INTRODUÇÃO: Na última década surgiu uma nova técnica, o sequenciamento de nova geração, que, contrário ao método tradicional de Sanger, permite o sequenciamento em paralelo e em larga escala de múltiplos genes, ou até mesmo todos os genes humanos, a menor custo e com uma análise mais acelerada. Essa técnica possibilitou a descoberta de novos genes responsáveis por diversas doenças mendelianas, sendo rapidamente incorporada no contexto clínico. OBJETIVOS: comparar os resultados das técnicas de Sanger e sequenciamento de nova geração em amostras controle; introduzir a técnica de sequenciamento de nova geração no contexto clínico nas casuísticas de doenças ósseas genéticas e RASopatias; avaliar a sensibilidade diagnóstica desta técnica em amostras sem dados clínicos fornecidos. MÉTODOS: o sequenciamento de nova geração (sob a forma de um painel de genes customizado ou do exoma) foi realizado em amostras com mutações identificadas previamente por Sanger e em dois grupos de doenças mendelianas, 144 pacientes com doenças ósseas e 79 com RASopatias, além de 90 amostras sem dados clínicos conhecidos (45 casos e 45 controles). A técnica de Sanger foi aplicada em 29 amostras de doenças ósseas e em 81 amostras para confirmação de variantes identificadas pelo sequenciamento de nova geração. RESULTADOS: A sensibilidade da técnica de sequenciamento de nova geração foi estimada em 95,92% e a especificidade em 98,77%. Na casuística de doenças ósseas, a sensibilidade diagnóstica das amostras sequenciadas por Sanger foi de 69% (20/29), por painel customizado, 60% (75/125) e por exoma, 63% (12/19). Na casuística de RASopatias, a sensibilidade diagnóstica através do exoma foi de 46% (36/79). Como resultado deste trabalho, dois genes novos associados a RASopatias (LZTR1 e SOS2) e um associado a uma displasia esquelética (PCYT1A) foram identificados. Na análise das amostras sem conhecimento prévio da hipótese clínica foi obtida uma sensibilidade diagnóstica de 46,67% (21/45), mas que chegou a 73,08% (14/26) para as hipóteses de erros inatos do metabolismo. CONCLUSÕES: Foi demonstrado que a sensibilidade e a especificidade da técnica do sequenciamento de nova geração são altas e correspondentes a valores encontrados por outros grupos na literatura. Essa técnica foi considerada apropriada não apenas no contexto de pesquisa, demonstrado aqui pela descoberta de três novos genes associados a doenças mendelianas, como também para análises clínicas. Neste estudo a técnica foi aplicada com sucesso no contexto clínico, seja pelo painel customizado, seja pelo exoma, com uma positividade semelhante à encontrada pela técnica de Sanger. Mesmo na análise de amostras sem história clínica prévia foi possível identificar variantes patogênicas em quase metade dos casos, e numa porcentagem ainda maior quando a doença era um erro inato do metabolismo. Essa sensibilidade é comparável à obtida pela espectroscopia de massas em Tandem aplicada à triagem de múltiplas condições simultaneamente, o que sugere que a técnica do sequenciamento de nova geração poderá ser incorporada ao programa de triagem neonatal no futuro, ampliando o emprego de testes genéticos em complementaridade aos testes bioquímicos tradicionais / INTRODUCTION: In the last decade a new technique, the next generation sequencing, has emerged, which, contrary to the traditional Sanger method, performs parallel and high-throughput sequencing of multiple genes, or even all human genes, at a lower cost and with a faster analysis. This technique allowed the discovery of new genes responsible for several Mendelian diseases and has been quickly incorporated into the clinical context. OBJECTIVES: to compare the results of Sanger technique and next generation sequencing in control samples; to apply the next generation sequencing technique in the clinical practice to the cases of genetic skeletal disorders and RASopathies; to evaluate the diagnostic yield of this technique in samples without clinical data provided. METHODS: Next generation sequencing (in the form of a customized gene panel or exome) was performed in samples with mutations previously identified by Sanger sequencing and in two groups of Mendelian diseases, 144 patients with skeletal disorders and 79 patients with RASopathies, besides 90 