Duas enzimas do clone PL14.H10 de biblioteca metagenômica de consórcio microbiano degradador de óleo diesel, EST3, da família IV, e EST5, da família V das enzimas lipolíticas, foram caracterizadas. Os modelos estruturais mostraram cap-domínio e grande cavidade interna. A EST3 hidrolisou pNP-ésteres de até 12 carbonos, com Kcat/Km para pNP-acetato foi 1533,27 s-1.mM-1. Já a EST5 hidrolisou pNP-ésteres de 2 a 14 átomos de carbono, com maior atividade em pNP-valerato, e Kcat/Km de 1732,3 s-1.mM-1. Ambas apresentaram o fenômeno da ativação térmica. A atividade máxima da EST5 se deu a 45°C e em pH 7,5. A EST3 exibiu atividade máxima em pH 6,0, a 41°C. A atividade das enzimas aumentou na presença de quase todos os íons testados, e a EST5 quase não foi influenciada por detergentes. Foram relativamente estáveis em solventes orgânicos. Um dos cristais da proteína EST5 difratou a 2,311 Å e espera-se resolver a estrutura desta proteína. Os resultados deste trabalho revelaram interessantes características da EST3 e EST5 para possíveis aplicações biotecnológicas. / Two enzymes of PL14.H10 clone from a metagenomic fosmid library from a microbial consortium specialized for diesel oil degradation, EST3, from family IV, and EST5, from the V of lipolytic enzymes were characterized. Structural models showed cap-domain and large internal cavity. EST3 hydrolyzed pNP-esters of up to 12 carbons, with Kcat/Km in pNP-acetate of 1533.27 s-1.mM-1. EST5 hydrolyzed pNP-esters from 2 to 14 carbon atoms, with greater activity on pNP-valerate, and Kcat/Km of 1732.3 s-1.mM-1. Both showed the thermal activation phenomenon. EST5 activity was optimal at 45°C and pH 7.5. EST3 exhibited maximum activity at pH 6.0, 41°C. The esterases activity increased in the presence of almost all ions tested, and EST5 was not influenced by detergents. They were relatively stable in organic solvents. One of the crystals of EST5 protein diffracted at 2.311 Å and is expected to solve the structure of this protein. The results of this study revealed interesting features of the EST3 and EST5 proteins for possible biotechnological applications.

The O-acetylation of peptidoglycan (PG) is currently known to occur in greater than 50 eubacterial species, including numerous pathogens. This modification, which occurs at the C-6 hydroxyl of the N-acetylmuramoyl residues within the heteropolymer’s glycan backbone, serves as a cell wall autolytic regulatory mechanism, and contributes to pathogenesis and persistence within a host. Despite these significant physiological and pathobiological roles however, the identity of the pathway(s) responsible for the modification was only recently elucidated, for which two unrelated systems were identified, viz., the O-acetylpeptidoglycan (OAP) cluster-encoded multi-component system typical of Gram-negative species and the singular OatA of Gram-positives. As part of the OAP PG O-acetylation system, our group previously identified O-acetylpeptidoglycan esterase (Ape) as an enzyme responsible for the removal of the modification, permitting the continued metabolism of the PG sacculus. Herein, studies were performed to assess the postulated viability of this class of enzyme as a novel antibacterial target. Specifically, recombinant Ape1 from Neisseria gonorrhoeae was purified to homogeneity and the inhibitory effect of purpurin, a natural product identified as such, evaluated in detail. Kinetic analysis demonstrated that the compound elicited a competitive mode of inhibition (Kic ~3.7 μM), while the in vivo treatment of an array of environmental and pathogenic species was found to result in growth arrest for those cells containing both O-acetylPG and Ape. Evaluation of modification levels, cell wall morphology, and viability indicated a bacteriostatic effect. Taken together these data provide proof of principle that this class of enzyme presents a worthy therapeutic target. In addition to the presence of an Ape, the OAP system further differs from that of OatA through the use of two PG O-acetyltransferases. While purported to be mutually exclusive and evolutionarily divergent, in silico genomic analyses indicated their potential copresence in Bacillus anthracis and other closely related organisms. Indeed, purpurin-mediated differential growth inhibition between several such isolates and other bacilli indicated Ape activity therein. To investigate this possibility, the hypothetical Ape3 protein from Bacillus cereus ATCC 10987 was overproduced, purified, and its function assessed. Data from activity assays involving natural and synthetic substrates indicated