Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2017-02-14T15:47:17Z No. of bitstreams: 1 Joao Luis Farias.pdf: 561905 bytes, checksum: 6459cea44ca4b59dc6383121f9f3a8ee (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T15:47:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joao Luis Farias.pdf: 561905 bytes, checksum: 6459cea44ca4b59dc6383121f9f3a8ee (MD5) Previous issue date: 2011-10-03 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Cobia is considered a species with great potential for aquaculture due to its rapid growth and market value. Studies on different aspects of its physiology may be useful in improving growth performance of the species under different environmental conditions. The present study evaluated the osmotic stress responses of R. canadum juveniles exposed to different salinity levels under laboratory conditions. A total of 72 fishes (mean weight of 105.35 g and length of 25.12 cm) were distributed in 12 tanks (500 L), corresponding to three salinity treatments of 14, 26 and 34 (control) with four replicates each. Blood samples (1.5 ml) were collected daily at 07:00 and 17:00, and placed in Eppendorf tubes with 0.1 ml of EDTA solution (3%) at 4 ºC for osmolality analysis. Water samples from each replicate tank were also collected for osmolality analysis. The osmotic concentration of blood and water were determined in a vapor pressure osmometer. Water quality variables (temperature, dissolved oxygen, ammonia and pH) were recorded daily (07:00 and 17:00 h). A commercial diet (48% crude protein) was offered twice a day. The experiment lasted 72 h. Water quality variables presented no significant differences between the treatments and remained within acceptable levels for growth and survival of cobia. There were no significant differences in the blood osmolality of fish exposed to the different salinity treatments during the experimental period. Results suggest that cobia juveniles at this size range present an efficient hyperosmotic regulation in salinities ranging from 14 and 26. However, the growth performance of cobia under such conditions must be further investigated. / O beijupirá é considerado uma espécie com enorme potencial para a aquicultura devido à elevada taxa de crescimento e valor no mercado. Estudos considerando diferentes aspectos da sua fisiologia podem auxiliar no estabelecimento de condições ambientais que aumentem o desempenho produtivo desta espécie. Este estudo avaliou as resposta ao estresse osmótico de juvenis de R. canadum expostos a diferentes níveis de salinidade em condições de laboratório. Um total de 72 peixes (peso inicial médio de 105,4 g e comprimento de 25,1 cm) foram distribuídos em 12 tanques (500 L), correspondendo a três tratamentos (salinidades de 14, 26 e 34 - controle) com quatro repetições. Amostras de sangue (1,5 ml) foram coletadas diariamente às 07:00 e 17:00 h, e acondicionadas em tubos de Eppendorf com 0,1 ml de solução de EDTA (3%) e mantidas a 4ºC até a análise da osmolalidade. Amostras de água de cada tanque experimental também foram coletadas para análise da osmolalidade. As concentrações osmóticas do sangue e água foram determinadas em um osmômetro de pressão de vapor. Uma dieta comercial (48% de proteína) foi oferecida duas vezes ao dia durante as 72 h de duração do experimento. As variáveis de qualidade de água (temperatura, oxigênio dissolvido, amônia e pH) foram monitoradas diariamente (07:00 e 17:00 h) e não apresentaram diferenças significativas entre os tratamentos, permanecendo dentro de níveis considerados ótimos para o crescimento e a sobrevivência do beijupirá. Não foram detectadas diferenças significativas na osmolalidade do sangue dos peixes expostos às diferente salinidades. Os resultados, portanto, sugerem que juvenis de beijupirá nesta faixa de tamanho apresentam uma eficiente regulação hiperosmótica em salinidades variando entre 14 e 26. Entretanto, o desempenho do beijupirá em termos de sobrevivência e crescimento em tais condições de salinidade merece ser investigado.

O Brasil é o segundo maior produtor de etanol do mundo. A produção de etanol brasileira é quase que exclusivamente por via fermentativa. A fermentação alcoólica é uma etapa do processo industrial que consome grandes quantidades de água para diluir o xarope ou melaço para o preparo do mosto. Ademais, para cada litro de etanol produzido são gerados cerca de 10 a 14 litros de vinhaça. Este resíduo apresenta alto potencial poluente e pode atingir os recursos hídricos. Contudo, é composto por mais de 90% de água. Nesse sentido, uma estratégia para reduzir o potencial poluidor é realizar a produção de biogás através da biodigestão anaeróbia da vinhaça. Após esse processo, a água contida na vinhaça biodigerida pode ser tratada, com o auxílio de processos físico-químicos, e reutilizada em outros processo industriais. Por esses motivos, o objetivo do trabalho foi recuperar a água presente na vinhaça biodigerida e utilizá-la na diluição do xarope para fermentação alcoólica. Na primeira etapa da pesquisa, a vinhaça biodigerida foi submetida aos tratamentos físico-químicos, os quais consistiram em etapas de coagulação, sedimentação, centrifugação, filtragens sucessivas em filtro de areia, filtro de polipropileno (20 e 5 μm), filtro de carvão ativado e microfiltração (0,22 μm). A avaliação do resultado desses tratamentos foi realizada com base nos resultados de pH, condutividade, teor de sólidos totais (ST), sólidos totais voláteis (STV) e sólidos totais fixos (STF), demanda química de oxigênio(DQO), turbidez, teores de cátions e ânions. A segunda etapa, consistiu na realização de fermentação alcoólica com 4 ciclos fermentativos, utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae. Foram investigados dois tratamentos, a saber: 1) Tratamento 1 (T1) - Controle: o mosto foi preparado com diluição do xarope realizada com o uso de água destilada; e, Tratamento 2 (T2): o mosto foi preparado com a diluição do xarope utilizando água proveniente da vinhaça biodigerida após os tratamentos supracitados. Na 2ª etapa foram avaliados os seguintes parâmetros: açúcares redutores totais (ART), teor alcoólico, teores de cátions e ânions, glicerol, viabilidade celular, concentração de células de levedura, contaminação microbiana, rendimento e produtividade. As amostras de vinhaça biodigerida e