Orientador: Rubens Monti / Banca: Daniela Alonso Bocchini Martins / Banca: Maristela de Freitas Sanches Perez / Banca: Eleonora Cano Carmona / Banca: Marcos Filice / Resumo: As xilanases são glicosidases que catalisam a hidrólise das ligações 1,4-β-xilosídicas da xilana e que possuem potencial biotecnológico em vários processos industriais, como na clarificação de sucos e vinhos, na fabricação de pães, na filtração da cerveja e no tratamento das polpas celulósicas. Recentemente, recebem atenção pela produção dos xilooligossacarídeos como ingredientes prebióticos. Embora possuam diversas vantagens sobre os métodos químicos, as enzimas são, geralmente, limitadas para uso industrial. A imobilização em suportes sólidos melhora a estabilidade dos biocatalisadores e o controle operacional, promovendo a recuperação do produto sem a contaminação pela enzima. Assim, os objetivos deste trabalho foram: produzir e caracterizar a xilanase de Aspergillus niger; imobilizar covalentemente, em suportes sólidos, a xilanase de A. niger e quatro outras, provenientes de diferentes fontes (Aspergillus versicolor, Trichoderma longibrachiatum, Thermomyces lanuginosus e Streptomyces halstedii); caracterizar os derivados obtidos; analisar o produto de hidrólise da xilana pelos derivados. A xilanase de A. niger mostrou ótima estabilidade até 55°C, com meia-vida de 15 minutos a 60°C, e sua produção foi induzida por pequenas concentrações de xilose. O fungo secretou pelo menos duas isoformas com atividade xilanolítica. A xilanase I foi purificada em uma única etapa, por adsorção em suporte ativado com quelatos, assim como a enzima de S. halstedii, contendo cauda de histidina. A xilanase de T. longibrachiatum (comercial) foi parcialmente purificada com suportes iônicos, e as de T. lanuginosus (comercial) e A. versicolor já apresentavam alto grau de pureza. As enzimas foram imobilizadas em agarose ativada com diferentes grupos reativos, com fatores de estabilização entre 12 (T. lanuginosus) e 600... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Xylanases are glycosidases that catalyze the hydrolytic cleavage of β-1,4-linked polymers of D-xylose and they have biotechnological potential in various industrial processes such as in the clarification of juices and wines, in the manufacturing of breads, in beer filtration and in the treatment of cellulose pulps. Recently, attention is given to the production of xylo-oligosaccharides as prebiotic ingredients. While enzymes have several advantages over chemical methods, they are generally limited for industrial use. Immobilization on solid supports improves the stability of the biocatalyst and the operational control, and promotes the easy recovery of the product without contamination by the enzyme. The objectives of this study were: to produce and characterize xylanases from Aspergillus niger; to immobilize the xylanase of Aspergillus niger and four others from different sources (Aspergillus versicolor, Trichoderma longibrachiatum, Thermomyces lanuginosus and Streptomyces halstedii) covalently on solid supports; to characterize the derivatives obtained; to analyze the products profile of xylan hydrolysis by the derivatives. The xylanase of A. niger showed excellent stability up to 55°C, with a half-life of 15 minutes at 60°C, and its production was induced by low concentrations of xylose. The fungus produced at least two isoforms with xylanolytic activity. Xylanase I was purified in one step by adsorption on support activated with chelates, as well as the histidine-tagged enzyme of S. halstedii. The xylanase of T. longibrachiatum (commercial) was partially purified with ionic supports, and those from T. lanuginosus (commercial) and A. versicolor already showed high degree of purity. The xylanases were then immobilized on agarose activated with different reactive groups, and presented stabilization factors between 12 (T. lanuginosus)... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Na indústria coureira há uma grande preocupação com o meio ambiente, já que a maioria das etapas para o processamento do couro são realizadas através de processos químicos. Estes processos devem ser controlados para um baixo impacto ambiental e menor custo de tratamento de resíduos. Este trabalho visa desenvolver um extrato enzimático completamente biodegradável, constituído por lipases de microrganismos, para diminuir o uso de tensoativos nos curtumes. Para tal foi necessário o uso de microrganismos que produzem lipases de maneira eficiente para substratos específicos com a variação no espectro de temperatura e pH utilizados nos processos de processamento do couro. Portanto, foi realizado o isolamento de diversos microrganismos em um curtume e estes foram submetidos à análise da produção de lipases induzida por gordura animal. A partir destes isolados foram selecionados e identificados os melhores produtores de lipases: Bacillus cereus, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, Pichia pastoris e Proteus sp. Dentre estes microrganismos, o mais promissor, foi a levedura P. pastoris. A produção de lipases é afetada por diferentes fatores ambientais, assim foram testados, em escala piloto, a influência do tempo de cultivo, pH, temperatura de cultivo e agitação. Além disso, também foram testados o uso de goma arábica e três diferentes surfactantes no cultivo para o possível aumento da produção da enzima. As melhores condições de crescimento para uma maior produção de lipase por P. pastoris foram otimizadas em 72 h, 28ºC, pH 8,0 e 200 rpm. A adição de Triton X-100 ao final do cultivo também aumentou a atividade de lipase. A partir destes resultados a levedura foi submetida ao cultivo em reator de 10 L e determinados o melhor tempo de cultivo, o consumo de glicose e a densidade óptica a 600 nm. O melhor