that the protein possesses basal esterase activity in vitro. Phenotypic analysis of B. anthracis mutants deficient in each of the organism’s putative integral membrane PG O-acetyltranslocases subsequently indicated that Ape3 preferentially functions as a PG O-acetyltransferase (Pat) in vivo and that the OAP-mediated system is required for the separation of daughter cells following division. In addition, the presence of an Oat homologue was also confirmed. Thus, this is the first report of a bacterium known to possess both types of PG O-acetylation systems. / Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-21Bitstream added on 2014-06-13T20:33:42Z : No. of bitstreams: 1 paulino_rm_me_sjrp.pdf: 631732 bytes, checksum: 8c76eb651a555b24c6330a87635738fb (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Zaprionus indianus (Diptera:Drosophilidae) é uma espécie provavelmente de origem africana e que rapidamente se dispersou por parte do continente sul-americano. Hoje, indivíduos dessa espécie são encontrados numa amplitude latitudinal de 35°, do Uruguai a Belém (Brasil). Em Z. indianus e nos demais insetos, as esterases constituem um grupo multifuncional e heterogêneo de enzimas que participam da hidrólise de ésteres, além de estarem relacionadas a diversos processos metabólicos. Neste estudo, foram realizadas análises de esterases de Z. indianus e Drosophila melanogaster, em géis de poliacrilamida (PAGE) a 10% de concentração, em indivíduos dos dois sexos e em diferentes fases do desenvolvimento. Os resultados indicaram que algumas carboxilesterases (respectivamente EST-2 e EST-5 de Z. indianus e EST-6 D. melanogaster) apresentam atividade acentuada em machos. Estas enzimas mostraram similaridades nas duas espécies, tais como o mesmo padrão de inibição, expressão principalmente no estágio adulto e aumento da atividade enzimática com o aumento da idade dos indivíduos. As similaridades bioquímicas entre as enzimas dos dois drosofilídeos sugerem ortologia entre seus genes codificadores. Foram então realizadas reações de PCR, utilizando oligonucleotídeos iniciadores desenhados com base na seqüência do gene Est-6 de D. melanogaster e o DNA genômico de Z. indianus. O fragmento amplificado foi seqüenciado, com composição GC de 48,5% e similaridade de 73% com a seqüência do gene de Est-6 de D. melanogaster. A análise da razão das substituições sinônimas e não sinônimas sugere uma proteína sob ação de seleção normalizadora, onde as trocas sinônimas são em sua maioria neutras e as não sinônimas, na maioria das vezes deletérias, foram eliminadas pela seleção natural. A modelagem... / Zaprionus indianus has expanded its geographical distribution since its recent invasion of the South American continent. The first record data of only eight years, and the origin is probably the South Africa. Nowadays, this species can be found in a latitudinal range of 35º, from Uruguay to Belem (Brazil). Esterases comprise a multi-functional and heterogeneous group of enzymes that participated in ester hydrolysis. In insects, they are related to several metabolic processes, including the reproductive function. Esterase patterns in Z. indianus and Drosophila melanogaster were characterized in polyacrylamide gels (PAGE). Two - esterases from Z. indianus, EST-2 and EST-5, showed similarity preference for substrate - naftil acetate and patterns of inhibition as compared to the EST-6 of D. melanogaster, suggesting a possible role in reproductive biology for both enzymes. Biochemical characterization of these esterases and its differential expression in males, suggest orthology among their genes. In this work, the genomic DNA from Z. indianus was submitted to PCR experiments using 3 sets of D. melanogaster Est-6 sequence primers. The PCR products were directly sequenced; its GC content was 48.5% and presented a 73% similarity compared to Est-6 D. melanogaster sequence. Analysis of sequence data, by estimates of nonsynonymous/synonymous rate ratios, showed that the majority of sites evolves under strong or moderate negative selection (81%) and a minority of sites (19%). is under significant positive selection. Molecular modeling indicates that the fundamental structural features important for catalysis are conserved in the esterase of Z. indianus and human bilesalt activated lipase (BAL), which was used as structural model. Structural and sequence comparisons suggest the evolutionary relationship between ...(Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6317.pdf: 1890056 bytes, checksum: dc49c9c95213e912864488dff97a859c (MD5) Previous issue date: 2013-12-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / Xylanase and feruloyl esterase (FAE) are two enzymes of great importance for plant biomass decomposition. The hemicellulose, one of the biomass constituents, has a great structural variety, so that for its complete deconstruction, several groups of enzymes are required, including mainly xylanases. These enzymes act on the β-1,4 glycosidic bonds between the xylose residues. Xylanase activity can be enhanced in the presence of esterases, such as feruloyl esterase (FAE), since the latter catalyzes the hydrolysis of linkages which make cell wall structure to be more intricated. Such connections are formed mainly by the ferulic acid esterified to sugar residues attached to the carbohydrate main chain. It is noteworthy that the ferulic acid cross-links to hemicellulose, pectin and lignin structures. Both enzymes are of interest in many sectors, for example, during the saccharification for bioethanol production and bleaching stages of pulp and paper industry. Therefore, this study aimed to select and cultivate filamentous fungi from the Amazon rainforest capable of synthesizing FAE and xylanase, and to evaluate the application of these enzymes in the hydrolysis of sugar cane bagasse. Initially, a screening was conducted on agar plates containing ethyl ferulate. Among eleven fungi tested, seven showed a clear halo around the colony, as indicative of FAE production. Then, the fungi were cultivated in liquid nutrient medium supplemented with 1% wheat bran, and, based on productivity values, three strains of Aspergillus oryzae (P21C3, P6B2 and P27C3) were chosen for cultivation in a stirred tank bioreactor. After 24 hours of cultivation of the P21C3 strain in the bioreactor, it was obtained a crude enzyme extract with 74.85 UI.mL-1 and 47.02 UI.L-1 of xylanase and FAE activity, respectively. This extract was used for the hydrolysis of hydrothermal pretreated sugarcane bagasse with supplementation of a commercial cellulolytic enzyme preparation. These hydrolysis reactions resulted in conversions of 51.2% (cellulose to glucose) and 78.1% (hemicellulose to xylose). Furthermore, the addition of the on-site produced enzyme extract increased the glucose release by 35.8% and the xylose release by 53.8%. / A xilanase e a feruloil esterase (FAE) são duas enzimas de grande relevância na decomposição da biomassa vegetal. Um dos constituintes da biomassa, a hemicelulose, possui uma grande variedade estrutural, de modo que, para sua completa desconstrução, são necessários diversos grupos de enzimas, entre as quais se pode destacar a xilanase. Esta age sobre as ligações glicosídicas β-1,4 entre resíduos de xilose. Sua atividade pode ser incrementada na presença de esterases, tal como a feruloil esterase (FAE), haja vista que esta catalisa a hidrólise de ligações que ajudam a tornar a estrutura mais intricada. Tais ligações são formadas, principalmente, por ácido ferúlico esterificado a resíduos de açúcares anexados à cadeia principal do carboidrato. Vale ressaltar que o ácido ferúlico promove conexões entre os componentes da hemicelulose, pectina e lignina. Ambas as enzimas despertam interesse em diversos setores, como nos processos de sacarificação e de branqueamento, nas indústrias de bioetanol e de papel e celulose, respectivamente. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivos selecionar e cultivar fungos filamentosos produtores de xilanase e feruloil esterase e avaliar a aplicação dessas enzimas na hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar. Inicialmente, foi realizada uma seleção em placas com ferulato de etila, entre onze fungos filamentosos isolados da região amazônica, sendo que sete formaram halo claro ao redor da colônia, como indicativo de produção de FAE. Em seguida, os fungos foram cultivados em meio líquido suplementado com 1% de farelo de trigo, e, com base nos valores de produtividade, foram escolhidas três linhagens de Aspergillus oryzae (P21C3, P27C3 e P6B2), para o cultivo em biorreator de tanque agitado. Após 24 horas de cultivo do isolado P21C3 em reator, obteve-se um extrato enzimático com 74,85 UI.mL-1 de xilanase e 47,02 UI.L-1 de FAE, o qual foi empregado para hidrólise de bagaço de cana com pré-tratamento hidrotérmico, junto ao preparado enzimático comercial de celulases. Nestas condições, obteve-se uma conversão de 51,2% (celulose em glicose) e de 78,1% (hemicelulose em xilose), sendo que, a adição do extrato enzimático obtido nesse trabalho proporcionou um ganho de 35,8% na liberação de glicose e de 53,8% na liberação de xilose.

