la fenilalanina 325 y la glicina 379 de la cadena aminoacídica de la proteína madura, por cisteínas. Las variantes del gen generadas fueron clonadas en los vectores pBluescript II SK (+) y fueron perpetuadas en E. coli TOP10, y también en el vector pPIC9k para ser expresadas en P. pastoris KM71. Se realizó la transformación y la selección de las variantes de P. pastoris se llevó a cabo por prototrofía en ausencia de histidina y luego con concentraciones crecientes de G418 según protocolos de selección del vector pPIC9k. La selección fue verificada mediante PCR de colonias y secuenciación. La expresión se llevó a cabo según el manual de expresión en P. pastoris con el vector, y tras ser analizadas mediante ensayos de actividad y zimogramas, no se encontró actividad asociada a ellas.

P. chrysosporium est un champignon saprophyte capable de dégrader de nombreux xénobiotiques, ce qui le rend particulièrement intéressant pour des applications en bioremédiation. Plusieurs publications mettent en avant l'importance de la maîtrise de l'homéostasie métallique dans la production de certaines enzymes lignolytiques. La présence de manganèse est en effet nécessaire à la production des manganèses peroxydases, alors qu'à l'inverse une carence permettra la production de lignines peroxydases. Cependant, la caractérisation de transporteurs impliqués dans le contrôle de l'homéostasie métallique n'a fait l'objet de recherches poussées que chez le champignon modèle S. cerevisiae. L'analyse des transporteurs putatifs de manganèse de 26 espèces fongiques représentant 20 ordres fongiques a permis de constituer un répertoire de 281 transporteurs de manganèse. L'analyse phylogénétique a permis de mettre en évidence que des processus de duplication, mais également de délétion, avaient eu lieu en particulier chez S. cerevisiae. Cependant ce dernier ne possède pas de transporteurs de manganèse appartenant à la famille des Cation Diffusion Facilitator. Dans le génome de P. chrysosporium, onze transporteurs de manganèse appartenant à différentes familles de gènes ont été identifiés. Le niveau d'expression de ces différents gènes a été étudié notamment en condition lignolytique. Ces transporteurs ont également été clonés afin de vérifier leurs fonctions par complémentation en système hétérologue. Cette étude a permis de mettre en évidence les transporteurs de manganèse putatifs de nombreux organismes fongiques, ainsi que l'absence d'une famille de transporteurs impliquée dans les mouvements de manganèse chez S. cerevisiae / P. chrysosporium is a saprophytic fungus able to degrade many xenobiotics which makes it particularly attractive for applications in bioremediation. Several publications highlight the importance of metal homeostasis in the production of lignolytics enzymes. Indeed the presence of manganese is required for the production of manganese peroxidase. Conversely, deficiency allows the production of lignins peroxidases. Characterization of transporters involved in the control of manganese homeostasis has been only researched in the model S. cerevisiae. Analysis of putative manganese transporters of 26 fungal species representing 20 orders of fungus was used to form a repertory of 281 transporters of manganese. Phylogenetic analysis allowed to highlight that duplication process, but also deletion, had occurred particularly in S. cerevisiae. However this one is devoid of transporters belonging to the manganese Cation Diffusion Facilitator. Eleven transporters belonging to gene families in which manganese transporters have been found were identified in the P. chrysosporium?s genome. Expression level of these genes was examined particularly in ligninolytic condition. Transporters have also been cloned in order to verify their functions by complementation in heterologous system. This study allowed to identify putative manganese transporters of numerous fungal organisms and the lack of a transporters family involved in the manganese transport in S. cerevisiae