amostras de água proveniente da vinhaça biodigerida apresentaram os seguintes resultados: pH 7,68 e a 7,99, respectivamente; turbidez de 2190 (±39,69) NTU e a 729,67(±10,07) NTU, respectivamente; e os teores totais de cátions de 24.984,67 mg L-1 e para 22.930,99 mg L-1, respectivamente. Também foram observadas diminuições nos teores dos seguintes componentes da água recuperada da vinhaça biodigerida: condutividade: diminuição de 39%; o teor de ST: redução de 28,2% e de STV diminuição de 42,5%. Já os teores totais de ânions nas amostras de água recuperada e tratada não apresentaram diferença significativa Na fermentação alcoólica, aquela conduzida sob as condições do T2 apresentou diferenças significativas no rendimento, em que no ciclo 3 a diferença entre os dois tratamentos foi de 12,6% (T1: 83,56% e T2: 70,99%) e no ciclo 4 essa diferença foi de 9,1 % (T1: 80,65% e T2: 71,56%). A produtividade no T2 também foi menor; no ciclo 2, a diferença entre T1 e T2 foi de 1,6 mL L-1 h-1 (T1: 8,83 ml L-1 h-1 e T2: 7,25 ml L-1 h-1); no ciclo 3 a diferença foi ainda maior atingindo 2,96 mL L-1 h-1 (T1: 10,0 mL L-1 h-1 e T2: 7,04 mL L-1 h-1). Esse comportamento também foi observado no ciclo 4, quando a produtividade de T1 foi 2,47 mL L-1 h-1 maior do que T2, ou melhor, T1: 10,25 mL L-1 h-1 e T2: 7,78 mL L-1 h-1. Essas diferenças nos resultados de T2 em relação aos do Tratamento Controle podem ser atribuídos altos teores de cátions no mosto, uma vez que as diferenças foram muito grandes, pois em T1 foram encontrados teores médios de 11206,86 ±123,99 mg L-1 e em T2, os resultados encontrados foram de 29.521,14 ±597,29 mg L-1. Isso pode ter induzido estresse osmótico às leveduras submetidas ao T2, de modo que, afetou negativamente a produtividade da fermentação. Portanto, conclui-se que é possível utilizar a água proveniente da vinhaça biodigerida no preparo do mosto para a fermentação alcoólica. Contudo, há necessidade de tratamento complementar aos realizados no presente estudo, visando reduzir a concentração de sais e por consequência o estresse osmótico às leveduras. / Brazil is the second largest producer of ethanol in the world. Brazilian ethanol production is almost exclusively via fermentation. Alcoholic fermentation is a stage of the industrial process that consumes large amounts of water to dilute the syrup or molasses for the preparation of the must. In addition, about 10 to 14 liters of vinasse are generated for each liter of ethanol produced. This residue presents high polluting potential and can reach water resources. However, it is composed of more than 90% water. In this sense, a strategy to reduce the polluting potential is to realize biogas production through anaerobic biodigestion of vinasse. After this process, the water contained in biodigested vinasse can be treated with the support of physico-chemical processes and reused in other industrial processes. For these reasons, the objective of the work was to recover the water present in the biodigested vinasse and to use it in the dilution of syrup for alcoholic fermentation. In the first phase of the research, biodigested vinasse was submitted to physical-chemical treatments, which consisted of coagulation, sedimentation, centrifugation, successive sand filtration, polypropylene filter (20 and 5 μm), activated carbon filter and microfiltration (0, 22 μm). The evaluation results of these treatments were carried out based on the results of pH, conductivity, total solids (TS), total volatile solids (STV), and fixed total solids (FTS), chemical oxygen demand (COD), turbidity, content of cations and anions. The second stage consisted of alcoholic fermentation with 4 fermentation cycles, using Saccharomyces cereviasiee yeasts. Two treatments were investigated: 1) Treatment 1 (T1) - Control: the wort was prepared with dilution of the syrup performed with the use of distilled water; and Treatment 2 (T2): the wort was prepared by diluting the syrup using water from the biodigested vinasse after the above treatments. In the second stage, the following parameters were evaluated: total reducing sugars (ART), alcohol content, cation and anion contents, glycerol, cell viability, yeast cell concentration, microbial contamination, yield and productivity. Samples of biodigested vinasse and samples of water from biodigested vinasse presented the following results: pH 7.68 and 7.99, respectively; turbidity of 2190 (± 39.69) NTU and 729.67 (± 10.07) NTU, respectively; and the total cation contents of 24,984.67 mg L-1 and 22930.99 mg L-1, respectively. Reductions of the following proportions were also observed in the water recovered from biodigested vinasse: conductivity: 39% decrease; the ST content: reduction of 28.2% and STV decrease of 42.5%. The total amount of anions in the samples of recovered and traded water did not present significant difference. In the alcoholic fermentation, the one conducted under T2 conditions presented significant differences in the yield; , in which in cycle 3 the difference between the two treatments was 12.6% (T1: 83.56% and T2: 70.99%) and in cycle 4 this difference was 9.1% (T1: 80, 65% and T2: 71.56%). Productivity in T2 was also lower; in cycle 2 the difference between T1 and T2 was 1.6 mL L-1 h-1 (T1: 8.83 mL L-1 h-1 and T2: 7.25 mL L-1 h-1); in cycle 3 the difference was even higher reaching 2.96 mL L-1 h-1 (T1: 10.0 mL L-1 h-1 and T2: 7.04 mL L-1 h-1). This behavior was also observed in cycle 4, when the productivity of T1 was 2.47 mL L-1 h-1 higher than T2, or better, T1: 10.25 mL L-1 h-1 and T2: 7.78 mL L-1 h-1. These differences in the results of T2 in relation to the Control Treatment can be attributed high levels of cations in the wort, since the differences were very large, because in T1 were found average contents of 11206.86 ± 123.99 mg L-1 and in T2, the results found were 29,521.14 ± 597.29 mg L-1. This may have induced osmotic stress to the yeasts submitted to T2, so that it negatively affected the fermentation productivity. Therefore, it is concluded that it is possible to use water from the biodigested vinasse in the preparation of the must for alcoholic fermentation. However, there is a need for complementary treatment to those carried out in the present study, in order to reduce the concentration of salts and consequently the osmotic stress to the yeasts.