Resumo: Zaprionus indianus (Diptera:Drosophilidae) é uma espécie provavelmente de origem africana e que rapidamente se dispersou por parte do continente sul-americano. Hoje, indivíduos dessa espécie são encontrados numa amplitude latitudinal de 35°, do Uruguai a Belém (Brasil). Em Z. indianus e nos demais insetos, as esterases constituem um grupo multifuncional e heterogêneo de enzimas que participam da hidrólise de ésteres, além de estarem relacionadas a diversos processos metabólicos. Neste estudo, foram realizadas análises de esterases de Z. indianus e Drosophila melanogaster, em géis de poliacrilamida (PAGE) a 10% de concentração, em indivíduos dos dois sexos e em diferentes fases do desenvolvimento. Os resultados indicaram que algumas carboxilesterases (respectivamente EST-2 e EST-5 de Z. indianus e EST-6 D. melanogaster) apresentam atividade acentuada em machos. Estas enzimas mostraram similaridades nas duas espécies, tais como o mesmo padrão de inibição, expressão principalmente no estágio adulto e aumento da atividade enzimática com o aumento da idade dos indivíduos. As similaridades bioquímicas entre as enzimas dos dois drosofilídeos sugerem ortologia entre seus genes codificadores. Foram então realizadas reações de PCR, utilizando oligonucleotídeos iniciadores desenhados com base na seqüência do gene Est-6 de D. melanogaster e o DNA genômico de Z. indianus. O fragmento amplificado foi seqüenciado, com composição GC de 48,5% e similaridade de 73% com a seqüência do gene de Est-6 de D. melanogaster. A análise da razão das substituições sinônimas e não sinônimas sugere uma proteína sob ação de seleção normalizadora, onde as trocas sinônimas são em sua maioria neutras e as não sinônimas, na maioria das vezes deletérias, foram eliminadas pela seleção natural. A modelagem ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Zaprionus indianus has expanded its geographical distribution since its recent invasion of the South American continent. The first record data of only eight years, and the origin is probably the South Africa. Nowadays, this species can be found in a latitudinal range of 35º, from Uruguay to Belem (Brazil). Esterases comprise a multi-functional and heterogeneous group of enzymes that participated in ester hydrolysis. In insects, they are related to several metabolic processes, including the reproductive function. Esterase patterns in Z. indianus and Drosophila melanogaster were characterized in polyacrylamide gels (PAGE). Two - esterases from Z. indianus, EST-2 and EST-5, showed similarity preference for substrate - naftil acetate and patterns of inhibition as compared to the EST-6 of D. melanogaster, suggesting a possible role in reproductive biology for both enzymes. Biochemical characterization of these esterases and its differential expression in males, suggest orthology among their genes. In this work, the genomic DNA from Z. indianus was submitted to PCR experiments using 3 sets of D. melanogaster Est-6 sequence primers. The PCR products were directly sequenced; its GC content was 48.5% and presented a 73% similarity compared to Est-6 D. melanogaster sequence. Analysis of sequence data, by estimates of nonsynonymous/synonymous rate ratios, showed that the majority of sites evolves under strong or moderate negative selection (81%) and a minority of sites (19%). is under significant positive selection. Molecular modeling indicates that the fundamental structural features important for catalysis are conserved in the esterase of Z. indianus and human bilesalt activated lipase (BAL), which was used as structural model. Structural and sequence comparisons suggest the evolutionary relationship between ...(Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Carlos Roberto Ceron / Coorientador: Claudia Marcia Aparecida Carareto / Banca: Maura Helena Manfrin / Banca: Hermione de Campos Bicudo / Mestre

The nematodes from the genus Meloidogyne are the most important causal agents of plant damages considering that they have a large geographical distribution and they are difficult to be controlled. Considering that the actual information about species from the genus Meloidogyne infecting plants in agriculture areas are still short in the State of CearÃ, the present research was developed with the following objectives: identify Meloidogyne species and races which occur in the different micro-regions from the State of Cearà and identify the natural hosts for M. enterolobii in guava (Pisidium guajava) orchards. A hundred and twelve plants with gall symptoms in the roots were collected from producing areas of 29 counties including 13 micro-regions from the State of CearÃ. It was observed that 112 nematode populations collected from infected plants, 46 presented phenotype typical of