tempo de cultivo manteve-se em 72 h. Ao final deste cultivo, o extrato bruto foi utilizado para determinar a estabilidade da enzima à formulação empregada nos processos de curtimento, já que as condições destes processos podem afetar a atividade de algumas enzimas. A enzima não se mostrou estável aos químicos utilizados no processamento de couros. Por isto, para testar a eficácia da enzima em relação aos produtos encontrados no mercado algumas etapas foram reformuladas para que a enzima pudesse manter a sua atividade original. Os resultados destes experimentos mostraram-se satisfatórios, provando que a produção e utilização desta enzima no mercado é promissora. / The tanning industry has a great concern with the environment, since the majority of stages for leather processing is carried out using chemicals. These processes must be controlled for a low ambient impact and lesser cost of residues treatment. This work aims to develop a completely biodegrading enzymatic extract consisting of microbial lipases, to diminish the use of surfactants in the tanneries. For this product production is necessary the use of efficient microorganisms producing lipases for specific substrates with the variation in the specter of temperature and pH used in the tannery. Therefore, the screening of diverse microorganisms in a tannery was carried out and these had been submitted to the analysis of the induced lipases production with animal fat. It had been selected and identified the best lipases producers: Bacillus cereus, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, Pichia pastoris and Proteus sp. Among these microorganisms, the most promising was P. pastoris. The lipase production is affected by different ambiental factors, thus it was tested, in scale pilot, the influence of the growth time, pH, growth temperature and agitation. Moreover, also the use of arabic gum and three different surfactants in the culture for the possible increase of the enzyme production was tested. The best growth conditions for the best lipase production of P. pastoris are 72 h, 28ºC, pH 8.0 and 200 rpm. The addition of Triton X-100 in the cultivation end also increases the lipase activity. Through these results the yeast was grown in 10 L culture reactor. During this cultivation the best growth time, the glucose consumption and the optical density at 600 nm were determined. The best growth time remained in 72 h. This culture crude extract was used to determine the enzyme stability to the formulation used in the tanning processes, since the conditions of these processes may affect enzyme activity. The enzyme was not stable in the presence of these chemicals. To compare the enzyme effectiveness with the chemicals and commercial enzymes, some processing stages were improved, so that the enzyme could keep its original activity. These results were satisfactory, suggesting that this enzyme production and its commercial use are promising.

Os oceanos constituem 71% da superfície da Terra e muitos microrganismos que provém deste ambiente podem secretar enzimas de alto interesse biotecnológico. As enzimas produzidas por microrganismos marinhos podem ser mais estáveis, devido à alta complexidade deste ambiente. Por este motivo, objetivou-se isolar e identificar os fungos presentes no sedimento marinho e verificar a atividade enzimática da amilase, celulase, lípase e protease dos mesmos em diferentes temperaturas (15°C, 20°C, 25°C e 30°C). As amostras de sedimento foram coletadas com auxilio de seringas estéreis à 10 metros de profundidade, e transportadas até o laboratório em caixas isotérmicas. Após o crescimento, fragmentos de micélio foram repicados no centro de placa de petri para isolamento das amostras. Diferentes substratos foram utilizados para avaliar a atividade da amilase, celulase, lipase e protease dos isolados. A capacidade de hidrolisar os substratos foi verificada em diferentes temperaturas (15°C, 20°C, 25°C e 30°C). Foram isoladas 22 cepas fúngicas, de 14 diferentes espécies, pertencentes a nove gêneros, dentre eles Helicosporium, Helicomyces, Paecilomyces, Phoma, Chaetomium, Geotrichum, duas espécies de Cladosporium sp., Aspergillus sp., Penicillium sp., Penicillium chrysogenum e Penicillium aurantiogriseum. O maior índice de positividade enzimática ocorreu na temperatura de 25°C, na qual 71% dos isolados hidrolisaram o substrato lipídico, seguido de protease com 50%, celulase 43% e amilase 36%. Todos os isolados produziram no mínimo um tipo de enzima, nas temperaturas testadas, ficando evidente a que o ambiente marinho é para descoberta de novas enzimas. / Oceans constitute 71% of the Earth's surface, and many microorganisms from this environment may secrete enzymes of high biotechnological interest. Enzymes produced by marine microorganisms might be more stable due to the great complexity of this environment. Therefore, we aimed at isolating and identifying the fungi present in marine sediment and at verifying the corresponding enzymatic activities of amylase, cellulase, lipase, and protease. Sediment samples were collected with sterile syringes at a depth of 10 meters and transported to the laboratory in cool boxes. After their growth, mycelial fragments were sub-cultured and inoculated in the center of Petri dishes for isolating the samples. Different substrates were used to evaluate the activity of amylase, cellulase, lipase and protease. The ability to hydrolyse the substrates was observed at different temperatures (15°C, 20°C, 25°C e 30°C).Twenty-two fungal strains were isolated from 14 different species belonging to nine genera, including Helicosporium, Helicomyces, Paecilomyces, Phoma, Chaetomium, Geotrichum, two different types of Cladosporium sp., Aspergillus sp., Penicillium sp., Penicillium chrysogenum, and Penicillium aurantiogriseum. The highest enzymatic production rate was found for lipase, produced by 71% of the isolated fungi, followed by protease (50%), cellulase (43%), and amylase (36%). All isolates produced at least one type of enzyme, evidencing that the sea is a environment for discovering new enzymes.