samples with unknown clinical data (45 cases and 45 controls). The Sanger technique was applied in 29 samples of skeletal disorders and in 81 samples for confirmation of variants identified by next generation sequencing. RESULTS: The sensitivity of the next generation sequencing technique was estimated at 95.92% and the specificity at 98.77%. In the case of skeletal disorders, the diagnostic yield of the samples sequenced by Sanger was 69% (20/29), by customized panel, 60% (75/125), and by exome, 63% (12/19). In the individuals with RASopathies, the diagnostic yield through exome sequencing was 46% (36/79). As a result of this study, two new genes associated with RASopathies (LZTR1 and SOS2) and one associated with a skeletal dysplasia (PCYT1A) were identified. In the analysis of the samples without previous knowledge of the clinical hypothesis, a total diagnostic yield of 46.67% (21/45) was obtained, but it was up to 73.08% (14/26) in the group with hypothesis of inborn errors of metabolism. CONCLUSIONS: It was demonstrated that the sensitivity and specificity of the next generation sequencing technique are high and are similar to values found by other groups in the literature. The technique was considered appropriate not only for research, as demonstrated here by the identification of three new genes associated to Mendelian diseases, but also for clinical analysis. In this study the technique was successfully applied in the clinical context, both by customized panel and by exome, with positivity similar to that obtained by the Sanger technique. Even in the analysis of samples with no previous clinical history, it was possible to identify pathogenic variants in almost half of the cases, and an even greater percentage was obtained when the disease was an inborn error of metabolism. This sensitivity is comparable to that obtained by Tandem mass spectroscopy applied to multi-condition screening, suggesting that the next generation sequencing technique may be incorporated in the future into the neonatal screening program, increasing the use of genetic testing in complementarity to the biochemical tests

Neste trabalho avaliou-se a produção de compostos de interesse biotecnológico potenciais vetores energéticos a partir de papel em lisímetros (20L), usando-se consórcio microbiano enriquecido do fluido de rúmen. Para tanto, foi realizado um delineamento composto central (DCC) para verificar a influência de três variáveis independentes na conversão de papel sulfite a hidrogênio e outros compostos orgânicos em lisímetro de bancada. As variáveis testadas foram massa de papel (X1: 500g, 750g e 1000g), teor de umidade papel (X2: 50%, 65% e 80%), e temperatura (X3:35°C, 45°C e 55°C). As respostas avaliadas no DCC foram produção de hidrogênio (Y1; mmol), ácido acético (Y2; mg/L), etanol (Y3; mg/L) e metanol (Y4; mg/L). Para o monitoramento dos lisímetros em relação à hidrólise e fermentação do papel, foram analisados biogás (H2, N2, CO2 e CH4) e a concentração de compostos no percolado, como açúcares totais, demanda química de oxigênio (DQO), ácidos orgânicos voláteis (AOVs) e álcoois. Além disso, monitorou-se o pH, alcalinidade e sólidos totais. Sequenciamento massivo do gene RNAr 16S via Plataforma Illumina foi usado para identificação dos micro-organismos do fluido de rúmen in natura, do consórcio enriquecido, e daqueles dos lisímetros R2, R5 e R9. Produção de hidrogênio só foi observada nos lisímetros R1 (25 mmol), R2 (35 mmol) e R5 (3 mmol), sendo os três com umidade inicial de 80%. Em R1 e R2, observou-se elevadas concentrações de ácido acético, de 21.500 e 17.000 mg/L, respectivamente, provavelmente devido à ocorrência de homoacetogênese. Sob temperatura termofílica, especialmente em R5, observou-se consumo de hidrogênio, e produção de etanol (2.300 mg/L) e metanol (5.600 mg/L). Na condição de 80% de umidade (R1, R2, R5, R6), verificou-se maiores percentuais de remoção de papel e atividade fermentativa mais acentuada, ao passo que abaixo de 80%, o desenvolvimento microbiano foi desfavorecido, independente da temperatura. Verificou-se consumo muito reduzido de papel e baixas concentrações de AOVs e álcoois para R3, R4, R7 e R8, todos com 50% umidade. Em R9 e R10, operados a 45 °C e 65% de umidade, também verificou-se produção