M. enterolobii, 27 of M. incognita, 15 of M. javanica, five of M. arenaria and one of M. hapla. Six nematode populations presented esterase phenotype distinct from those known for the Meloidogyne species already described in Brazil. In the physiologic race determination it was found races 2 and 3 of M. incognita, and race 1 of M. arenaria and a race 2 of M. javanica. The following nematode associations found in the present paper were not yet mentioned which could demonstrate that they could be the first report in the State: M. incognita in Beta vulgaris var. cicla L., B. vulgaris L., Capsicum chinensi Jacq. and Spondia tuberosa x S. mombim; M. javanica in Sieges beckiaorientalis L., S. mombim L., Hybanthus ipecacuanha (L.) Oken. and Abelmoschus esculentus L.; M. arenaria in Impatiens walleriana L., Morinda citrifolia L. and Duranta repens L. var. aurea; and M. hapla in Rosa sp. Meloidogyne enterolobii was identified in all guava root samples collected in the orchards distributed in 13 counties from the State. Besides guava, M. enterolobii was also detected in Malpighia glabra L., Ipomoea batatas (L.) Lam, Solanummelongena L., Cactus sp., Emilia fosbergii Nicolson, Hypericum sp., Inga edulis Mart., Carica papaya L., Ocimum basilicum L., Solanum americanum Mill, S. paniculatum L., Gladiolus sp. and C. frutescens L. The present research is the first report about those plant nematode associations in the State of CearÃ. The specie M. enterolboii was present in 52% of the counties and in 77% of the micro-regions visited, while M. incognita and M. javanica were detected only in 35% and 31% of the visited counties, respectively, and in 46% of the micro-region visited. The present research will contribute to update the scientific information about the occurrence of Meloidogyne species in the main agriculture producing regions from the State of CearÃ. / Os nematoides pertencentes ao gÃnero Meloidogyne estÃo entre os maiores agentes causadores de danos em plantas, pois possuem ampla distribuiÃÃo geogrÃfica e sÃo de difÃcil controle. Considerando que as informaÃÃes atualizadas sobre as espÃcies de Meloidogyne afetando plantas em Ãreas de produÃÃo agrÃcola ainda sÃo escassas no Estado do CearÃ, conduziu-se a presente pesquisa com os seguintes objetivos: identificar espÃcies e raÃas de Meloidogyne que ocorrem nas diferentes microrregiÃes do Estado do Cearà e identificar hospedeiras de M. enterolobii em pomares de goiabeira. Cento e doze amostras de plantas infestadas foram coletadas em 29 municÃpios em Ãreas produtoras do estado pertencentes a 13 diferentes microrregiÃes. Verificou-se que das 112 populaÃÃes obtidas nas coletas, 46 apresentaram fenÃtipos tÃpicos de M. enterolobii, 27 de M. incognita, 15 de M. javanica, cinco de M. arenaria, uma de M. hapla. Seis populaÃÃes apresentaram fenÃtipos de esterase distintos daqueles conhecidos para as espÃcies de Meloidogyne jà relatadas no Brasil. Na determinaÃÃo das raÃas fisiolÃgicas, foram encontradas as raÃas 2 e 3 para M. incognita, a raÃa 1 para M. arenaria e a raÃa 2 para M. javanica. As seguintes associaÃÃes encontradas neste trabalho nÃo foram ainda mencionadas podendo ser os primeiros relatos no estado: M. incognita em acelga (Beta vulgaris var. cicla L.), beterraba (B. vulgaris L.), pimenta de cheiro (Capsicum chinensi Jacq.) e umbu-cajà (Spondia tuberosa x S. mombim); M. javanica em botÃo de ouro (Siegesbeckia orientalis L.), cajà (S. mombim L.), papaconha (Hybanthus ipecacuanha (L.) Oken.) e quiabo (Abelmoschus esculentus L.); M. arenaria em maria-sem-vergonha (Impatiens walleriana L.), noni (Morinda citrifolia L.) e pingo de ouro (Duranta repens L. var. aurea); M. hapla em roseira (Rosa sp.). A espÃcie M. enterolobii foi identificada em todas as amostras de raÃzes de goiabeira coletadas em pomares distribuÃdos em 13 municÃpios do estado. AlÃm da goiabaeira, M. enterolobii foi constatada tambÃm em acerola (Malpighia glabra L.), batata doce (Ipomoea batatas (L.) Lam), berinjela (Solanum melongena L.), cactos (Cactus sp.), falsa serralha (Emilia fosbergii Nicolson), Hypericum sp, ingà (Inga edulis Mart.), mamÃo (Carica papaya L.), manjericÃo (Ocimum basilicum L.), maria-pretinha (Solanum americanum Mill), jurubeba (S. paniculatum L.), palma (Gladiolus sp.) e pimenta tabasco (C. frutescens L.), associaÃÃes estas relatadas pela primeira vez no Estado do CearÃ. A espÃcie M. enterolboii estava presente em 52% dos municÃpios e em 77% das microrregiÃes visitadas enquanto que M. incognita e M. javanica foram constatadas em 35% e 31% dos municÃpios, respectivamente, ambas em 46% das microrregiÃes visitadas. Este estudo vem contribuir na atualizaÃÃo das informaÃÃes sobre a ocorrÃncia de espÃcies de Meloidogyne nas principais regiÃes produtoras do Estado do CearÃ.