O Brasil é o segundo maior produtor de etanol do mundo. A produção de etanol brasileira é quase que exclusivamente por via fermentativa. A fermentação alcoólica é uma etapa do processo industrial que consome grandes quantidades de água para diluir o xarope ou melaço para o preparo do mosto. Ademais, para cada litro de etanol produzido são gerados cerca de 10 a 14 litros de vinhaça. Este resíduo apresenta alto potencial poluente e pode atingir os recursos hídricos. Contudo, é composto por mais de 90% de água. Nesse sentido, uma estratégia para reduzir o potencial poluidor é realizar a produção de biogás através da biodigestão anaeróbia da vinhaça. Após esse processo, a água contida na vinhaça biodigerida pode ser tratada, com o auxílio de processos físico-químicos, e reutilizada em outros processo industriais. Por esses motivos, o objetivo do trabalho foi recuperar a água presente na vinhaça biodigerida e utilizá-la na diluição do xarope para fermentação alcoólica. Na primeira etapa da pesquisa, a vinhaça biodigerida foi submetida aos tratamentos físico-químicos, os quais consistiram em etapas de coagulação, sedimentação, centrifugação, filtragens sucessivas em filtro de areia, filtro de polipropileno (20 e 5 μm), filtro de carvão ativado e microfiltração (0,22 μm). A avaliação do resultado desses tratamentos foi realizada com base nos resultados de pH, condutividade, teor de sólidos totais (ST), sólidos totais voláteis (STV) e sólidos totais fixos (STF), demanda química de oxigênio(DQO), turbidez, teores de cátions e ânions. A segunda etapa, consistiu na realização de fermentação alcoólica com 4 ciclos fermentativos, utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae. Foram investigados dois tratamentos, a saber: 1) Tratamento 1 (T1) - Controle: o mosto foi preparado com diluição do xarope realizada com o uso de água destilada; e, Tratamento 2 (T2): o mosto foi preparado com a diluição do xarope utilizando água proveniente da vinhaça biodigerida após os tratamentos supracitados. Na 2ª etapa foram avaliados os seguintes parâmetros: açúcares redutores totais (ART), teor alcoólico, teores de cátions e ânions, glicerol, viabilidade celular, concentração de células de levedura, contaminação microbiana, rendimento e produtividade. As amostras de vinhaça biodigerida e amostras de água proveniente da vinhaça biodigerida apresentaram os seguintes resultados: pH 7,68 e a 7,99, respectivamente; turbidez de 2190 (±39,69) NTU e a 729,67(±10,07) NTU, respectivamente; e os teores totais de cátions de 24.984,67 mg L-1 e para 22.930,99 mg L-1, respectivamente. Também foram observadas diminuições nos teores dos seguintes componentes da água recuperada da vinhaça biodigerida: condutividade: diminuição de 39%; o teor de ST: redução de 28,2% e de STV diminuição de 42,5%. Já os teores totais de ânions nas amostras de água recuperada e tratada não apresentaram diferença significativa Na fermentação alcoólica, aquela conduzida sob as condições do T2 apresentou diferenças significativas no rendimento, em que no ciclo 3 a diferença entre os dois tratamentos foi de 12,6% (T1: 83,56% e T2: 70,99%) e no ciclo 4 essa diferença foi de 9,1 % (T1: 80,65% e T2: 71,56%). A produtividade no T2 também foi menor; no ciclo 2, a diferença entre T1 e T2 foi de 1,6 mL L-1 h-1 (T1: 8,83 ml L-1 h-1 e T2: 7,25 ml L-1 h-1); no ciclo 3 a diferença foi ainda maior atingindo 2,96 mL L-1 h-1 (T1: 10,0 mL L-1 h-1 e T2: 7,04 mL L-1 h-1). Esse comportamento também foi observado no ciclo 4, quando a produtividade de T1 foi 2,47 mL L-1 h-1 maior do que T2, ou melhor, T1: 10,25 mL L-1 h-1 e T2: 7,78 mL L-1 h-1. Essas diferenças nos resultados de T2 em relação aos do Tratamento Controle podem ser atribuídos altos teores de cátions no mosto, uma vez que as diferenças foram muito grandes, pois em T1 foram encontrados teores médios de 11206,86 ±123,99 mg L-1 e em T2, os resultados encontrados foram de 29.521,14 ±597,29 mg L-1. Isso pode ter induzido estresse osmótico às leveduras submetidas ao T2, de modo que, afetou negativamente a produtividade da fermentação. Portanto, conclui-se que é possível utilizar a água proveniente da vinhaça biodigerida no preparo do mosto para a fermentação alcoólica. Contudo, há necessidade de tratamento complementar aos realizados no presente estudo, visando reduzir a concentração de sais e por consequência o estresse osmótico às leveduras. / Brazil is the second largest producer of ethanol in the world. Brazilian ethanol production is almost exclusively via fermentation. Alcoholic fermentation is a stage of the industrial process that consumes large amounts of water to dilute the syrup or molasses for the preparation of the must. In addition, about 10 to 14 liters of vinasse are generated for each liter of ethanol produced. This residue presents high polluting potential and can reach water resources. However, it is composed of more than 90% water. In this sense, a strategy to reduce the polluting potential is to realize biogas production through anaerobic biodigestion of vinasse. After this process, the water contained in biodigested vinasse can be treated with the support of physico-chemical processes and reused in other industrial processes. For these reasons, the objective of the work was to recover the water present in the biodigested vinasse and to use it in the dilution of syrup for alcoholic fermentation. In the first phase of the research, biodigested vinasse was submitted to physical-chemical treatments, which consisted of coagulation, sedimentation, centrifugation, successive sand filtration, polypropylene filter (20 and 5 μm), activated carbon filter and microfiltration (0, 22 μm). The evaluation results of these treatments were carried out based on the results of pH, conductivity, total solids (TS), total