As doenças lisossômicas (DL) são um grupo de doenças herdadas geneticamente e que são causadas por um defeito parcial ou total de enzimas envolvidas na degradação de macromoléculas dentro dos lisossomos. Terapias para aumentar os níveis de enzima nas DL incluem o transplante de célulastronco hematopoiéticas (TCTH) e terapia de reposição enzimática (TRE). Esses tratamentos são todos baseados na propriedade das enzimas lisossomais de serem secretadas e captadas pelas células vizinhas através do receptor de manose-6-fosfato (M6PR). Novas abordagens terapêuticas vêm sendo investigadas, uma vez que as terapias atuais possuem limitações. A microencapsulação de células geneticamente modificadas superexpressando um produto terapêutico e o aperfeiçoamento na captação de enzimas lisossomais, via M6PR, parecem ser estratégias promissoras. Neste trabalho objetivamos aperfeiçoar o sistema de liberação de enzimas lisossomais superexpressas por células recombinantes microencapsuladas para o tratamento das DL. Para isso, estudos de biocompatibilidade in vivo foram avaliados com distintos tipos celulares (BHK e HepG2), concentrações de alginato (1 e 1,5%), tempos (7 e 21 dias) e sítios de implante (cavidade peritoneal, tecido subcutâneo e músculo vasto-medial) em ratos Wistar. A resposta inflamatória foi caracterizada e células-tronco mesenquimais (CTM) foram encapsuladas e implantadas em ratos para avaliar se o seu efeito imunomodulador poderia diminuí-la. Posteriormente o efeito antiinflamatório da prednisolona foi avaliado em camundongos normais e MPS I tratados com células BHK superexpressando IDUA (BHKIDUA) encapsuladas e implantadas na cavidade intraperitoneal por 15 dias. A liberação da enzima após implante foi avaliada por meio da recuperação das cápsulas e cultivo das mesmas por 24h e medida de IDUA no meio. Observamos que as microcapsulas in vivo provocam uma reação do tipo corpo estranho, em todos os parâmetros avaliados. Essa reação se dá por presença de fibrose e infiltrado inflamatório e diminui aos 21 dias. O uso de CTM encapsuladas melhorou esse aspecto, uma vez que a resposta foi menor em ratos nos quais esse tipo celular foi implantado, devido ao efeito imunomodulador dessas células. O tratamento com antiinflamatório prednisolona também diminuiu a resposta inflamatória gerada contra as microcápsulas implantadas na cavidade peritoneal de camundongos normais e MPS I. As células encapsuladas permaneceram viáveis após os 15 dias de implante. A liberação de enzima para o meio extracapsular é maior nas cápsulas recuperadas de animais tratados com prednisolona. Níveis de atividade de IDUA circulante passaram de indetectáveis para 2,4 nmol/h/mL de soro nos animais MPS I tratados. Outra estratégia utilizada foi a superexpressão de M6PR para melhorar a captação enzimática. Avaliamos os níveis de M6PR em fibroblastos de pacientes com Leucodistrofia Metacromática (LDM) e normais após o tratamento com o sobrenadante de células BHK superexpressando ARSA (BHKARSA), por imunocitoquímica e PCR em Tempo Real. Finalmente foi avaliado se o pré-tratamento de fibroblastos MPS I com o sobranadante de BHKARSA e posterior tratamento com o sobrenadante de BHKIDUA melhorava a captação de IDUA nessas células devido ao aumento na expressão dos M6PR. O tratamento com o sobrenadante de células BHKARSA levou a um aumento na expressão, em cerca de 2 vezes, dos M6PR em fibroblastos de pacientes com LDM e de indivíduos normais. O pré-tratamento com o sobrenadante de células BHKARSA também levou a um aumento de 2 vezes na expressão dos M6PR e aumentou a captação de IDUA por fibroblastos de pacientes com MPS I. Juntos esses resultados sugerem que as células microencapsuladas podem ser uma boa estratégia para a entrega de produtos terapêuticos desde que sua biocompatibilidade seja melhorada e que a partir da descoberta dos mecanismos que levam à superxpressão dos M6PR, o sobrenadante de BHKARSA poderá ser usado como adjuvante no tratamento com TRE ou células encapsuladas. / Lysosomal Diseases (LD) are a group of genetically inherited diseases, caused by total or partial failure of enzymes involved in the degradation of macromolecules in lysosomes. Therapies to increase enzyme levels in LD include transplantation of hematopoietic stem cells (THSC) and enzyme replacement therapy (ERT). These treatments are based on the properties of lysosomal enzymes to be secreted and uptaken by neighboring cells through the mannose 6-phosphate receptor (M6PR). Since current therapies have limitations, new therapeutic approaches are under investigation. Microencapsulation of genetically modified cells overexpressing therapeutic products and the improvement in the uptake of lysosomal enzymes via M6PR seem to be promising strategies. In this work, we aimed to improve the delivery system of lysosomal enzymes overexpressed by microencapsulated recombinant cells for LD treatment. In vivo biocompatibility was evaluated using distinct cell lines (BHK and HepG2), alginate concentrations (1 and 1.5%), duration (7 and 21 days), and implant sites (peritoneal, subcutaneous and in the vastus medialis muscle) in Wistar rats. Inflammatory response was observed and characterized. Then we used encapsulated mesenchymal stem cells (MSC) to evaluate whether their immunomodulatory effect could decrease this response in rats. Subsequently, the anti-inflammatory effect of prednisolone was evaluated in normal and MPSI mice, both treated with encapsulated BHK cells overexpressing IDUA (BHKIDUA) and