Biotransformação é uma estratégia promissora para a descoberta de novas moléculas de interesse farmacêutico e industrial. Fungos têm demonstrado habilidade para biotransformar muitas moléculas naturais e sintéticas. Um produto natural muito estudado e de potencial para a indústria farmacêutica é o Lapachol, uma naftoquinona que apresenta uma ampla diversidade de atividades biológicas. Existem na literatura muitos estudos de biotransformação utilizando fungos, mas pouco se sabe sobre como esses microrganismos transformam essas moléculas, e quais proteínas e vias metabólicas estão envolvidas nesses processos. A proteômica tornou-se uma das principais abordagens para analisar e compreender os sistemas biológicos. Dessa forma, o objetivo desse estudo foi compreender o processo de biotransformação do lapachol pelo fungo Phanerochaete chrysosporium, identificando os biotransformados, suas atividades biológicas e investigando o proteoma do fungo durante o bioprocesso a fim de identificar as proteínas e as vias metabólicas envolvidas. O fungo foi capaz de biotransformar o lapachol e gerou dois análogos, um já teve sua estrutura elucidada e é inédita na literatura. O proteoma intracelular foi analisado por eletroforese bidimensional e, após análises quanti e qualitativas, as proteínas selecionadas foram submetidas à espectrometria de massas por MALDI-TOF/TOF. Após análises, com a ferramenta de bioinformática BLAST2GO, determinou-se que as enzimas identificadas hiperabundante e ou exclusivas da condição lapachol estavam principalmente envolvidas com processos de detoxicação e resposta ao estresse oxidativo. Além disso, foram detectadas diversas enzimas com atividade de oxirredução. Além do mais, a técnica de Shotgun LC-MS/MS foi realizada. A identificação e quantificação (label-free) das proteínas foram feitas através da análise de dados MS/MS brutos pelo software MaxQuant/Andromeda. As diferenças nas expressões das proteínas identificadas entre os grupos foram computadas usando o software Perseus. Este estudo foi capaz de identificar um total de 221 proteínas intracelulares e 28 extracelulares, sendo que 54 proteínas intracelulares e 4 proteínas extracelulares foram estatisticamente diferentes ou únicas para uma condição (lapachol ou controle). Manganês-peroxidase e ?-glicosidase, ambas enzimas com interesse biotecnológico, foram identificadas exclusivas e aumentada, respectivamente na condição lapachol, desssa forma, o lapachol pode ser um bom agente pró-oxidante, pois estimulou a produção dessas enzimas oxidativas. Époxido desidrogenase e álcool desidrogenase parecem estar envolvidas na rota de biotransformação do lapachol, a primeira catalisando a abertura do epóxido e a segunda, reduzindo regioseletivamente carbonilas. O derivado PC01 mostrou-se mais tóxico para células de adenocarcinoma mamário que o lapachol e 3 e 5 vezes menos tóxico para células epiteliais normais que cisplatina e lapachol, respectivamente, mostrando-se um composto promissor. Esta é a primeira vez que a proteômica foi utilizada para investigar a biotransformação do lapachol. / Biotransformation is a promising strategy to discovery of new molecules with pharmaceutical and industrial interest. Fungi have demonstrated the ability to biotransform many natural and synthetic molecules. A very studied natural product of potential for the pharmaceutical industry is Lapachol, a naphthoquinone with a great diversity of biological activities. There are many biotransformation studies in the literature using fungi but little is known about how these microorganisms transform these molecules, which proteins and metabolic pathways are involved in these processes. Proteomics has become one of the main approaches for analyzing and understanding biological systems. The objective of the present study was to understand the biotransformation process of lapachol by Phanerochaete chrysosporium, identifying the biotransformed and its biological activities and investigating the fungus proteome during the bioprocess to identify the proteins and the metabolic pathways involved. After 24 h of bioprocessing, the fungus was able to biotransform lapachol and generated two analogues, one already had its structure elucidated and is unpublished in the literature. The intracellular proteome was analyzed by two-dimensional electrophoresis and, after quantitative and qualitative analyzes, the selected proteins were submitted to MALDI-TOF/TOF mass spectrometry. After analysis, with the BLAST2GO bioinformatics tool, it was determined that the enzymes identified as hyperabundant and exclusive to the lapachol condition were mainly involved with detoxification and oxidative stress response processes. Moreover, several enzymes with oxreduction activity were detected. In addition, the Shotgun LC-MS/MS technique was performed on intracellular and extracellular proteins. Identification and quantification (label-free) of the proteins were performed by the analysis of MS/MS raw data using MaxQuant/Andromeda software. Differences in the expressions of the proteins identified between the groups were computed using Perseus software. This study was able to identify a total of 221 intracellular and 28 extracellular proteins. 54 intracellular proteins and 4 extracellular proteins were different or unique statistics for a condition (lapachol or control). Manganese-peroxidase and ?-glycosidase, both enzymes of biotechnological interest, were identified exclusively and increased respectively in the lapachol condition, thus, lapachol may be a good pro-oxidant agent, since it stimulated the production of these oxidative enzymes. Epoxide dehydrogenase and alcohol dehydrogenase appear to be involved in the lapachol biotransformation route, the first catalyzing the epoxide opening and the second, regioselectively reducing carbonyls. The PC01 derivative was shown to be more toxic to mammary adenocarcinoma cells than lapachol and approximately 3 to 5 times less toxic to normal epithelial cells than cisplatin and lapachol, showing a promising compaund. To our best knowledge, this is the first time that proteomics has been used to investigate the biotransformation of lapachol.

Scaling biological pretreatment from the bench scale to the production scale may be more economical if unsterilized feedstock are used, however these allow for microbial competition from contaminates. An accurate and rapid method for identifying the desired biological pretreatment organism is necessary to confirm the presence of the desired organism when contaminates are morphologically similar to the target organism. Traditional methods, such as visual identification, sequencing, and selective plating can be time consuming and are sometimes still inconclusive. Based on methods described in the literature, plasmid DNA containing the marker genes gus (�-glucuronidase), LacZ, and gfp (green fluorescence protein) incorporated into the lignin-degrading basidiomycete Phanerochaete chrysosporium would result in a rapid genetic test for the desired organism. The presence of these genes can be confirmed either through an X-Gluc (cyclohexylammonia salt), X-Gal histochemical assay or observing the gfp’s fluorescence by a specially equipped confocal microscope. Each reporter systems will allow for rapid, reliable identification of the target species. This study will report on the success of the transformation methods in creating a transformed fungus to be used in the context of a large-scale fermentation operation. Additionally, a novel in-harvest lignocellulose feedstock biological pretreatment inoculation trial was performed comparing lignolytic performance between fungal inoculum application techniques. Optimization of carbohydrate availability for enhanced saccharification was determined by analyzing glucose release by treated and non-treated unsterilized switchgrass. This study also focused on identifying parameters to enhance saccharification efficacy at the farm-scale.