volatile solids (STV), and fixed total solids (FTS), chemical oxygen demand (COD), turbidity, content of cations and anions. The second stage consisted of alcoholic fermentation with 4 fermentation cycles, using Saccharomyces cereviasiee yeasts. Two treatments were investigated: 1) Treatment 1 (T1) - Control: the wort was prepared with dilution of the syrup performed with the use of distilled water; and Treatment 2 (T2): the wort was prepared by diluting the syrup using water from the biodigested vinasse after the above treatments. In the second stage, the following parameters were evaluated: total reducing sugars (ART), alcohol content, cation and anion contents, glycerol, cell viability, yeast cell concentration, microbial contamination, yield and productivity. Samples of biodigested vinasse and samples of water from biodigested vinasse presented the following results: pH 7.68 and 7.99, respectively; turbidity of 2190 (± 39.69) NTU and 729.67 (± 10.07) NTU, respectively; and the total cation contents of 24,984.67 mg L-1 and 22930.99 mg L-1, respectively. Reductions of the following proportions were also observed in the water recovered from biodigested vinasse: conductivity: 39% decrease; the ST content: reduction of 28.2% and STV decrease of 42.5%. The total amount of anions in the samples of recovered and traded water did not present significant difference. In the alcoholic fermentation, the one conducted under T2 conditions presented significant differences in the yield; , in which in cycle 3 the difference between the two treatments was 12.6% (T1: 83.56% and T2: 70.99%) and in cycle 4 this difference was 9.1% (T1: 80, 65% and T2: 71.56%). Productivity in T2 was also lower; in cycle 2 the difference between T1 and T2 was 1.6 mL L-1 h-1 (T1: 8.83 mL L-1 h-1 and T2: 7.25 mL L-1 h-1); in cycle 3 the difference was even higher reaching 2.96 mL L-1 h-1 (T1: 10.0 mL L-1 h-1 and T2: 7.04 mL L-1 h-1). This behavior was also observed in cycle 4, when the productivity of T1 was 2.47 mL L-1 h-1 higher than T2, or better, T1: 10.25 mL L-1 h-1 and T2: 7.78 mL L-1 h-1. These differences in the results of T2 in relation to the Control Treatment can be attributed high levels of cations in the wort, since the differences were very large, because in T1 were found average contents of 11206.86 ± 123.99 mg L-1 and in T2, the results found were 29,521.14 ± 597.29 mg L-1. This may have induced osmotic stress to the yeasts submitted to T2, so that it negatively affected the fermentation productivity. Therefore, it is concluded that it is possible to use water from the biodigested vinasse in the preparation of the must for alcoholic fermentation. However, there is a need for complementary treatment to those carried out in the present study, in order to reduce the concentration of salts and consequently the osmotic stress to the yeasts.

Caulobacter crescentus está entre as bactérias cujos genomas codificam um grande número de fatores sigma ECF, os quais estão envolvidos na regulação transcricional de conjuntos limitados de genes em resposta a uma variedade de estímulos ambientais. No presente trabalho, dois fatores sigma ECF de C. crescentus, σR e σT , foram caracterizados funcionalmente. Os dados mostraram que σR e σT e são mantidos em níveis reduzidos de expressão sob condições fisiológicas de crescimento da bactéria, devido à ação das proteínas ChrR e CC3476, respectivamente. Contudo, durante a exposição de C. crescentus ao cádmio, hidroperóxido orgânico, oxigênio singlete ou à radiação UVA, a expressão de σR é induzida de maneira dependente do próprio fator sigma. Análises de transcriptoma mostraram que σR regula a expressão de genes envolvidos na proteção celular contra danos oxidativos. Central para essa resposta transcricional mediada por σR é a inativação de ChrR, sendo os resíduos C186 e C188 desta proteína necessários para a percepção de cádmio, mas não de hidroperóxido orgânico ou oxigênio singlete. Em adição, os dados mostraram que sigR e dois outros genes dependentes de σR (cfaS e CC2258) são essenciais para a sobrevivência de C. crescentus quando os danos oxidativos são gerados nas células por longos períodos. Similarmente, a expressão de σT aumenta em nível transcricional nesta bactéria sob condições de hiperosmolaridade induzidas por NaCl ou sacarose. Além de se auto-regular positivamente, σT controla a expressão de σU e σE , constituindo uma cascata de expressão de fatores sigma ECF em C. crescentus. σT, mas não σU e σE , desempenha um papel essencial na sobrevivência dessa bactéria durante a exposição ao NaCl e sacarose. Adicionalmente, a ausência de σT resulta numa sensibilidade aumentada dessa bactéria ao H2O2, apesar de não ser observada indução da expressão dos genes sigT, sigU e sigE durante essa condição de estresse. Diante do exposto, o presente trabalho contribuiu para a compreensão de dois mecanismos de adaptação da bactéria C. crescentus aos estresses oxidativo ou osmótico / Caulobacter crescentus is among the bacteria whose genomes encode a high number of ECF sigma factors, which are involved in the transcriptional regulation of a limited set of genes in response to several environmental signals. In the present work, two ECF sigma factors from C. crescentus, σR e σT, were functionally characterized. Data showed that σR e σT are maintained in reduced expression levels under physiological growth conditions, due to the action of ChrR and CC3476, respectively. However, during C. crescentus exposure to cadmium, organic hydroperoxide, singlet oxygen and UVA irradiation, σR expression is positively auto-regulated. Transcriptome analyses showed that σR regulates the expression of genes involved in protecting cells against oxidative damages. Central to this transcriptional response is the inactivation