implanted in intraperitoneal cavity for 15 days. The enzyme release to the extra-capsular medium was measured in recovered capsules after 24h culture. The in vivo biocompatibility of microcapsules is a typical foreign body reaction in all parameters evaluated. This reaction occurs due to fibrosis and inflammatory infiltrate formation, but decreases after 21 days. The use of encapsulated MSC improved this aspect, since the response was milder in rats that received this cell type, due to the immonomodulatory effect of MSC. Treatment with prednisolone also decreased the response generated against alginate microcapsules implanted in the peritoneal cavity of both normal and MPS I mice. The encapsulated cells remained viable 15 days after the implant. The enzyme release to the extracapsular medium was higher in capsules recovered from prednisolone treated animals. Circulating levels of IDUA increased from undetectable to 2.4 nmol/h/mL of serum. Another strategy evaluated by our group was the up regulation of M6PR to enhance enzyme uptake. We evaluated M6PR levels in MLD and normal fibroblasts after treatment with the conditionated medium from cells overexpressing ARSA (BHKARSA), by immunocytochemistry and real time PCR. Finally we verified if pre-treatment of MPS I fibroblasts with BHKARSA followed by treatment with conditionated medium of BHKIDUA improved IDUA uptake. MLD and normal fibroblasts treated with BHKARSA had a 2-fold increase in M6PR expression. Pre-treatment with BHKARSA and after with BHKIDUA also led to a 2-fold increase in the expression of M6PR, and IDUA uptake was improved in these cells. Together these results suggest that microencapsulated cells may be an interesting strategy for delivery of therapeutic products as long as its biocompatibility is improved. Once the mechanism leading to M6PR over expression is defined, the conditionated medium of BHKARSA could be used as an adjuvant in ERT or with encapsulated cells.

A indústria coureira tem se deparado com novos desafios e a necessidade de melhorar e otimizar processos, a fim de atingir a qualidade exigida em seus artigos finais bem como atender a legislação ambiental. A utilização de enzimas na produção de couros é uma alternativa para a redução do impacto ambiental desta atividade. As enzimas comerciais existentes, ainda não possuem especificidade suficiente, tampouco suas características são conhecidas em detalhes. Além disso, sua atividade é determinada utilizando caseína como substrato, sendo que as peles bovinas não possuem esta proteína. Desta forma, é importante que características tais como atividade sobre colágeno e queratina sejam conhecidas, bem como que sejam buscadas novas enzimas para aplicação na indústria do couro e avaliada detalhadamente sua ação nos processos de ribeira. Neste trabalho, foram caracterizadas cinco enzimas comerciais, normalmente, aplicadas às etapas de remolho, caleiro e purga. Para tanto, foram testadas diferentes temperaturas, valores de pH, a estabilidade térmica das mesmas, bem como a ação de inibidores e produtos químicos comumente utilizados em conjunto com as enzimas. A temperatura ótima de ação das enzimas ficou em torno de 55°C, em valores de pH que variaram de 9 a 12, as enzimas se mostraram estáveis a 37°C e perderam totalmente sua atividade quando expostas durante 120 min. a 55°C. Com base nestes dados, foram isoladas e selecionadas, a partir de lodo da estação de tratamento de efluentes de um curtume, 10 bactérias produtoras de enzimas com possibilidade de aplicação na produção mais limpa de couros, isto é, como substituintes de produtos químicos no processo. Dentre estas 10, duas bactérias com morfologias distintas foram escolhidas para estudos mais detalhados, porém, as duas colônias foram identificadas como Bacillus subtilis e serão chamadas neste trabalho de BLBc 11 e BLBc 17. O meio de cultivo, o pH e a temperatura foram otimizados através do planejamento experimental. Para a seleção das variáveis significativas para a produção de proteases, uma variedade de fontes de carbono (glicose, maltose, glicerol), fontes de nitrogênio (extrato de levedura, peptona, farelo de soja), sais inorgânicos (sulfato de magnésio, cloreto de cálcio, sulfato de ferro heptahidratado) foram testados e identificados através do planejamento experimental Plackett-Burmann. Para a bactéria BLBc 11, os fatores que apresentaram efeito significativo para o meio de cultivo foram extrato de levedura, peptona e farelo de soja, os quais foram otimizados através de um planejamento composto central rotacional (CCR). O pH e a temperatura foram otimizados através da utilização de um planejamento fatorial, ambos apresentaram efeito significativo sobre a produção de proteases. Para a bactéria BLBc 17 o pH e a temperatura foram otimizados através de um planejamento CCR. Após estas etapas, as enzimas produzidas pelas bactérias BLBc 11 e 17 foram caracterizadas e aplicadas na etapa de depilação de peles bovinas. A ação enzimática foi avaliada com base na quantificação de proteínas interfibrilares e hidroxiprolina liberados para o banho residual, além da avaliação das amostras obtidas em microscópio óptico e de varredura. Análises comparativas (DQO, BDO e nitrogênio total) entre o processo convencional e o processo usando enzimas foram realizadas e demonstraram que o processo proposto neste trabalho tem grandes perspectivas de sucesso. / Leather industry has been facing with new challenges and the need to improve and optimize processes in order to achieve required quality in their final articles as well as meet the environmental legislation. The enzymatic treatment of leather is a promising technology. However, the reaction kinetics of commercial enzymes available to the leather industry are not fully understood and their activities have