University, Diss., 2004--Stuttgart.

Thesis (Ph. D.)--University of Chicago, Dept. of Pathology, March 2001. / Includes bibliographical references. Also available on the Internet.

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 1999. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 135-144). Available also in a digital version from Dissertation Abstracts.

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Os alcalóides β-carbolínicos possuem uma ampla distribuição, sendo encontrados em várias famílias de plantas, além de estarem presentes na fumaça do cigarro, bebidas alcoólicas, alimentos excessivamente cozidos e em mamíferos. Estes alcalóides são conhecidos por apresentarem várias ações farmacológicas sobre os sistemas nervoso central, muscular e cardiovascular, causando alucinações, tremores, convulsões, hipotensão e bradicardia. Possuem também atividade antioxidante e imunossupressora, além de ligarem-se a receptores de serotonina, dopamina, benzodiazepina; são também inibidores das enzimas monoamino-oxidase-A (MAO-A) e DNA topoisomerases. Os objetivos do presente estudo foram avaliar os possíveis efeitos antioxidantes, antimutagênicos, antigenotóxicos e neurocomportamentais dos alcalóides β-carbolínicos: harmano, harmina, harmol, harmalol e harmalina, utilizando teste de sensibilidade e antimutagênese em Saccharomyces cerevisiae, ensaio cometa em cultura de células de pulmão de hâmster chinês (V79) e avaliação do comportamento, através da tarefa de reconhecimento de novo objeto, em camundongos, respectivamente. Em testes de sensibilidade, todos os alcalóides protegeram as linhagens deficientes em sistemas de defesa antioxidante de S. cerevisiae contra danos induzidos pelos oxidantes H2O2 e paraquat. De maneira geral, os alcalóides β-carbolínicos protegeram mais as células dos danos gerados pelo H2O2 e o aumento da viabilidade foi mais significativo para as linhagens sod1Δ, sod2Δ e sod1Δsod2Δ. Também, possivelmente por uma ação seqüestradora de espécies reativas de oxigênio, os alcalóides β-carbolínicos mostraram forte atividade contra danos no DNA induzidos pelo H2O2, no teste de antimutagênese com a linhagem N123 de S. cerevisae e no teste de antigenotoxicidade, utilizando o ensaio cometa com células V79. As dihidro-β-carbolinas harmalina e harmalol mostraram um efeito mais pronunciado que as β-carbolinas nos ensaios citados acima. Quanto à avaliação dos efeitos neurocomportamentais em camundongos, a administração sistêmica dos alcalóides β-carbolínicos facilitou a formação de memória de curta duração, no caso da harmina, harmol e harmalina e, também a memória de longa duração (harmalina) em camundongos, verificada com uso da tarefa de reconhecimento de novo objeto.

Piper gaudichaudianum Kunth é uma planta da família Piperaceae, que se desenvolve abundantemente em toda a Mata Atlântica, sendo popularmente conhecida como pariparoba, jaborandi ou iaborandi. Na medicina popular suas raízes frescas são mastigadas e utilizadas como antiflamatório no alívio de dores de dente e contra distúrbios hepáticos. Um dos componentes mais estudados desta planta é o óleo essencial, cujas análises fitoquímicas revelaram o (E)-nerolidol como um dos compostos majoritários. No presente estudo, foram avaliadas as propriedades citotóxicas e mutagênicas, bem como investigados os mecanismos de citotoxicidade do óleo essencial de P. gaudichaudianum e de seu componente majoritário nerolidol, utilizando diferentes linhagens de Saccharomyces cerevisiae. Foram empregadas linhagens de S. cerevisiae deficientes em genes de reparo para excisão de bases (BER), excisão de nucleotídeos (NER), recombinação homóloga (HR), recombinação não-homóloga (NHEJ), reparo pós-replicativo (PRR) e síntese translesão (TLS). A influência do sistema redox foi avaliada em linhagens de S. cerevisiae deficientes em superóxido dismutase e/ou catalase. Os resultados dos tratamentos das linhagens XV185-14c e N123 de S. cerevisiae demonstram que, tanto o óleo essencial de P. gaudichaudianum, quanto o nerolidol induzem citotoxicidade de maneira dose dependente, sendo essa citotoxicidade mais pronunciada nos tratamentos com nerolidol. Nas avaliações de mutagênese o óleo essencial induziu efeito mutagênico na linhagem XV185-14c na concentração mais