of ChrR, with residues C186 and C188 of this protein being necessary for sensing cadmium but not organic hydroperoxide or singlet oxygen. In addition, data revealed that sigR and two other σR-dependent genes (cfaS and CC2258) are essential for C. crescentus survival when oxidative damages are generated in the cells for long periods of time. Similarly, σT expression increases at a transcriptional level in this bacterium under hyperosmotic conditions induced by NaCl or sucrose. Besides being positively auto-regulated, σT independently controls the expression of σU and σE, forming an expression cascade of ECF sigma factors in C. crescentus. σT, but not σU or σE, displays an essential role in C. crescentus survival during NaCl or sucrose exposure. Additionally, the absence of σT leads to an increased sensitivity of this bacterium to H2O2, despite the absence of induction in sigT, sigU or sigE expression under the same stress condition. Therefore, the present work has contributed to the understanding of two mechanisms of C. crescentus adaptation to oxidative and osmotic stresses

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-06-08T17:45:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_FatorCrescimentoNervo.pdf: 4604382 bytes, checksum: f9b5eda58c060afdfa49a3e598187ac2 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-06-17T16:36:51Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_FatorCrescimentoNervo.pdf: 4604382 bytes, checksum: f9b5eda58c060afdfa49a3e598187ac2 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-17T16:36:51Z (GMT). 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Secções retinianas foram utilizadas para imunomarcações, e a liberação de adenosina foi medida por cromatografia líquida de alta eficácia, em montagens planas. A área de secção transversal celular foi medida antes e após a superfusão em meio hipo-osmótico, em fatias de retina e suspensões celulares. Tanto células de Müller quanto células bipolares foram imunopositivas para TrkA, mas somente células de Müller foram marcadas contra p75NTR e NGF. A hipo-osmolaridade induziu um rápido e significativo aumento da liberação de adenosina endógena em retinas controle, mas não em retinas perfundidas com BaCl2. O NGF inibiu o edema citotóxico em células de Müller e em células bipolares em fatias de retina controle e retinas pós-isquêmicas submetidas a condições hipo-osmóticas. Por outro lado, NGF impediu o edema citotóxico da célula de Müller isolada, mas não da célula bipolar isolada (em meio hipo-osmótico contendo íons Ba2+). Isto sugere que NGF induz a liberação de fatores por células de Müller, os quais inibem o edema citotóxico de células bipolares em fatias de retina. O efeito inibitório do NGF sobre o edema citotóxico de células de Müller foi mediado pela ativação do receptor TrkA, mas não de p75NTR, e foi anulado por bloqueadores de receptores metabotrópicos de glutamato, receptores de adenosina A1, e receptores do fator de crescimento de fibroblasto (FGF). O bFGF evitou o edema citotóxico de células de Müller isoladas, mas inibiu somente em parte o edema citotóxico de células bipolares isoladas. O bloqueio de FGFR impediu o efeito inibidor de edema celular da adenosina, sugerindo que a liberação de bFGF ocorre após à ativação autócrina/parácrina de receptores Al. Além de bFGF, GDNF e TGF431 reduziram em parte o edema citotóxico da célula bipolar. Estes dados sugerem que o efeito neuroprotetor do NGF é em parte mediado pela prevenção de edema citotóxico de células gliais e bipolares da retina. / Nerve growth factor (NGF) stimulates two types of receptors (TrkA and p75NTR), and it delays cell degeneration in rats under several retinal injuries, including retinitis pigmentosa, glaucoma and retinal ischemia. Because water accumulation in retinal neurons and glial cells are pathogenic factors involved in retinal degeneration under ischemic-hypoxic and inflammatory conditions, we tested whether NGF may influence the osmotic swelling of rat Müller glial and bipolar cells. Retinal slices and freshly isolated cells were perfused with hypoosmotic solution in the presence of BaCl2. Post-ischemic retinal cells were also superfused with hypoosmotic solution in the absence of BaCl2. We observed that NGF inhibits the osmotic swelling of rat retinal glial (Müller) and bipolar cells induced by superfusion of retinal slices with a hypoosmotic solution containing barium ions. NGF also reduced the hypoosmotic swelling of Müller and bipolar cells in the post-ischemic retina. On the other hand, NGF prevented the swelling of freshly isolated Müller cells, but not of isolated bipolar cells. This suggests that NGF induces a release of factors from Müller cells which inhibit the swelling of bipolar cells in retinal slices. The inhibitory effect of NGF on the Müller cell swelling was mediated by activation of TrkA, but not p 75NTR, and was prevented by blockers of metabotropic glutamate receptors, purinergic P2Y1 receptors, adenosine A1 receptors, and fibroblast growth factor (FGF) receptors. bFGF fully prevented the osmotic swelling of isolated Müller cells, but inhibited only in part the swelling of isolated bipolar cells. Because inhibition of FGF receptors prevented the swelling-inhibitory effect of adenosine, it is suggested that NGF-induced autocrine/paracrine activation of adenosine A1 receptors induces a release of bFGF from Müller cells. In addition to bFGF, GDNF and TGF431 reduced in part the swelling of bipolar cells. Both Müller and bipolar cells displayed TrkA immunoreactivity, while Müller cells were also immunostained for p75NTR and NGF. The data may suggest that the neuroprotective effect of NGF in the retina is in part mediated by prevention of the cytotoxic swelling of retinal glial and bipolar cells.