been mainly determined over model proteins such as casein as substrate, which is absent in cattle hides. Therefore, it is important to determine their activities on collagen and keratin, the main proteins of skin; and also the screening and isolation of new enzymes in order to use these enzymes in leather processing. In this work, were tested five commercial proteases, normally applied during soaking, liming and bating operations. Thus, were tested different temperatures, pH values, the thermal stability of the enzymes and the action of inhibitors and chemicals commonly used together with them. Kinetics of temperature and pH of enzymes were very similar for all five enzymes, with maximal activities around 55°C and 9 to 12, respectively. The enzymes were stable at 37 °C and lost completely its activity when exposed for 120 min. at 55 °C. Based on these data, were isolated and selected from a tannery treatment effluent, 10 bacteria producing enzymes with potential application in cleaner leather production. Among these 10, two bacteria with different morphologies were chosen for detailed study; however, the two colonies were identified as Bacillus subtilis and will be called in this work BLBc 11 and BLBc 17. The culture medium, pH and temperature of cultivation were optimized through experimental design. For the selection of significant variables for protease production, a variety of carbon sources (glucose, maltose, glycerol), nitrogen sources (yeast extract, peptone, soybean meal), inorganic salts (magnesium sulfate, calcium chloride, heptahydrate ferrous sulfate) were tested and identified via Plackett-Burmann design experiments. For bacterium BLBc 11, the factors that presented significant effect for protease culture medium were yeast extract, peptone and soybean meal, these were optimized using a central composite design (CCD). The pH and the temperature were optimized using factorial design, both presented significant effect. For bacterium BLBc 17 pH and temperature were optimized using a CCD. After these steps, the enzymes produced by bacteria BLBc 11 and 17 were characterized and applied in cattle hide unhairing. This step was evaluated measuring inter-fibrillary proteins and hydroxyproline released into the bath, and also using optical and scanning electronic microscopy. Comparative analysis (COD, BOD and total nitrogen) between conventional and enzymatic process were made and show that the proposed process have excellent prospects of success.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, Laboratório de Interação Patógeno-Hospedeiro, 2014. / Submitted by Larissa Stefane Vieira Rodrigues (larissarodrigues@bce.unb.br) on 2014-11-11T17:03:56Z No. of bitstreams: 1 2014_BrinaPortugal.pdf: 5308132 bytes, checksum: 69ee6a201953bbfef580a53ab902a8fa (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-11-11T18:14:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_BrinaPortugal.pdf: 5308132 bytes, checksum: 69ee6a201953bbfef580a53ab902a8fa (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-11T18:14:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_BrinaPortugal.pdf: 5308132 bytes, checksum: 69ee6a201953bbfef580a53ab902a8fa (MD5) / A linha de pesquisa do nosso grupo visa à identificação e caracterização de alvos potenciais para a quimioterapia de doenças como a de Chagas, Dengue, Leishmaniose e Tuberculose tendo as proteases como principal enfoque, uma vez que estão envolvidas em processos biológicos fundamentais para a viabilidade e virulência de patógenos. Neste contexto, esta tese aborda alguns aspectos bioquímicos, estruturais e funcionais da prolil oligopeptidase de Mycobacterium tuberculosis, microrganismo responsável por desencadear uma resposta inflamatória característica da tuberculose. A prolil oligopeptidase de Mycobacterium tuberculosis (rPOPMt) revelou possuir atividade catalítica sobre o substrato N-Suc-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-AMC, com uma atividade ótima a pH 7,5 e temperatura ótima a 28 °C. Aditivos como NaCl, DTT e íons não influenciaram a atividade enzimática da proteína. Os parâmetros cinéticos calculados para a enzima foram Km e kcat/Km de 108 μM e 21.838 mM-1 .s-1, respectivamente, com N-Suc-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-AMC como substrato. Neste contexto, esta tese aborda alguns aspectos bioquímicos, estruturais e funcionais da prolil oligopeptidase de Mycobacterium tuberculosis, microrganismo responsável por desencadear uma resposta inflamatória característica da tuberculose. A prolil oligopeptidase de Mycobacterium tuberculosis (rPOPMt) revelou possuir atividade catalítica sobre o substrato N-Suc-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-AMC, com uma atividade ótima a pH 7,5 e temperatura ótima a 28 °C. Aditivos como NaCl, DTT e íons não influenciaram a atividade enzimática da proteína. Os parâmetros cinéticos calculados para a enzima foram Km e kcat/Km de 108 μM e 21.838 mM-1 .s-1, respectivamente, com N-Suc-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-AMC como substrato. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Our group aims to identify and characterize potential targets for chemotherapy for diseases such as Chagas disease, dengue, leishmaniasis and tuberculosis. Proteases are the main focus since they are involved in fundamental biological processes for viability and virulence of pathogens. In this context, this thesis reports some biochemical, structural and functional aspects of the prolyl oligopeptidase of Mycobacterium tuberculosis, the microorganism responsible for triggering an inflammatory response characteristic of tuberculosis. The prolyl oligopeptidase of M. tuberculosis (rPOPMt) showed catalytic activity towards the substrate N-Suc-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-AMC, with optimal pH and temperature activity at 7.5 and 28 °C, respectively. Additives such as NaCl and DTT, and ions did not affect the enzymatic activity of the protein. The kinetic parameters for the enzyme using N-Suc-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-AMC as substrate were calculated showing Km and kcat/km of 108 μM and 21.838 mM-1.s-1, respectively. The enzyme was only susceptible to serine protease inhibitors such as AEBSF and TPCK, with a residual activity of 33 and 66 %, respectively. In presence of Z-Pro-prolinal, a specific inhibitor of prolyl oligopeptidase, a Ki value of 16.87 nM was calculated. Studies of homology modeling and molecular dynamics permitted the achievement of POPMt theoretical structure, and as for other POPs, the structure possess two domains: the catalytic and β-propeller domain, moreover, the catalytic site comprises the triad Ser-Asp-His is conserved along POPs. When the recombinant protein was used in a vaccine formulation with CpG DNA, it was observed a higher level of IgG2a antibody known as a marker for Th1-type immune response. The immunomodulatory properties of POPMt in triggering immune responses in vitro shows that the secretion of cytokines analyzed, TNF-α, IL-6, IL-12p70, IL-23, IL-10, IL-1β and MCP-1 induced by POPMt were largely dependent on the activity of the enzyme. Thus, the recombinant protein can help to determine the role of the native POP in M. tuberculosis.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de pós-graduação em Biologia Molecular, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-05-21T13:44:10Z No. of bitstreams: 1 2013_CarolinaBrettasBaptista.pdf: 9474008 bytes, checksum: 13d2a383bdfe08584345d3d55c5e2e79 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-05-24T12:05:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_CarolinaBrettasBaptista.pdf: 9474008 bytes, checksum: 13d2a383bdfe08584345d3d55c5e2e79 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-24T12:05:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_CarolinaBrettasBaptista.pdf: 9474008 bytes, checksum: 13d2a383bdfe08584345d3d55c5e2e79 (MD5) / A utilização da biomassa tem se tornado uma atrativa fonte alternativa para a produção de energia. A levedura Saccharomyces cerevisiae é o micro-organismo mais utilizado na indústria de fermentação alcoólica, porém não possui atividade amilolítica. Portanto, a modificação genética dessa levedura vem sendo feita para obteção de novas linhagens amilolíticas. O presente trabalho teve como objetivo a construção de um vetor de expressão de proteínas heterólogas na superfície de S. cerevisiae para coexpressar a enzima α-amilase de Bacillus subtilis juntamente com a glicoamilase de Aspergillus awamori na parede celular da levedura. Para ancorar as proteínas de interesse à parede foi feita a fusão destas com a região C-terminal da α-aglutinina da própria levedura, contendo a sequencia sinal para adição da âncora de glicosilfosfatidilinositol (GPI) e as proteínas expressas na linhagem MFL. Utilizou-se três formas diferentes de glicoamilase, uma contendo o gene completo (gla1), outra apenas com o domínio catalítico e a região altamente O- glicosilada (gla2) e uma última com domínio catalítico e parte da região O- glicosilada (gla3). Os testes de atividade mostraram que a enzima α-amilase aderiu à parede celular, porém a maior parte da proteína produzida ainda era secretada para fora da célula. As maiores atividades encontradas para as construções contendo α-amilase fusionada à porção C-terminal da α-aglutinina foi de 0,99 ± 0,02 U/mL e 89,43 ± 5,27 U/mL, associada à célula e no sobrenadante, respectivamente. A secreção da α-amilase para o meio de cultura apresentou grande aumento quando fusionada a outra proteína. A atividade observada para glicoamilase também foi maior no sobrenadante de cultura. As três diferentes formas de glicoamilase fusionadas à α-aglutinina não apresentaram diferenças significativas de expressão entre si. A análise do perfil secretório mostrou que as enzimas fusionadas encontradas no sobrenadante de cultura apresentam a mesma massa molecular da enzima secretada sem fusão alguma. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Biomass has become an attractive alternative source for energy production. The yeast Saccharomyces cerevisiae is the most used microorganism in industrial fermentation, however it doesn’t have amylolytic activity. Therefore, molecular engineering of this yeast have been done to obtain new amylolytic strains. The aim of this work was to construct a vector for expression of heterologous proteins on the cell surface of S. cerevisiae to coexpress the α-amylase from Bacillus subtilis and the glucoamylase of Aspergillus awamori in the yeast cell wall. To anchor the proteins to the wall, they were fused with the C-terminal region of α-agglutinin containing the signal sequence for addition of glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchor and the protein produced expressed in the MFL strain. We used three different forms of glucoamylase: one containing the complete gene (gla1), another with only the catalytic domain and the highly-glycosylated region (gla2) and the last one with a catalytic domain and part of the O-glycosylated region (gla3). The activity tests showed that the enzyme α-amylase was attached to the cell wall, but most of the produced protein was secreted to the culture medium. The highest activities found for the constructs containing α-amylase fused to the C-terminal region of α-agglutinin was 0,99 ± 0,02 U/mL and 89,43 ± 5,27 U/mL, to pellet and supernatant, respectively. The secretion of α-amylase protein was greatly increased when fused to another protein. The activity found for glucoamylase was also higher in the culture supernatant. The three different forms of glucoamylase fused to C-terminal region of α-agglutinin showed no significant differences in expression among them. The secretory analysis showed that merged enzymes found in the culture’s supernatant presented the same molecular mass as the enzyme secreted without any fusion.