alta, entretanto o nerolidol não induziu qualquer tipo de efeito mutagênico. Os ensaios com as linhagens de S. cerevisiae proficientes e deficientes em reparo revelaram um importante papel da via BER no efeito citotóxico, tanto para os tratamentos com óleo essencial, o qual induziou uma grande sensibilidade na linhagem deficiente na DNA glicosilase Ntg2, quanto para o nerolidol, que induziu sensibilidade nas mutantes para a endonuclease Apn1 e glicosilase Ntg1. Curiosamente, linhagens deficientes em TLS e PRR não apresentaram sensibilidade aos tratamentos com o óleo essencial de P. gaudichaudianum, entretanto os simples mutantes rev1, rad30 e rad18 demonstraram notável resistência ao nerolidol. Além disso, verificou-se em linhagens deficientes na enzima superóxido dismutase (sod1 e sod2) um aumento de sensibilidade nos tratamentos com o óleo essencial e com o nerolidol. No ensaio de detecção de radicais livres, por 2’7’-diclorofluoresceína (DCFH-DA), verificou-se que ambos tratamentos induzem aumento de espécies reativas de oxigênio. Considerando a resposta das diferentes linhagens de S. cerevisie utilizadas neste estudo, o conjunto destes resultados leva-nos a sugerir que tanto o óleo essencial quanto o nerolidol não são mutagênicos e que a citotoxicidade induzida pelo óleo essencial está relacionada com a formação de lesões oxidativas, sendo o nerolidol o principal responsável pelos efeitos biológicos induzidos pelo óleo essencial de P. gaudichaudianum. / Piper gaudichaudianum Kunth is a plant of the Piperaceae family, which develops abundantly throughout the Atlantic Forest, popularly known as pariparoba, jaborandi or iaborandi. In popular medicine the fresh roots are chewed and used as antinflamatory to relief of toothaches, and against liver disorders. One of the most studied components of the plant is the essential oil, which the phytochemical analysis revealed (E)-nerolidol as major compound. In the present study, we have evaluated the cytotoxicity and mutagenicity, as well as investigated the mechanism of cytotoxicity of essential oil of P. gaudichaudianum and its major component nerolidol using different strains S. cerevisiae. Strains deficient in DNA repair mechanisms such as base excision repair (BER), nucleotide excision repair (NER), homologous recombination (HR), non-homologous end joining (NHEJ), post-replication repair (PRR) and translesion synthesis (TLS) were employed. The influence of the redox system was evaluated in superoxide dismutase and/or catalase defective strains. The results of treatment of XV185-14 and N123 S. cerevisiae strains demonstrated that the essential oil and nerolidol induced cytotoxicity in a dose dependent manner, and this cytotoxicity is more pronounced with nerolidol treatments. In the mutagenicity assay only P. gaudichaudianum essential oil, but not nerolidol was able to induce mutagenic effect at highest concentration in XV185-14c strain. Employing S. cerevisiae strains proficient and deficient in DNA repair treated with P. gaudichaudianum essential oil and neroliodol, it was observed an important role of the BER pathway in the cytotoxic response, since the essential oil induced a great sensitivity in strain deficient in DNA glycosylase Ntg2, and nerolidol in mutants deficient in Apn1 endonuclease and glycosylase Ntg1. Interestingly, deletion of TLS and PRR proteins had no influence on sensitivity to the essential oil, however single mutants rev1, rad30 and rad18 exhibited a remarkable resistance to nerolidol. Besides, the absence of superoxide dismutase enzyme increases the sensitivity to essential oil and nerolidol. In the 2`,7`-dichlorofluorescin (DCFH-DA) assay for detection of free radical generation, both treatments were able to increase ROS production. Considering the response of the different S. cerevisiae strains used in this study, our results demonstrate that P. gaudichaudianum essential oil and its major compound nerolidol are not mutagenic but do induce significant cytotoxic effects in S. cerevisiae that might be related to ROS generation. The cytotoxicity observed is mainly related to the generation of oxidative lesions. Moreover, nerolidol is the major compound responsible for the biological effects induced by P. gaudichaudianum essential oil.