A construção de bibliotecas metagenômicas tornou possível o acesso ao potencial biotecnológico de micro-organismos não cultiváveis. O solo é um habitat pouco explorado, com elevada diversidade bacteriana que possuem genes codificadores de enzimas de interesse industrial, chamadas de biocatalisadores naturais. Dentre estas, destacam-se as enzimas lipolíticas, lipases e esterases, por promoverem a hidrólise de matérias-primas de alto valor agregado e com muitas aplicações biotecnológica. Devido a necessidade, existe uma constante busca para isolar novos genes com diferentes especificações. Neste trabalho, o gene lip4, isolado de biblioteca metagenômica de solo, foi superexpresso, purificado e identificado como membro da família V das lipases bacterianas. Tem atividade ótima hidrolisando triacilglicerol de cadeia média em pH alcalino sem presença de íons. A estrutura cristalográfica obtida identificou o dobramento conservado das α/β hidrolases e a tríade catalítica, Ser94-Asp217-His245, além da presença do domínio CAP, comum nas esterases. / Metagenomic libraries construction make possible the access to the biotechnological potential of not cultivated microorganisms. Soil environment has a big bacterial diversity with genes encoding industrial interest enzymes, named natural biocatalysts. Among these, lipolytic enzymes, that includes lipases and estarases, are able to catalyse different biochemistry reaction and promoting raw material hydrolysis with added values. In this overview, a search for new genes with different specifications, allowed isolation by functional screening in tributyrin agar, a gene lip4 from a soil metagenomic library. These gene was overexpressed, purified and identified as a member to family V of bacterial lipases. Presents better activity in alkaline pH with medium chain triacyglycerol without ions. Three dimensional structure of Lip4 identified a conserved α/β hydrolase backbone and the catalytic triad Ser94-Asp217-His245, besides the presence of CAP domain, common structure in esterase.