Caulobacter crescentus está entre as bactérias cujos genomas codificam um grande número de fatores sigma ECF, os quais estão envolvidos na regulação transcricional de conjuntos limitados de genes em resposta a uma variedade de estímulos ambientais. No presente trabalho, dois fatores sigma ECF de C. crescentus, σR e σT , foram caracterizados funcionalmente. Os dados mostraram que σR e σT e são mantidos em níveis reduzidos de expressão sob condições fisiológicas de crescimento da bactéria, devido à ação das proteínas ChrR e CC3476, respectivamente. Contudo, durante a exposição de C. crescentus ao cádmio, hidroperóxido orgânico, oxigênio singlete ou à radiação UVA, a expressão de σR é induzida de maneira dependente do próprio fator sigma. Análises de transcriptoma mostraram que σR regula a expressão de genes envolvidos na proteção celular contra danos oxidativos. Central para essa resposta transcricional mediada por σR é a inativação de ChrR, sendo os resíduos C186 e C188 desta proteína necessários para a percepção de cádmio, mas não de hidroperóxido orgânico ou oxigênio singlete. Em adição, os dados mostraram que sigR e dois outros genes dependentes de σR (cfaS e CC2258) são essenciais para a sobrevivência de C. crescentus quando os danos oxidativos são gerados nas células por longos períodos. Similarmente, a expressão de σT aumenta em nível transcricional nesta bactéria sob condições de hiperosmolaridade induzidas por NaCl ou sacarose. Além de se auto-regular positivamente, σT controla a expressão de σU e σE , constituindo uma cascata de expressão de fatores sigma ECF em C. crescentus. σT, mas não σU e σE , desempenha um papel essencial na sobrevivência dessa bactéria durante a exposição ao NaCl e sacarose. Adicionalmente, a ausência de σT resulta numa sensibilidade aumentada dessa bactéria ao H2O2, apesar de não ser observada indução da expressão dos genes sigT, sigU e sigE durante essa condição de estresse. Diante do exposto, o presente trabalho contribuiu para a compreensão de dois mecanismos de adaptação da bactéria C. crescentus aos estresses oxidativo ou osmótico / Caulobacter crescentus is among the bacteria whose genomes encode a high number of ECF sigma factors, which are involved in the transcriptional regulation of a limited set of genes in response to several environmental signals. In the present work, two ECF sigma factors from C. crescentus, σR e σT, were functionally characterized. Data showed that σR e σT are maintained in reduced expression levels under physiological growth conditions, due to the action of ChrR and CC3476, respectively. However, during C. crescentus exposure to cadmium, organic hydroperoxide, singlet oxygen and UVA irradiation, σR expression is positively auto-regulated. Transcriptome analyses showed that σR regulates the expression of genes involved in protecting cells against oxidative damages. Central to this transcriptional response is the inactivation of ChrR, with residues C186 and C188 of this protein being necessary for sensing cadmium but not organic hydroperoxide or singlet oxygen. In addition, data revealed that sigR and two other σR-dependent genes (cfaS and CC2258) are essential for C. crescentus survival when oxidative damages are generated in the cells for long periods of time. Similarly, σT expression increases at a transcriptional level in this bacterium under hyperosmotic conditions induced by NaCl or sucrose. Besides being positively auto-regulated, σT independently controls the expression of σU and σE, forming an expression cascade of ECF sigma factors in C. crescentus. σT, but not σU or σE, displays an essential role in C. crescentus survival during NaCl or sucrose exposure. Additionally, the absence of σT leads to an increased sensitivity of this bacterium to H2O2, despite the absence of induction in sigT, sigU or sigE expression under the same stress condition. Therefore, the present work has contributed to the understanding of two mechanisms of C. crescentus adaptation to oxidative and osmotic stresses

O aumento da participação dos biocombustíveis na matriz energética mundial pode ajudar a prolongar a existência das reservas de petróleo, mitigar as ameaças representadas pela mudança climática e permitir melhor segurança do fornecimento de energia em uma escala global. Neste cenário, o processo brasileiro da produção de etanol a partir da cana-de-açúcar tem ganhado papel de destaque, pelo alto rendimento e baixo custo da produção. Linhagens de S. cerevisiae são amplamente empregadas nas fermentações industriais e, embora sejam consideradas mais tolerantes em relação a outras, o processo brasileiro impõe uma variedade de fatores estressantes sob a mesma, afetando o seu metabolismo e crescimento. A fermentação com alto teor alcoólico, realizada a partir da utilização de mostos contendo altas concentrações de açúcares, é uma das maneiras mais eficientes de se obter elevados níveis de etanol. No entanto, tal tecnologia procede ocasionando efeitos deletérios adicionais à levedura. Neste contexto, aumentar a tolerância da levedura é de fundamental importância para alcançar um desempenho fermentativo satisfatório. Neste estudo foram avaliadas linhagens de S. cerevisiae, isogênicas a linhagem industrial CAT-1, com a sobre-expressão dos genes TRP1 e MSN2, envolvidos na biossíntese de triptofano e na resposta geral ao estresse, respectivamente. Tais linhagens foram avaliadas quanto ao seu potencial para realizar fermentações com alto teor alcoólico, simulando as condições industriais brasileiras. Os resultados revelaram que o gene MSN2, na versão truncada, favoreceu a linhagem principalmente com relação ao estresse osmótico, aumentando a velocidade de fermentação e o consumo de açúcares. O gene TRP1 promoveu maior crescimento da linhagem em meio YEPD com 8% de etanol, contudo, tornou a linhagem menos viável em concentrações acima deste nível. No presente trabalho também foi avaliado o efeito da suplementação de aminoácidos na fisiologia da linhagem