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2006. / Submitted by wesley oliveira leite (leite.wesley@yahoo.com.br) on 2009-11-21T11:39:00Z No. of bitstreams: 1 Telma Alves Garcia.PDF: 1041199 bytes, checksum: f43838dc7fc3e11fe66d87f8ec48892f (MD5) / Approved for entry into archive by Joanita Pereira(joanita) on 2009-11-23T19:40:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Telma Alves Garcia.PDF: 1041199 bytes, checksum: f43838dc7fc3e11fe66d87f8ec48892f (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-23T19:40:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Telma Alves Garcia.PDF: 1041199 bytes, checksum: f43838dc7fc3e11fe66d87f8ec48892f (MD5) Previous issue date: 2006 / O fungo Pycnoporus sanguineus foi eficiente na descoloração de alguns corantes empregados na indústria farmacêutica. Os resultados obtidos indicam que o P. sanguineus e principalmente as lacases produzidas por este fungo apresentam grande potencial para aplicações biotecnológicas. Para a produção de lacase (EC 1.10.3.2, p-difenol:dioxigênio oxidoredutase) o fungo foi cultivado em meio contendo 2,5- xilidina e cobre como indutores. Duas isoformas da enzima (Lac 1 e Lac 2) foram identificadas e separadas através de cromatografia de interação hidrofóbica. As enzimas Lac 1 e Lac 2 apresentaram uma massa molecular de 79,7 kDa e 68,1 kDa, respectivamente. As duas isoformas apresentaram características bioquímicas diferentes. A enzima Lac 1, contendo menor atividade especifica, foi parcialmente purificada. Usando seringaldazina como substrato a enzima apresentou um pH ótimo de 4,8, temperatura ótima de 25-30 °C e Km de 10,3 μmol.L-1. A enzima mostrou baixa estabilidade à temperatura de 50 °C, mantendo apenas 10% da atividade após 5 horas de incubação. A enzima Lac 2, contendo maior atividade especifica, foi purificada com um rendimento final de 13,9 %. Usando seringaldazina como substrato a enzima apresentou um pH ótimo de 4,2, temperatura ótima de 50 °C e Km de 8,3 μmol.L-1. A enzima mostrou alta estabilidade a temperatura de 50 °C, mantendo 100 % da atividade após 5 horas de incubação. Ambas as enzimas foram inibidas por azida sódica e fluoreto de sódio. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Fungus Pycnoporus sanguineus was efficient in the discoloration of some dyes used in the pharmaceutical industry. Ours results indicated that the P. sanguineus and mainly laccases produced by this fungus presents great potential for biotechnological applications. For the production of laccase (EC 1.10.3.2, p-diphenol:dioxigen oxidoreductase) this fungus was cultivated in medium containing 2,5- xylidine and copper as inducer. Two isoforms of the enzyme (Lac 1 and Lac 2) had been identified and separated through chromatography on hydrophobic interaction. The enzymes Lac 1 and Lac 2 had presented a molecular mass of 68.1 kDa and 79.7 kDa, respectively. The two isoforms presented different biochemical characteristics. The enzyme Lac 1, with lower specific activity, was partially purified. Using syringaldazine as substrate the enzyme showed pH optima of 4.8, temperature optima of 25-30 °C and Km of 10.3 μmol.L-1. The enzyme showed low stability at temperature of 50 °C, keeping only 10% of the activity, after 5 hours of incubation. The enzyme Lac 2, with higher specific activity, was purified with a final yield of 13.9 %. Using syringaldazine as substrate the enzyme presented one pH optima of 4.2, temperature optima of 50 °C and Km of 8.3 μmol.L-1. The enzyme showed high stability at temperature of 50 °C, keeping 100% of the activity even after 5 hours of incubation. Both enzymes were inhibited by sodium azide and sodium fluoride.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2010. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-04-17T00:09:15Z No. of bitstreams: 1 2010_GiseleFerreiraEsteves.pdf: 4857021 bytes, checksum: b8294fbbbf239d1baa69a033cad26483 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-04-17T00:11:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_GiseleFerreiraEsteves.pdf: 4857021 bytes, checksum: b8294fbbbf239d1baa69a033cad26483 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-04-17T00:11:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_GiseleFerreiraEsteves.pdf: 4857021 bytes, checksum: b8294fbbbf239d1baa69a033cad26483 (MD5) / O inibidor BTCI (Black-eyed pea Trypsin and Chymotrypsin Inhibitor) foi isolado de Vigna unguiculata, purificado e cristalizado em complexos binário com -tripsina e ternário com -tripsina e -quimotripsina em pH 4,5 e 7,5. Os dados cristalográficos foram coletados no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). A estrutura cristalográfica foi resolvida em 1,55 Å para o complexo binário com tripsina e 1,70 Å (pH 7,5) e 1,63 Å (pH 4,5) para o ternário pelo método de substituição molecular utilizando a estrutura do inibidor de Phaseolus angularis (PDB 1tab) como modelo. O modelo final do complexo binário obtido após o refinamento foi depositado no PDB com o código 2G81, apresentando qualidade estrutural conforme indicado pelos valores de Rfactor de 0,154 e Rfree de 0,169 e os parâmetros estereoquímicos dentro da faixa de modelos de alta resolução estrutural. Similarmente o modelo do complexo ternário apresentou qualidade estrutural em pH 7,5 e 4,5 conforme indicado pelos valores baixos de Rfactor = 0,171 e 0,168; Rfree = 0,218 e 0,192 respectivamente. As estruturas tridimensionais desses complexos não apresentam diferenças significativas na estrutura