Os hormônios juvenis (HJ) são uma classe de sesquiterpenóides que executam um papel crucial no desenvolvimento dos insetos. O HJ modula a ação de ecdisona, prevenindo a metamorfose nos estágios larvais. Os títulos deste honnônio são determinados pela sua síntese nos Corpora Allata e pela atividade hidrolítica de uma esterase específica (EHJ -Esterase do Hormônio Juvenil), um membro da família das carboxiesterases (3.1.1.1), que transforma o HJ em um metabólito considerado inativo (HJ-ácido). O HJ está intimamente envolvido no desenvolvimento e diferenciação de castas em A. mellifera; os títulos de hormônio diferem consideravelmente durante o desenvolvimento das castas. A metodologia ORESTES (Open-Reading-Frame-Expressed-Sequence- Tags) foi usada para a obtenção da seqüência do gene da EHJ. Vinte e seis clones que mostraram homologia com a seqüência da EHJ de outros insetos foram usados para a construção de primers para a análise da expressão do gene em experimentos de RT-PCR. O fragmento obtido pela amplificação utilizando estes primers mostrou alta identidade com as EHJ de Drosophila melanogaster e Tenebrio molitor em nível de aminoácidos. A primeira fita de cDNA foi sintetizada usando RNA total e usada como molde para PCR. A normalização foi feita utilizando-se a expressão do gene da actina de A. mellifera. O gene da EHJ é mais expresso em corpo gorduroso e epitélío do intestino. O pico de expressão do gene em operárias foi observado nos estágios que antecedem a metamorfose (L5F e L5S), após este período ocorre diminuição de expressão do gene em pré-pupas e pupas jovens e um aumento de expressão no final do período pupal e adultos de até 15 dias. A atividade do gene da EHJ está relacionada aos títulos de HJ durante o desenvolvimento, o que sugere a importância da EHJ para que a metamorfose ocorra normalmente. Os níveis de mRNA da EHJ foram quantificados nas castas e sexos. Operárias mostraram a maior expressão do gene durante os estágios de L3, L4, L5F1 e L5S1. Em rainhas, a expressão aumenta em pré-pupa, ao contrário do que ocorre em operárias. Os menores níveis de expressão ocorrem em zangões. A expressão do gene da EHJ é menor quando o HJ é essencial para o desenvolvimento das características de rainhas, o que ocorre nos estágios larvais mais jovens, podendo ser estabelecida relação direta entre o HJ e os níveis de mRNA da EHJ durante o desenvolvimento e manutenção de características de cada casta. O gene mostrou menor expressão em ovários de rainhas nos estágios larvais, isto pode ter importância na manutenção dos níveis de HJ para que este órgão seja protegido de degeneração, garantindo seu desenvolvimento normal. Já que os níveis de HJ são diferentes nas castas e sexos, a atividade diferencial do gene da EHJ aparentemente é um elemento chave na manutenção dos tipos morfológicos nesta complexa sociedade. O gene foi iníbido pela aplicação de 20E em pupas, assim, sugerimos que o gene é induzido pela presença de HJ, como ocorre nas fases larvais jovens e após a emergência, e inibido na presença de ecdisteróides, já que os resultados obtidos neste trabalho mostram que o gene da EHJ está reprimido quando os títulos de ecdisteróides estão elevados nas fases pupais. / The juvenile hormones (JH) are a class of sesquiterpenoids that play a crucial role in insect development. JH modulate the activity of ecdysone, preparing for metamorphosis at the end of the larval phase. The titers of this hormone are mainly determined by synthesis in the corpora allata and by the hydrolytic activity of a specific esterase (JHE - Juvenile Hormone Esterase), a carboxylesterase family member (3.1.1.1), which transforms JH into a metabolite considered inactive (JHacid). JH is intimately involved in Apis mellifera development and caste differentiation; the hormone titers differ considerably in developing queens and workers. The ORESTES (Open-Reading-Frame-Expressed-Sequence-Tags) methodology was used to obtain the JHE gene sequence. Twenty six clone sequences that showed homology with JHEs of other insects were used to construct specific primers to perform RT-PCR, in order to analyze JHE gene expression. The fragment amplified using these primers showed high identity with the JHE of Drosophila melanogaster and Tenebrio molitor at amino acid level. First strand cDNA was synthesized using total RNA and used as template for PCR. A. mellifera actin gene expression levels were used for normalization. The JHE gene is highly expressed in fat body and gut epithelium. The highest peak of JHE gene expression in workers was observed in the stages before metamorphosis, i.e. L5F and L5S, after which there is a decrease in the gene expression of pre-pupae and young pupae, with a increase at the end of pupal stages, and in the adult stages (until 15 days). The JHE gene activity is extremely related with the JH titers during the development, what suggests the importance of JHE enzyme activity to the normal metamorphosis. We quantified JHE mRNA levels in the castes and sexes of A. mellifera. Workers have the highest JHE gene expression levels during L3, L4, L5F1 and L5S1. In queens, there is an increase of JHE gene expression in pre-pupae, otherwise in works this stage shows a decrease in JHE expression. The lowest expression levels occur in drones. JHE expression is lower when JH is essential for the development of queen characteristics, what occurs during the early phases. Therefore it is possible to establish a direct relationship between JH and JHE mRNA levels during development and maintenance of the characteristics in each caste. The gene shows low expression levels in queens ovaries during larval stages where it may be important to the maintenance of JH levels, in order to protect this organ from degeneration, and to warrant a normal development. Since the levels of JH are different in the castes and sexes, the differential activity of the JHE gene apparently plays a key role in the maintenance of the morphotypes of this complex insect society. The gene was inhibited by 20E application in pupae, so we can suggest that the gene is induced by JH presence like we detected during larval stages and after emergence, and inhibited by ecdysteroids, since the data obtained in this work suggest that the JHE gene is repressed when the ecdysteroids titers are elevated.