atenuada de AOVs e álcoois, com ausência de hidrogênio. Por meio do DCC, observou-se efeito estatisticamente significativo da umidade do papel na produção de hidrogênio, ácido acético e etanol. Em relação à temperatura, verificou-se efeito positivo estatisticamente significativo na produção de hidrogênio e ácido acético. Por fim, para a massa de papel não se verificou nenhum efeito sobre as respostas analisadas. Os gêneros de bactérias mais abundantes foram: Prevotella no fluido de rúmen in natura (F.N.) Dysgonomonas no fluido de rúmen enriquecido e em R2 (35°C), Thermicanus em R5 (55°C) e Phaeospirillum em R9 (45ºC). A umidade foi o parâmetro mais determinante para promover a hidrólise e fermentação do papel; a temperatura foi a principal variável de influência na estrutura das comunidades microbianas dos lisímetros, confirmada pelas diferentes rotas metabólicas observadas sob temperatura mesofílica e termofílica; e os rendimentos de produção dos compostos não foram influenciados pela massa de papel adicionada aos lisímetros. / This study evaluated the production of compounds of biotechnological interest and potential energy vectors from office paper in lysimeters (20L), using a microbial consortium purified from rumen fluid. A central composite design (CCD) was performed to verify the influence of three independent variables on paper conversion to hydrogen and other organic compounds in bench lysimeter. The tested variables were: mass of paper (x1: 500g, 750g and 1000g), moisture content (x2: 50%, 65% and 80%), and incubation temperature (x3: 35°C, 45°C and 55°C). The dependent variables of CCD were production of hydrogen (Y1: mmol), acetic acid (Y2: mg/L), ethanol (Y3:mg/L) and metanol (Y4:mg/L). For monitoring the lysimeters in relation to paper hydrolysis and fermentation, analyses of biogas (H2, N2, CO2 and CH4) and the organic compounds' concentrations in the leachate, such as, total sugars, chemical oxygem demand, volatile organic acids (VOA's) and alcohols were conducted during operation. Alcalinity, pH and total solids content of the leachate were also monitored. Massive sequencing of rRNA 16S (Illumina) was carried out for identification of the microorganisms of the in natura rumen fluid, the purified consortium, and those collected from lysimeters R2, R5 and R9. Hydrogen production was detected only in lysimeters R1 (25 mmol), R2 (35 mmol) and R5 (3 mmol), all of them operated with 80% of moisture content. In R1 and R2, high concentrations of acetic acid, of 21.500 and 17.000, respectively, were due to the likely occurrence of homoacetogenesis. Under thermophilic temperature, especially R5, the hydrogen production was detected in low quantity, and the highlight was the production of ethanol and methanol, with concentrations around 2.300 and 5.600 mg/L, respectively. At 80% moisture condition (R1, R2, R5, R6), high percentages of paper removal and sharp fermentative activity were observed. However, at lower moisture conditions, the microbial growth was unfavored, independent of the temperature. Low paper consumption and reduced concentrations of OVA's and alcohols were detected in R3, R4, R7 and R8, all of them operated with 50% of moisture content. In R9 and R10, operated at 45°C and 65% of moisture, there was also attenuated production of VOA\'s and alcohols, with absence of hydrogen. According to CCD statistical analysis, paper moisture content had positive effect statistically significative on hydrogen, acetic acid and etanol production. The temperature had positive effect on hydrogen and acetic acid production. And the mass of paper dit not have effect statistically significative for any dependent variables. The most abundant bacterial genus was: Prevotella in the in natura rumen fluid (F.N.) Dysgonomonas in the purified consortium and R2 (35 oC), Thermicanus in R5 (55°C) and Phaeospirillum in R9 (45° C). In conclusion, moisture content was the main parameter to promote paper hydrolysis and fermentation; temperature was the principal variable that influenced the structure of microbial community, confirmed by the different metabolic route observed under mesophilic and thermophilic conditions; and the production yields of the compounds were not influenced by the mass of paper added to the lysimeters.