CAT-1 em meio YNB e em mostos de melaço e xarope de cana-de-açúcar. A suplementação com histidida promoveu maior crescimento e viabilidade celular nos diferentes meios testados. Além de histidina, os aminoácidos lisina e alanina aumentaram o crescimento da CAT-1 em mosto de melaço. A suplementação de triptofano e asparagina também promoveu aumento da viabilidade celular em mosto de xarope. Por outro lado, nos testes em microplacas a suplementação com cisteína depreciou o crescimento da linhagem em meio YNB com 10 e 12% de etanol e em mosto de melaço com 20% de ART. Os resultados obtidos indicam que tanto a engenharia genética, quanto a suplementação de aminoácidos podem ser alternativas viáveis para aumentar a tolerância de S. cerevisiae, para suportar condições de múltiplo estresse, encontradas em destilarias brasileiras. / The expansion biofuels participation in the world energy matrix would help to extend the existence of fossil fuel reservoirs, mitigate the threats of climate change, and enable a better security of energy supply. The Brazilian process of ethanol production from sugarcane has gained an important role in the global energy scenario, for the high yield and low production cost. S. cerevisiae species is widely used in industrial fermentations for being resistant, but the Brazilian process imposes a variety of stressing factors to the yeast, affecting its metabolism and growth. The Very High Gravity Fermentation is performed by the utilization of musts with high sugar concentration and is one of the most efficient ways for obtaining high ethanol levels. However, this technology causes additional deleterious effects to the yeast. In this context, increasing yeast tolerance is of fundamental importance for a satisfactory fermentative performance. In this study we assessed S. cerevisiae strains - isogenic to the industrial strain CAT-1 - with over expression of TRP1 and MSN2 genes involved to tryptophan biosynthesis and in general stress response, respectively. These strains were evaluated for their potential to perform fermentations with high ethanol content, simulating the conditions of Brazilian distilleries. The results showed that the MSN2 gene in the truncated version improved strain mainly to respond to the osmotic stress, increasing in fermentation velocity and the consumption of sugars. The TRP1 gene overexpression promoted higher growth in YEPD medium with 8% ethanol, however, decreased viability at concentrations above this level. The present work also evaluated the effect of amino acid supplementation on the physiology of the CAT-1 strain in YNB medium and in molasses and syrup of sugarcane. Histidide supplementation increased the growth and cell viability in the different media tested. In addition to histidine, the amino acids lysine and alanine increased the growth of CAT-1 in molasses. Supplementation of tryptophan and asparagine also promoted increased cell viability in sugarcane syrup. On the other hand, in microplate assays, cysteine supplementation decreased growth in YNB medium with 10 and 12% ethanol, and in molasses with 20% ART. The results indicate that both genetic engineering and amino acid supplementation may be viable alternatives to increase tolerance of S. cerevisiae to supporting multiple stress conditions typical in Brazilian distilleries.

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O aumento da participação dos biocombustíveis na matriz energética mundial pode ajudar a prolongar a existência das reservas de petróleo, mitigar as ameaças representadas pela mudança climática e permitir melhor segurança do fornecimento de energia em uma escala global. Neste cenário, o processo brasileiro da produção de etanol a partir da cana-de-açúcar tem ganhado papel de destaque, pelo alto rendimento e baixo custo da produção. Linhagens de S. cerevisiae são amplamente empregadas nas fermentações industriais e, embora sejam consideradas mais tolerantes em relação a outras, o processo brasileiro impõe uma variedade de fatores estressantes sob a mesma, afetando o seu metabolismo e crescimento. A fermentação com alto teor alcoólico, realizada a partir da utilização de mostos contendo altas concentrações de açúcares, é uma das maneiras mais eficientes de se obter elevados níveis de etanol. No entanto, tal tecnologia procede ocasionando efeitos deletérios adicionais à levedura. Neste contexto, aumentar a tolerância da levedura é de fundamental importância para alcançar um desempenho fermentativo satisfatório. Neste estudo foram avaliadas linhagens de S. cerevisiae, isogênicas a linhagem industrial CAT-1, com a sobre-expressão dos genes TRP1 e MSN2, envolvidos na biossíntese de triptofano e na resposta geral ao estresse, respectivamente. Tais linhagens foram avaliadas quanto ao seu potencial para realizar fermentações com alto teor alcoólico, simulando as condições industriais brasileiras. Os resultados revelaram que o gene MSN2, na versão truncada, favoreceu a linhagem principalmente com relação ao estresse osmótico, aumentando a velocidade de fermentação e o consumo de açúcares. O gene TRP1 promoveu maior crescimento da linhagem em meio YEPD com 8% de etanol, contudo, tornou a linhagem menos viável em concentrações acima deste nível. No presente trabalho também foi avaliado o efeito da suplementação de aminoácidos na fisiologia da linhagem CAT-1 em meio YNB e em mostos de melaço e xarope de cana-de-açúcar. A suplementação com histidida promoveu maior crescimento e viabilidade celular nos diferentes meios testados. Além de histidina, os aminoácidos lisina e alanina aumentaram o crescimento da CAT-1 em mosto de melaço. A suplementação de triptofano e asparagina também promoveu aumento da viabilidade celular em mosto de xarope. Por outro lado, nos testes em microplacas a suplementação com cisteína depreciou o crescimento da linhagem em meio YNB com 10 e 12% de etanol e em mosto de melaço com 20% de ART. Os resultados obtidos indicam que tanto a engenharia