Saccharomyces cerevisiae é uma levedura que possui papel fundamental na transformação do mosto em vinho. Durante a fermentação, a levedura selecionada transfere para o meio, componentes resultantes de seu metabolismo como etanol, aldeídos, enzimas, proteínas, entre outros. Existem algumas que possuem ação definida, como a proteína killer. Este trabalho teve como objetivo determinar as condições necessárias para a detecção e expressão do fator killer produzido por linhagens de levedura Sacch. cerevisiae isoladas de mosto de uva. Como linhagens killer, foram utilizadas as linhagens Sacch. cerevisiae Embrapa 91B, Sacch. cerevisiae Embrapa 1B, e uma linhagem comercial Sacch. cerevisiae K1 (Lallemand). Como linhagem sensível, foi empregada Sacch. cerevisiae Embrapa 26B. Para detecção do fator killer foram avaliados meios de cultura sólidos, preparados com diferentes concentrações de mosto de uva e extrato de levedura não comercial (ELNC). Para a produção do fator killer foram avaliados meios líquidos com diferentes concentrações de mosto de uva, ELNC e sacarose. Foi avaliada a produção do fator em condições aeróbicas e anaeróbicas de crescimento. O meio de cultura definido para detecção do fator killer foi o meio contendo 80 % de mosto de uva e 20 % de ELNC em sua composição. O meio líquido que proporcionou melhores condições de síntese do fator killer foi o meio preparado com 5% de mosto e 95 % de ELNC contendo 100 g/L de sacarose. A expressão do fator killer foi inibida em condições aeróbicas, exceto quando as linhagens foram cultivadas em meio líquido com elevada concentração de sacarose. / The yeast Saccharomyces cerevisiae has a key role in the process of converting must into wine. During fermentation the selected yeast transfers to the medium compounds resulting from metabolism such as ethanol, aldehyde, enzymes and proteins. Some compounds have an antibiotic effect like killer proteins. The aim of this work was to verify the conditions for detection and expression of killer factor produced by Sacch. cerevisiae isolated from grape must. The killer yeast strains used for the experiments were Sacch. cerevisiae Embrapa 91B, Sacch. cerevisiae Embrapa 1B and a commercial yeast Sacch. cerevisiae K1 (Lallemand). The yeast Sacch. cerevisiae Embrapa 26B was used as sensitive strain. Solid media prepared with different concentrations of grape must and non-commercial yeast extract (ELNC), were used to detect the killer factor. Culture media prepared with different concentrations of grape must, ELNC and sucrose, were employed for killer factor expression. Synthesis of killer protein was evaluated under anaerobic and aerobic growth conditions. Detection of killer protein presented better results when using a culture medium prepared with 80 % of grape must and 20 % of ELNC. The liquid medium that provided the best conditions for killer factor expression was prepared with 5 % of grape must and 95 % of ELNC supplemented with 100 g/L of sucrose. Killer factor expression was inhibited under aerobic conditions, except when strains were growth in liquid media prepared with high concentrations of sucrose.

Cádmio (Cd²+) é um metal pesado tóxico para os sistemas biológicos e que pode competir com íons essenciais como Zn²+, Ca²+ e Mg²+ por seus respectivos sistemas de transporte. Em S. cerevisiae, íons Cd²+ podem ser conjugados com GSH formando complexos Cd.[GS]2 - os quais são internalizados no vacúolo pelo transporatador Ycf1p. Neste trabalho, foi feita uma análise comparativa da atuação de Ycf1p na desintoxicação de Cd²+ durante o metabolismo fermentativo e respiratório de S. cerevisiae. Adicionalmente, foi realizada uma investigação sobre a contribuição de transportadores de cálcio (Ca²+) para a tolerância ao Cd²+. Os resultados mostram que, durante o metabolismo respiratório, o mutante ycf1Δ é mais tolerante à Cd²+ e aos oxidantes t-BOOH e H2O2 do que a linhagem selvagem. Esta tolerância possivelmente está relacionada com o maior conteúdo de GSH presente nas células ycf1Δ. Na linhagem selvagem BY4741, a atividade do promotor YCF1 sofre uma queda gradual durante a transição do metabolismo fermentativo para o respiratório e a sua indução em resposta à Cd²+ depende da disponibilidade de GSH. Estes dados indicam que a atividade de Ycf1p pode, direta ou indiretamente, influenciar a homeostase de GSH e que as células de S. cerevisiae devem possuir mecanismos independentes de Ycf1p para conter a toxicidade do Cd²+ em situações nas quais a disponibilidade de GSH esteja comprometida. Neste contexto, os resultados do trabalho mostram também que as ATPases de Ca²+ Pmr1p e Pmc1p podem contribuir para a tolerância ao Cd²+. Na linhagem selvagem BY4741 o tratamento com Cd²+ promove aumento da expressão de PMC1 e este aumento é ainda maior nos mutantes ycf1Δ. O gene PMR1 só é induzido por Cd²+ na ausência do