A indústria sucroenérgetica gera grande quantidade de resíduos, sendo a torta de filtro e as cinzas os principais resíduos sólidos. Uma das tecnologias desenvolvidas para o manejo destes resíduos é a compostagem. A aplicação do composto tem mostrado efeitos positivos na cultura da cana-de-açúcar no que diz respeito à fertilização fosfatada. Os objetivos do presente trabalho foram: I. Observar o comportamento das comunidades bacterianas durante a compostagem e o efeito da inoculação de estirpes bacterianas mobilizadoras de fósforo sobre a disponibilidade de fósforo no composto final; II. Avaliar o efeito da aplicação de diferentes fontes de P e de bactérias mobilizadoras de fósforo no desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar e o efeito sobre as comunidades bacterianas do solo. Nesse sentido, pilhas de compostagem foram instaladas na Usina São José da Estiva em Novo Horizonte, SP. Os tratamentos consistiram de pilhas com e sem rocha fosfática; e pilhas com e sem a inoculação das estirpes Pseudomonas aeruginosa PSBR12 e Bacillus sp. BACBR1. Amostragens foram realizadas quinzenalmente durante 60 dias. Adicionalmente determinou-se a atividade enzimática, e parâmetros químicos do composto. A comunidade bacteriana foi acessada por meio da técnica independente de cultivo T-RFLP (restriction fragment length polymorphism) e sequenciado por meio da plataforma de nova geração MiSeqTM System (Illumina). Com o objetivo de avaliar o efeito do composto e da inoculação de bactérias mobilizadoras de P no desenvolvimento da cana-de-açúcar foi instalado um experimento em casa de vegetação com plantas de cana de açúcar, utilizando-se composto, rocha fosfática e super fosfato triplo como fontes de P, além da inoculação dos seguintes: Inoculante 1: Pseudomonas sp. PSBR10, Azotobacter sp. AZTBR19, Rhizobium sp. RIZBR01; e o Inoculante 2: Bacillus simplex BACBR04, Bacillus sp. BACBR06, Rhizobium sp. RIZBR01. O experimento foi conduzido durante 75 dias. Ao fim do experimento foram analisados os seguintes parâmetros: biomassa seca, acúmulo de P, N, e K na parte aérea, e fosfatases no solo. A estrutura das comunidades bacterianas no solo foram avaliadas por meio do sequenciamento na plataforma Illumina. A aplicação de bactérias mobilizadoras de P durante a compostagem diminuiu o P ligado ao Ca. A mudança nas comunidades bacterianas durante a compostagem foi temporal, no início dominaram membros da ordem Lactobacillales, após 15 dias as ordens Bacillales e Clostridiales passaram a dominar o processo. As comunidades bacterianas são influenciadas principalmente pelos parâmetros pH, temperatura e umidade. Quanto ao experimento em casa de vegetação, o uso dos inoculantes (principalmente o inoculante 2) aumentou o acúmulo de P, N e K na parte aérea nos tratamentos que receberam composto e super fosfato triplo como fonte de P. A aplicação dos inoculantes e a adição do composto modificou a estrutura das comunidades bacterianas do solo; essa alteração quando os inoculantes são aplicados pode estar relacionada com o incremento no acúmulo de nutrientes. O uso de bactérias mobilizadoras de P é uma tecnologia potencial para o uso na agricultura, tanto na compostagem de resíduos da indústria sucroenergética com rocha fosfática, como no aumento da eficiência da fertilização fosfatada na cana-de-açúcar. / Sugarcane industry generates large amounts of waste, filter cake and ashes being the main solid wastes. One of the technologies developed for the management of this waste is composting. The application of compost has shown positive effects on the sugarcane culture with regard to phosphorus fertilization. The objectives of this study are: I. To study the diversity of bacterial communities during composting and the effect of inoculation of phosphorus mobilizing bacterial strains on the phosphorus availability in the final compost; II. To evaluate and compare the effects of the application of different sources of phosphorus and P mobilizing bacteria on the development of sugarcane and the effect on soil bacterial communities. Therefore, compost piles were installed at Usina São José da Estiva in Novo Horizonte, Brazil. Treatments consisted of piles with and without rock phosphate and with and without inoculation of Pseudomonas aeruginosa PSBR12 and Bacillus sp. BACBR1 strains. Samples were taken every two weeks for 60 days. In addition, the enzymatic and chemical composition of the compost was determined. The bacterial community was assessed through T-RFLP (restriction fragment length polymorphism) and was sequenced through the new generation platform MiSeqTM System (Illumina). The abundance of bacteria was evaluated by qPCR. In order to evaluate the effect of compost and of inoculating P mobilizing bacteria on sugarcane development, a greenhouse experiment was installed with sugarcane using compost, rock phosphate and triple superphosphate as P sources, besides inoculations, as follows: Inoculant 1: Pseudomonas sp. (PSBR10) Azotobacter sp. (AZTBR19), Rhizobium sp. (RIZBR01); and Inoculant 2: Bacillus simplex (BACBR04), Bacillus sp. (BACBR06), Rhizobium sp. (RIZBR01). The experiment was conducted during 75 days. At the end of the experiment the following parameters were analyzed: dry plant biomass, accumulation of P, N, and K in the shoot, and phosphatases in soil. Bacterial soil communities were sequenced through the new generation Illumina. The application of P mobilizing bacteria during