Duas enzimas do clone PL14.H10 de biblioteca metagenômica de consórcio microbiano degradador de óleo diesel, EST3, da família IV, e EST5, da família V das enzimas lipolíticas, foram caracterizadas. Os modelos estruturais mostraram cap-domínio e grande cavidade interna. A EST3 hidrolisou pNP-ésteres de até 12 carbonos, com Kcat/Km para pNP-acetato foi 1533,27 s-1.mM-1. Já a EST5 hidrolisou pNP-ésteres de 2 a 14 átomos de carbono, com maior atividade em pNP-valerato, e Kcat/Km de 1732,3 s-1.mM-1. Ambas apresentaram o fenômeno da ativação térmica. A atividade máxima da EST5 se deu a 45°C e em pH 7,5. A EST3 exibiu atividade máxima em pH 6,0, a 41°C. A atividade das enzimas aumentou na presença de quase todos os íons testados, e a EST5 quase não foi influenciada por detergentes. Foram relativamente estáveis em solventes orgânicos. Um dos cristais da proteína EST5 difratou a 2,311 Å e espera-se resolver a estrutura desta proteína. Os resultados deste trabalho revelaram interessantes características da EST3 e EST5 para possíveis aplicações biotecnológicas. / Two enzymes of PL14.H10 clone from a metagenomic fosmid library from a microbial consortium specialized for diesel oil degradation, EST3, from family IV, and EST5, from the V of lipolytic enzymes were characterized. Structural models showed cap-domain and large internal cavity. EST3 hydrolyzed pNP-esters of up to 12 carbons, with Kcat/Km in pNP-acetate of 1533.27 s-1.mM-1. EST5 hydrolyzed pNP-esters from 2 to 14 carbon atoms, with greater activity on pNP-valerate, and Kcat/Km of 1732.3 s-1.mM-1. Both showed the thermal activation phenomenon. EST5 activity was optimal at 45°C and pH 7.5. EST3 exhibited maximum activity at pH 6.0, 41°C. The esterases activity increased in the presence of almost all ions tested, and EST5 was not influenced by detergents. They were relatively stable in organic solvents. One of the crystals of EST5 protein diffracted at 2.311 Å and is expected to solve the structure of this protein. The results of this study revealed interesting features of the EST3 and EST5 proteins for possible biotechnological applications.

<p> </p><p>In a time when the amount of biological data present in the public domain is becoming increasingly vast, the need for good classification systems has never been greater. In the field of glycoscience the necessity of a good classification for the enzymes involved in the biosynthesis, modification and degradation of polysaccharides is even more pronounced than in other fields. This is due to the complexity of the substrates, the polysaccharides, as the theoretical number of possible hexa-oligosaccharides from only hexoses exceeds 10¹² isomers! </p><p>An initiative to classify enzymes acting on carbohydrates began around 1990 by the French scientist Bernard Henrissat. The resulting database, the Carbohydrate Active enzymes database (CAZy), classifies enzymes by sequence similarity into families allowing the inference of structure and catalytic mechanism. What CAZy <em>does not </em>provide however, are means to understand how members of a family are related, and in what way they differ from each other. The top-down approach used in this thesis, combining phylogenetic analysis of whole CAZy families, or sub-families, with structural determinations and detailed kinetic analysis allows for exactly that.  </p><p>Finding determinants for transglycosylation <em>versus </em>hydrolysis within the <em>xth </em>gene product family of GH16 as well as restricting the hydrolytic enzymes to a well defined clade are integral parts of paper I. In paper II a new bacterial sub-clade within CE8 was discovered. The structural determination of the<em>Escherichia coli </em>outer membrane lipoprotein YbhC from from the new sub-clade explained the difference in specificity. The information provided in the two papers of this thesis gives a better understanding of the development of different specificities of diverse CAZY families as well as it aids in future gene product annotations. Furthermore this work has begun to fill the white spots uncovered in the phylogenetic trees.</p><p> </p><p> </p>