gene YCF1 funcional. Entretanto, no mutante pmr1Δ a expressão basal de YCF1 e PMC1 é maior do que na linhagem selvagem (70% e 200%, respectivamente). Adicionalmente, a ausência de Pmr1p funcional está associada a um acúmulo crescente, tempo dependente, de Cd²+ intracelular. Por outro lado, a linhagem selvagem BY4741 alterna fases de captação e exportação do metal. Os resultados apontam para Pmr1p e Pmc1p como proteínas auxiliares na desintoxicação de Cd²+ em S. cerevisiae, as quais possivelmente são ativadas em situações onde a formação e posterior importação de complexos Cd-[GS]2 por Ycf1p não é adequada ao metabolismo celular. / Cadmium (Cd²+) is a heavy metal highly toxic to biological systems, which can compete with essential ions like Zn²+, Ca²+ e Mg²+ for their respective transport systems. In the yeast S. cerevisiae, Cd²+ can be conjugated with GSH generating complexes of Cd - [GS]2 which, in turn, are removed from the cytosol to the vacuole by specific transmembrane proteins such as the glutathione-conjungated transporter Ycf1p. In this work the role of Ycf1p in Cd²+ detoxification during respiratory metabolism of S. cerevisiae was investigated. In addition, the contribution of Ca²+ transporters for Cd²+ detoxification was analized. The results showed that in respiratory condition the mutant ycf1Δ is more tolerant to Cd²+ and to the oxidants t-BOOH and H2O2 than the wild-type strain. This tolerance is probably related to the high content of GSH present in the ycf1Δ mutant. Expression of the YCF1 promoter in the wild type strain is naturally downregulated after the transition from fermentative to respiratory metabolism (diauxic shift), and its induction in response to Cd²+ is dependent on GSH availability. These data indicate that Ycf1p activity can, in some way, influence GSH intracellular homeostasis. Therefore, yeast cells may have an Ycf1p-independent mechanism to cope with Cd²+ toxicity when GSH availability is compromised. Accordingly, the results of this work point also to the contribution of the Ca²+-ATPases Pmc1p and Pmr1p to Cd²+ detoxification. In the BY4741 wild-type strain, Cd²+ treatment triggers an increase in PMC1 expression, and this increase is even greater in the ycf1Δ mutant strain. The PMR1 gene is induced by Cd²+ only in the absence of the functional YCF1 gene. However, the basal expression of YCF1 and PMC1 is higher in the pmr1Δ mutant than in wild-type cells (70% and 200%, respectively). In addition, the absence of the functional Pmr1p is associated with a crescent, timedependent, Cd²+ uptake by the cells. Unlikely, alternating phases of uptake and export of metal are observed in BY4741 wild-type cells. The results indicate that Pmr1p and Pmc1p can act as accessory proteins for Cd²+ detoxification, which possibly are activated when the formation and subsequent import of Cd-[GS]2 by Ycf1p is not adequate to cellular metabolism.

Submitted by Hiolanda Rêgo (hiolandar@gmail.com) on 2013-06-10T18:07:42Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_ICS_Edijane Sales.pdf: 2517513 bytes, checksum: 56d3d9a0dafc253bd6d7bb1566459616 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-10T18:07:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_ICS_Edijane Sales.pdf: 2517513 bytes, checksum: 56d3d9a0dafc253bd6d7bb1566459616 (MD5) / CAPES; CNPQ; FAPES / O uso de células e enzimas oriundas de micro-organismos como biocatalisadores é bem documentado na literatura. A redução de carbonilas em sistemas α, β insaturados é de grande interesse para a produção de fármacos e insumos para química fina. A literatura registra apenas a biorredução de carbonilas em sistemas α, β insaturados em sistemas abertos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de células íntegras de Saccharomyces cerevisiae (fermento de pão) como catalisador na redução de carbonilas presentes em sistemas α, β insaturados cíclicos como cumarinas. Neste trabalho furano e pirano cumarinas, obtidas de Zanthoxylum tingoassuiba e Metrodorea mollis (Rutaceae) respectivamente, e padrão comercial de xantotoxina foram reduzidas com borohidreto de sódio (NaBH4) e fermento de pão em sistema bifásico contendo solvente orgânico e tampão fostato. O meio reacional foi extraído e os produtos obtidos foram purificados através de técnicas cromatográficas como CLAE, identificados e caracterizados por métodos espectroscópicos como IV e RMN 1H e 13C e espectroscopia de massa. Na redução com NaBH4, das furanocumarinas, foram identificados o 9-metoxi-3,5,6,7-tetrahidro-2H-furo[3,2-g]cromen-7-ol e 9-metoxi-6,7-dihidro-5H-furo[3,2-g]cromen-7-ol. Na redução com fermento de pão das furanocumarinas foi identificada apenas a 9-metoxi-6,7-dihidro-5H-furo[3,2-g]cromen-7-ol. A baixa solubilidade da piranocumarina não permitiu sua redução pela via química. Pela via biológica foi possível identificar o produto 3’,4’-dihidrobrailina. O uso de células íntegras de S. cerevisiae na biotransformação de cumarinas é dependente da solubilidade do substrato em solvente não tóxico para a levedura. Este método se constitui numa alternativa para a redução de sistemas α, β insaturados cíclicos contendo carbonilas. Este estudo relata ainda, pela primeira vez, a ocorrência da piranocumarina brailina na espécie Metrodorea mollis. / Salvador