composting decreased the Ca-linked P. Changes of the bacterial communities during composting were temporal. In the beginning, members of the order Lactobacillales were dominant and after 15 days a succession of bacterial communities occurred, when Bacillales and Clostridiales began to dominate. Bacterial communities are mostly influenced by the parameters pH, temperature and humidity. Moreover, in the greenhouse experiment, the use of inoculants (mainly inoculant 2) increased the accumulation of P, N and K in shoots in the treatments that received compost and triple superphosphate as P source. Inoculant application and compost addition modified soil bacterial community structures. Changes in the soil microbiome when inoculant was applied may be related to the increase in nutrients accumulation. The use of P mobilizing bacteria is a potential technology for use in agriculture, when composting waste from the sugarcane industry with rock phosphate or when increasing P fertilization efficiency in sugarcane in the field.

Apesar de altamente estável, o DNA sofre milhares de alterações em sua estrutura diariamente, sejam essas espontâneas ou pela exposição a agentes mutagênicos. A maior parte dessas alterações é prontamente removida por um conjunto de eventos de reparo de DNA. A via de reparo por excisão de nucleotídeos (NER) é a mais versátil e flexível lidando com uma variedade de lesões que podem gerar distorções das hélices do DNA. Esses danos resultam em alterações características que, caso não reparadas, podem gerar mutações ou morte celular e, consequentemente, câncer e envelhecimento. Algumas síndromes, nas quais os pacientes são sensíveis à luz solar, estão relacionadas à deficiência no processo de NER, como a Xeroderma Pigmentosum (XP), síndrome de Cockayne (CS) e Tricotiodistrofia (TTD). Indivíduos brasileiros, incluindo pacientes com diagnóstico clínico de XP e membros das famílias, passaram por um processo in silico para a identificação variantes em genes relacionados aos processos de reparo do DNA após o sequenciamento do DNA por plataformas de nova geração (NGS: plataforma ABI 5500XL SOLiD e MiSeq Illumina) e análises de Bioinformática. Para cada paciente, foram selecionados os melhores valores de parâmetros para se realizar a busca por variantes considerando a qualidade de alinhamento e a taxa de cobertura das bases alvo. SNPs já depositados no banco de dados do projeto 1000genomes foram removidos de nossos dados. O restante das variantes foi analisado para encontrar potenciais candidatos que poderiam explicar o diagnóstico clínico do paciente. Em muitas amostras foi possível determinar pelo menos uma variante (mutação) com uma elevada possibilidade de ser responsável pelos sintomas XP. Para alguns pacientes, a má qualidade do sequenciamento ou eventos não esclarecidos durante este, dificultou a identificação de candidatos à mutação patogênica. Potenciais mutações não sinônimas foram analisadas com os programas SIFT e PROVEAN, que identificaram a potencial capacidade deletéria da alteração de aminoácido na proteína. Finalmente, foi desenvolvida uma interface de domínio público amigável, a Human Variantes do Finder Interface (http://www.varfinderhg.com.br), que visa facilitar a identificação de variantes em dados gerados por NGS. / Although highly stable, DNA molecule undergoes thousands of damage in its structure every day, due to spontaneous lesions or exposure to various mutagens. Most of these lesions are readily removed by a number of cellular DNA repair processes. The process of nucleotide excision repair (NER) is the most versatile and flexible dealing with a variety of lesions that can lead to distortions of the DNA strands. Ultraviolet irradiation induced DNA damage are the main substrates for NER. These DNA damage, if not repaired, can generate mutations or cell death causing several diseases, including cancer and aging. Some syndromes, sensitive to sunlight, are related to deficiencies in the NER process, such as Xeroderma Pigmentosum (XP), Cockayne syndrome (CS) and Trichothiodystrophy (TTD). Brazilian individuals, including patients with clinical diagnosis of XP and family members, went through in silico process for the identification of variants in genes related to DNA repair processes after DNA sequencing by next generation sequencing (NGS in the platforms ABI 5500XL SOLiD and MiSeq Illumina) and dedicated Bioinformatics pipelines. For each patient the best search pattern of variant calling was used considering the alignment quality and coverage rate of bases in target. SNPs already deposited at the 1000genomes project database were removed from the data. The remaining variants were analyzed to find potential candidates that could explain the clinical diagnosis. In many samples, it was possible to determine at least one variant (mutation) with a high possibility of being responsible for the clinical XP. For some patients, the poor quality of the sequencing or unclear events during sequencing hampered the identification of clear mutation candidates. Potential nonsynonymous mutations were analyzed with SIFT and PROVEAN softwares, which identified the potential deleterious capacity of the amino acid change in the protein. Finally, we developed a user-friendly public domain interface, the Human Variants Finder Interface (http://www.varfinderhg.com.br), which, we expect, will facilitate the identification of variants in data generated by NGS.