The following full-factorial study compared fungal activity on lignocellulosic biomass that was inoculated with three different amounts of fungus, and grown using three different airflow rates. These treatments were compared to a control which consisted of biomass that was not inoculated but was exposed to the same growth conditions in the environmental chamber. The objectives of the following experiment were to determine the inoculum density and airflow rate required to optimize Phanerochaete chrysosporium lignin degradation. Additionally, this study quantifies the saccharification yield from the pretreated switchgrass. The impact of substrate bulk density and substrate particle size on fungal growth were compared to determine if the particle size or the substrate bulk density has the predominant influence on the growth of the fungus, and subsequent pretreatment effectiveness quantified as an increase in glucose yields and lignin degradation. The particle size tests were controlled for bulk density; all three particle sizes were tested at a bulk density of 80 kg/m3. To test the density, three different bale densities were prepared controlling for particle size. The density tests were performed on small-scale bales made of 4 inch cut pieces of switchgrass compressed to the correct density. Therefore; density tests had the same particle size throughout all treatments, and particle size tests had the same density through all treatments. Carbohydrate accessibility post-pretreatment was examined through enzymatic saccharification and determination of glucose yields in the treatments and controls.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7922_1.pdf: 2006759 bytes, checksum: e658b40f8129b04ae2bab24568ef6746 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / As blendas poliméricas compostas por polímeros sintéticos e amido vêm ganhando importância na área de materiais por apresentarem boas propriedades e maior biodegradabilidade quando descartadas no meio ambiente. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a capacidade biodegradadora de uma cultura mista dos fungos Talaromyces wortmannii e Phanerochaete chrysosporium numa blenda biodegradável de polietileno de baixa densidade (PEBD)/Amido, com aplicação na indústria de embalagens. A princípio foi feita uma seleção do tipo de amido pela avaliação do crescimento dos microrganismos. Em seguida, a blenda foi obtida pela mistura de PEBD/Amido 80/20% m/m num reômetro HAAKE a temperatura de 140oC por 10 min. O material foi exposto à cultura mista por um período de 165 dias. Os níveis de biodegradação dos filmes foram caracterizados antes e após a inoculação dos fungos através de análises de variação de massa, calorimetria diferencial exploratória-DSC, microscopia eletrônica de varredura-SEM e determinação da resistência à tração na ruptura e alongamento. Ainda foi realizado um monitoramento da produção de CO2 no processo de biodegradação por 90 dias, e um estudo cinético do crescimento dos fungos em meio Sabouraud modificado com amido. Os resultados mostraram que o amido do tipo anfótero (Foxhead®5901) apresentou um bom desempenho como componente para esse tipo de blenda. O consumo crescente e gradativo da blenda como fonte de carbono alternativa ficou evidente no acompanhamento da produção de CO2. Houve um acréscimo na massa dos filmes após exposição aos fungos pela sua impregnação no material. As análises de DSC mostraram que a processabilidade do PEBD não foi alterada com a adição de amido. O material apresentou uma significativa perda em propriedades mecânicas após contato com os fungos que, segundo evidenciado na SEM, consumiram o amido presente na matriz polimérica, gerando vazios e permitindo uma reorganização de sua estrutura. O fungo Phanerochaete chrysosporium apresentou como parâmetros cinéticos μmáx (h-1) = 0,10 e KS (g/L) = 8,50, enquanto que o fungo Talaromyces wortmannii μmáx (h-1) = 0,04 e KS (g/L) = 0,18, mostrando o quanto pode variar o comportamento de duas espécies de fungos distintas crescendo sobre as mesmas condições

This dissertation consists of three manuscripts for publication: Appendix A presents a genomic comparison of Aspergillus flavus isolates with different morphologies, and Appendices B and C present the identification and systematics of an emerging snake pathogen, Ophidiomyces ophiodiicola. The comparative genomics project of A. flavus tests the hypothesis that isolates with different morphologies within the species are adapted to different niches. Our results reveal differences in genome structure and protein content that are implicated in niche adaptation to the soil and phyllosphere. The systematics project of O. ophiodiicola was initiated to resolve the frequent misidentification of emerging reptilian diseases that is occuring in the literature. One of these emerging pathogens, O. ophiodiicola, was incorrectly described in the genus Chrysosporium due to its resemblance in spore morphology; therefore, the taxonomy of the genus was revised. We hope the review will aid in accurate identification and tracking of emerging reptilian diseases to better understand their epidemiology.