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2015-06-02T04:08:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333884.pdf: 2929048 bytes, checksum: 0d0c1e8dd241198b20d2515f906d45f5 (MD5) Previous issue date: 2015 / Produzidos a partir de fontes renováveis e utilizados para o transporte automotivo, os biocombustíveis tornam-se cada dia mais importantes no balanço energético mundial devido à necessidade de reduzir a dependência da utilização de petróleo, de origem fóssil. No Brasil, a maior parte da produção de bioetanol é obtida diretamente a partir da cana-de-açúcar, porém, na pouco aproveitada biomassa lignocelulósica residual (como bagaço e palha) encontra-se a xilose, o segundo açúcar mais abundante na natureza. A conversão bem sucedida da hemicelulose em etanol combustível com alto rendimento é o fator decisivo para a viabilidade econômica do processo. Saccharomyces cerevisiae é um microrganismo altamente efetivo na produção de etanol a partir de hexoses, com elevada produtividade de etanol, alta tolerância a esse produto, e tolerância às condições industriais de produção de álcool combustível, mas incapaz de utilizar açúcares como a xilose. Linhagens recombinantes de S. cerevisiae podem constituir uma alternativa interessante para a fermentação da xilose. Assim, no presente trabalho, foram usadas linhagens de S. cerevisiae recombinantes capazes de metabolizar xilose, transformadas com o plasmídeo integrativo pAUR-XKXDHXR, o qual permite a sobre-expressão dos genes das enzimas xilose redutase, xilitol desidrogenase e xilulose cinase. Em primeira abordagem, foi realizado um experimento de engenharia evolutiva com uma linhagem contendo apenas o gene do transportador de glicose HXT2 sobre-expresso, permitindo a obtenção de uma linhagem mutante no gene STB5, que codifica um regulador da via das pentoses-fosfato. Esta linhagem mutante foi capaz de crescer em xilose tão bem quanto em glicose. Em segunda abordagem, usando engenharia genômica, foi deletada uma cópia do gene FPS1, o qual codifica um facilitador de glicerol, em uma linhagem industrial selecionada para eficiente fermentação de caldo de cana-de-açúcar, obtendo-se uma linhagem que fermenta a xilose mais eficientemente. Nossos resultados revelam que as estratégias empregadas são promissórias para incrementar consideravelmente a produção de etanol a partir de linhagens de S. cerevisiae recombinantes.<br> / Abstract: Biofuels produced from renewable sources and used for automotive transport are becoming increasingly more important in the global energy mix, looks for decrease world's oil dependency comes from fossil sources use. Most of the Brazilian ethanol production is obtained directly from sugar cane, however, it don't take advantage of the residual lignocellulosic biomass coming from this process (such as bagasse and straw) which is rich in xylose, the second most abundant sugar in nature. The successful conversion of hemicellulose (compound of lignocellulose) into ethanol fuel with high yields is the decisive factor for economic feasibility of its use. Saccharomyces cerevisiae is a highly effective microorganism for ethanol production from hexoses, which poses high ethanol productivity and high tolerance to it, and tolerance to industrial conditions in alcohol fuel production, but is not able to use sugars such as xylose. Recombinant strains of S. cerevisiae may constitute an interesting alternative to xylose fermentation. In this research work was used two strains of recombinant S. cerevisiae, capables of metabolize xylose, transformed with the integrative plasmid pAUR-XKXDHXR which permits overexpression of enzyme genes xylose reductase, xylitol dehydrogenase and xylulose kinase. In first approach, an evolutive engineering experiment was carried out with a strain that only had a transporter gene of glucose HXT2 overexpressed, turned out to be in a mutant strain in the STB5 gene that encodes for a regulator pentose-phosphate pathway, mutant lineage capable of grow in xylose efficiently as in glucose. In second approach, using genetic engineering, was deleted a copy of FPS1 gene which encodes a glycerol facilitator in a selected industrial strain for efficient fermentation of sugar cane broth, coming out a strain that ferments xylose more efficiently. Our results reveal as promissory the strategies used for important increase of ethanol production from recombinant lineages of S. cerevisiae.