genética, quanto a suplementação de aminoácidos podem ser alternativas viáveis para aumentar a tolerância de S. cerevisiae, para suportar condições de múltiplo estresse, encontradas em destilarias brasileiras. / The expansion biofuels participation in the world energy matrix would help to extend the existence of fossil fuel reservoirs, mitigate the threats of climate change, and enable a better security of energy supply. The Brazilian process of ethanol production from sugarcane has gained an important role in the global energy scenario, for the high yield and low production cost. S. cerevisiae species is widely used in industrial fermentations for being resistant, but the Brazilian process imposes a variety of stressing factors to the yeast, affecting its metabolism and growth. The Very High Gravity Fermentation is performed by the utilization of musts with high sugar concentration and is one of the most efficient ways for obtaining high ethanol levels. However, this technology causes additional deleterious effects to the yeast. In this context, increasing yeast tolerance is of fundamental importance for a satisfactory fermentative performance. In this study we assessed S. cerevisiae strains - isogenic to the industrial strain CAT-1 - with over expression of TRP1 and MSN2 genes involved to tryptophan biosynthesis and in general stress response, respectively. These strains were evaluated for their potential to perform fermentations with high ethanol content, simulating the conditions of Brazilian distilleries. The results showed that the MSN2 gene in the truncated version improved strain mainly to respond to the osmotic stress, increasing in fermentation velocity and the consumption of sugars. The TRP1 gene overexpression promoted higher growth in YEPD medium with 8% ethanol, however, decreased viability at concentrations above this level. The present work also evaluated the effect of amino acid supplementation on the physiology of the CAT-1 strain in YNB medium and in molasses and syrup of sugarcane. Histidide supplementation increased the growth and cell viability in the different media tested. In addition to histidine, the amino acids lysine and alanine increased the growth of CAT-1 in molasses. Supplementation of tryptophan and asparagine also promoted increased cell viability in sugarcane syrup. On the other hand, in microplate assays, cysteine supplementation decreased growth in YNB medium with 10 and 12% ethanol, and in molasses with 20% ART. The results indicate that both genetic engineering and amino acid supplementation may be viable alternatives to increase tolerance of S. cerevisiae to supporting multiple stress conditions typical in Brazilian distilleries.

A linhagem Pedra 2 (PE-2) de Saccharomyces cerevisiae destaca-se por ser o organismo mais comumente utilizado no processo industrial de produção de biocombustíveis. Com a descoberta das linhagens selvagens, alcançou-se uma maior tolerância ao etanol permitindo o desenvolvimento de uma nova tecnologia: a fermentação com alto teor alcoólico. Desta forma, foi possível aumentar tanto a concentração de açúcares totais do mosto quanto o volume final de etanol purificado. No entanto, esse novo processo de fermentação tem causado um agravamento nos diversos estresses aplicados à levedura. No presente trabalho, é apresentado o perfil transcricional da linhagem PE-2 sob condições de alto etanol em fermentadores industriais através da tecnologia de microarranjo de DNA. Com a utilização desta, analisou-se o perfil global da expressão da levedura, identificando grupos de genes de interesse e vias metabólicas correguladas no processo de adaptação e sobrevivência às diferentes condições de estresses impostas a levedura pela fermentação industrial. Mais especificamente, 5860 genes foram estudados nesse trabalho e tiveram as suas variações de expressão quantificadas ao longo dos tempos 0, 6, 12 e 18 horas do ciclo fermentativo industrial. Em particular, algumas vias metabólicas associadas a compostos-chave no processo fermentativo tiveram seus genes diferenciamente expressos mapeados. Além disso, identificou-se vários grupos de genes altamente correlacionados a diferentes processos biológicos em S. cerevisiae, como por exemplo, a atividade de biossíntese de etanol. Por fim, espera-se que estes resultados forneçam bases para a realização de estudos mais direcionados no intuito de obter uma maior eficiência fermentativa e adaptação a estresses gerados durante durante o processo industrial. / The Pedra-2 (PE-2) strain of Saccharomyces cerevisiae is commonly used in the industrial process for biofuel production. In studies of wild type strains of S. cerevisiae, a wider tolerance to ethanol was achieved, which allowed for the development of a new technology of high alcohol percentage fermentation. This process made possible the increase of total sugar concentration in the mixture, and the volume of purified ethanol, although the new process has caused increase in the stresses applied to the yeast. In this study, the transcriptional profile of the PE-2 strain in high ethanol conditions is presented using DNA microarray. The global expression profile was used to identify groups of genes of interest and to analyze metabolic pathways that became co-regulated in adaptation to stress conditions imposed to the yeast by the industrial fermentation. In particular, 5860 genes were studied in this work and were detailed according to their expression profiles belong the fermentation cicle (0, 6, 12 and 18 hours). Moreover, metabolic pathways associated to key compounds in the fermentative process were described in terms of the composition of the differentially expressed genes. In addition, groups of genes highly correlated to different biological process in S. cerevisiae were identified. Finally, it is expected that this work could provide new directions in the study of fermentative efficiency and induced stress adaptation during the industrial fermentative process.