tridimensional na cadeia principal. No entanto, modificações na estrutura tridimensional durante a formação dos complexos, principalmente nas cadeias laterais das enzimas, ocorrem. A estrutura cristalográfica do complexo binário com tripsina mostra que as mais importantes alterações conformacionais ocorrem na região da interface, indicadas pela alteração na acessibilidade dos resíduos de triptofil nessa região de contato. As interações observadas na região da tripsina são as mesmas em complexo binário e ternário. Em contraste, as análises de fluorescência dinâmica mostraram que a interação da quimotripsina com o BTCI não causa alteração na acessibilidade ao solvente dos triptofanos, e a interação da tripsina com o BTCI resulta no enterramento parcial de um grupo triptofil. Neste trabalho, o processo de desdobramento dos complexos binários e ternário do BTCI foi realizado para analisar a estabilidade dessas moléculas. Estes ensaios foram acompanhados por dicroísmo circular utilizando temperatura como agente desnaturante. A associação do BTCI estabilizou a estrutura tridimensional das enzimas, indicado pelos maiores valores da temperatura de transição durante o desdobramento e da energia livre (?G) após formação dos complexos. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The inhibitor BTCI (Black-eyed Pea Trypsin and Chymotrypsin Inhibitor) was purified from Vigna unguiculata seeds and crystallized in binary complex with -trypsin and in ternary complex with - chymotrypsin and -trypsin at pH 4.5 and 7.5. The crystallographic data were collected at the National Synchrotron Light Laboratory (LNLS). The crystallographic structures were solved to a maximum resolution of 1.55 Å for the binary complex and 1.70 (pH 7.5) and 1.63 (pH 4.5) for the ternary complexes, by molecular replacement using the structure of the inhibitor from Phaseolus angularis (PDB code 1TAB) as a search model. The final model of the binary complex obtained after several refinement cycles was deposited in the protein data bank (PDB code 2G81). This model is of good quality as indicated by the low values of Rfactor = 0.154 and Rfree = 0.169 and stereochemical parameters within the range of high-resolution structural models. Similarly the ternary complex model showed structural quality at pH 7.5 (Rfactor = 0.171 and Rfree = 0.218) and pH 4.5 (Rfactor = 0.168 and Rfree = 0.192), respectively. The threedimensional structures of these ternary complexes show no significant differences in their main chains. However, conformational changes were observed after complex formation, especially in the side chains of enzymes. The interactions of BTCI with trypsin are the same in binary and ternary complex. Most of the conformational changes of the binary complex with trypsin occur in the interface as indicated by the accessibility of triptofil residues in this contact region. In contrast, fluorescence analysis showed that the interaction of chymotrypsin with BTCI causes no change in solvent accessibility of tryptophans. In this work, the unfolding processes of binary and ternary complexes were performed by circular dichroism using temperature as denaturing agent to analyze the stability of these molecules. The association of BTCI stabilized the three-dimensional structure of the enzymes, indicated by the highest temperature transition and the unfolding free energy (?G) upon formation of complexes.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-12-10T13:01:41Z No. of bitstreams: 1 2013_HenriqueLimadeOliveira.pdf: 2291315 bytes, checksum: 3a4d92a636874a81b0026ad0ea5a9151 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-12-12T13:33:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_HenriqueLimadeOliveira.pdf: 2291315 bytes, checksum: 3a4d92a636874a81b0026ad0ea5a9151 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-12-12T13:33:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_HenriqueLimadeOliveira.pdf: 2291315 bytes, checksum: 3a4d92a636874a81b0026ad0ea5a9151 (MD5) / No presente trabalho, a reação de epoxidação do biodiesel através da enzima Candida antarctica lipase B (CalB) e em meio de líquidos iônicos (LIs) foi estudada para melhorar as propriedades físico-químicas. Na presença dos LIs BMI.BF4, BMI.PF6 e BMI.N(Tf)2 a enzima variou de forma considerável sua atividade em cada um dos casos devido às propriedades distintas de cada um dos LIs. Conhecidamente hidrofílico, o BMI.BF4 mostrou baixos rendimentos para a formação do epóxido (até 19 % de conversão, mas sem seletividade para o epóxido). Já os LIs BMI.PF6 e BMI.N(Tf)2 apresentaram resultados bem superiores (20 % e 51 % de seletividade para o epóxido, respectivamente), porém muito abaixo do esperado para um catalisador heterogêneo com boa atividade. Esses resultados demonstraram que embora o sistema desenvolvido seja capaz de produzir o substrato desejado, a atividade é menor que a esperada para um sistema catalítico eficiente. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In the present work, the epoxidation reaction of biodiesel by enzyme Candida antarctica lipase B (CalB) and using ionic liquids (ILs) was studied in order to improve its physical-chemical properties. According to the presence of ILs BMI.BF4, and BMI.PF6 BMI.N(Tf)2 the enzyme activity varied considerably. Reportedly hydrophilic, BMI.BF4 showed low yields for the formation of the epoxide (up to 19 % conversion, without selectivity for the epoxide). Besides, ILs BMI.PF6 and BMI.N(Tf)2 had much higher (20 % and 51 % selectivity to the epoxide, respectively), but much lower than expected for a heterogeneous catalyst with good activity. These results demonstrate that although the system developed is able to producing the desired substrate, the activity is lower than that expected for an efficient catalytic system.