Neste trabalho avaliou-se a produção de compostos de interesse biotecnológico potenciais vetores energéticos a partir de papel em lisímetros (20L), usando-se consórcio microbiano enriquecido do fluido de rúmen. Para tanto, foi realizado um delineamento composto central (DCC) para verificar a influência de três variáveis independentes na conversão de papel sulfite a hidrogênio e outros compostos orgânicos em lisímetro de bancada. As variáveis testadas foram massa de papel (X1: 500g, 750g e 1000g), teor de umidade papel (X2: 50%, 65% e 80%), e temperatura (X3:35°C, 45°C e 55°C). As respostas avaliadas no DCC foram produção de hidrogênio (Y1; mmol), ácido acético (Y2; mg/L), etanol (Y3; mg/L) e metanol (Y4; mg/L). Para o monitoramento dos lisímetros em relação à hidrólise e fermentação do papel, foram analisados biogás (H2, N2, CO2 e CH4) e a concentração de compostos no percolado, como açúcares totais, demanda química de oxigênio (DQO), ácidos orgânicos voláteis (AOVs) e álcoois. Além disso, monitorou-se o pH, alcalinidade e sólidos totais. Sequenciamento massivo do gene RNAr 16S via Plataforma Illumina foi usado para identificação dos micro-organismos do fluido de rúmen in natura, do consórcio enriquecido, e daqueles dos lisímetros R2, R5 e R9. Produção de hidrogênio só foi observada nos lisímetros R1 (25 mmol), R2 (35 mmol) e R5 (3 mmol), sendo os três com umidade inicial de 80%. Em R1 e R2, observou-se elevadas concentrações de ácido acético, de 21.500 e 17.000 mg/L, respectivamente, provavelmente devido à ocorrência de homoacetogênese. Sob temperatura termofílica, especialmente em R5, observou-se consumo de hidrogênio, e produção de etanol (2.300 mg/L) e metanol (5.600 mg/L). Na condição de 80% de umidade (R1, R2, R5, R6), verificou-se maiores percentuais de remoção de papel e atividade fermentativa mais acentuada, ao passo que abaixo de 80%, o desenvolvimento microbiano foi desfavorecido, independente da temperatura. Verificou-se consumo muito reduzido de papel e baixas concentrações de AOVs e álcoois para R3, R4, R7 e R8, todos com 50% umidade. Em R9 e R10, operados a 45 °C e 65% de umidade, também verificou-se produção atenuada de AOVs e álcoois, com ausência de hidrogênio. Por meio do DCC, observou-se efeito estatisticamente significativo da umidade do papel na produção de hidrogênio, ácido acético e etanol. Em relação à temperatura, verificou-se efeito positivo estatisticamente significativo na produção de hidrogênio e ácido acético. Por fim, para a massa de papel não se verificou nenhum efeito sobre as respostas analisadas. Os gêneros de bactérias mais abundantes foram: Prevotella no fluido de rúmen in natura (F.N.) Dysgonomonas no fluido de rúmen enriquecido e em R2 (35°C), Thermicanus em R5 (55°C) e Phaeospirillum em R9 (45ºC). A umidade foi o parâmetro mais determinante para promover a hidrólise e fermentação do papel; a temperatura foi a principal variável de influência na estrutura das comunidades microbianas dos lisímetros, confirmada pelas diferentes rotas metabólicas observadas sob temperatura mesofílica e termofílica; e os rendimentos de produção dos compostos não foram influenciados pela massa de papel adicionada aos lisímetros. / This study evaluated the production of compounds of biotechnological interest and potential energy vectors from office paper in lysimeters (20L), using a microbial consortium purified from rumen fluid. A central composite design (CCD) was performed to verify the influence of three independent variables on paper conversion to hydrogen and other organic compounds in bench lysimeter. The tested variables were: mass of paper (x1: 500g, 750g and 1000g), moisture content (x2: 50%, 65% and 80%), and incubation temperature (x3: 35°C, 45°C and 55°C). The dependent variables of CCD were production of hydrogen (Y1: mmol), acetic acid (Y2: mg/L), ethanol (Y3:mg/L) and metanol (Y4:mg/L). For monitoring the lysimeters in relation to paper hydrolysis and fermentation, analyses of biogas (H2, N2, CO2 and CH4) and the organic compounds' concentrations in the leachate, such as, total sugars, chemical oxygem demand, volatile organic acids (VOA's) and alcohols were conducted during operation. Alcalinity, pH and total solids content of the leachate were also monitored. Massive sequencing of rRNA 16S (Illumina) was carried out for identification of the microorganisms of the in natura rumen fluid, the purified consortium, and those collected from lysimeters R2, R5 and R9. Hydrogen production was detected only in lysimeters R1 (25 mmol), R2 (35 mmol) and R5 (3 mmol), all of them operated with 80% of moisture content. In R1 and R2, high concentrations of acetic acid, of 21.500 and 17.000, respectively, were due to the likely occurrence of homoacetogenesis. Under thermophilic temperature, especially R5, the hydrogen production was detected in low quantity, and the highlight was the production of ethanol and methanol, with concentrations around 2.300 and 5.600 mg/L, respectively. At 80% moisture condition (R1, R2, R5, R6), high percentages of paper removal and sharp fermentative activity were observed. However, at lower moisture conditions, the microbial growth was unfavored, independent of the temperature. Low paper consumption and reduced concentrations of OVA's and alcohols were detected in R3, R4, R7 and R8, all of them operated with 50% of moisture content. In R9 and R10, operated at 45°C and 65% of moisture, there was also attenuated production of VOA\'s and alcohols, with absence of hydrogen. According to CCD statistical analysis, paper moisture content had positive effect statistically significative on hydrogen, acetic acid and etanol production. The temperature had positive effect on hydrogen and acetic acid production. And the mass of paper dit not have effect statistically significative for any dependent variables. The most abundant bacterial genus was: Prevotella in the in natura rumen fluid (F.N.) Dysgonomonas in the purified consortium and R2 (35 oC), Thermicanus in R5 (55°C) and Phaeospirillum in R9 (45° C). In conclusion, moisture content was the main parameter to promote paper hydrolysis and fermentation; temperature was the principal variable that influenced the structure of microbial community, confirmed by the different metabolic route observed under mesophilic and thermophilic conditions; and the production yields of the compounds were not influenced by the mass of paper added to the lysimeters.

The Amazon rainforest is considered the world\'s largest reservoir of plant and animal biodiversity, but in recent years has been subjected to high rates of deforestation for the conversion of native areas into agricultural fields and pasture. The understanding of the effects of land-use change on soil microbial communities is essential, taking into account the importance that these organisms play in the ecosystem. In this context, this thesis evaluated the effect of these changes on microorganism communities in soils under different land-use systems. In the first study, the microbial communities were analyzed using the nextgeneration sequencing Illumina Hiseq2000, considering samples from native forest, deforested area, agriculture and pasture. From the analysis of approximately 487 million sequences was possible to show that microbial communities respond differently in each landuse system, with changes in both taxonomic and functional diversity. Also, we suggested that ecosystem function in forest soils is maintained by the abundance of microorganisms, while in disturbed areas such functioning is maintained by high diversity and functional redundancy. In the second study, we assessed the extent to which a particular plant species, i.e. soybean, is able to select the microbial community that inhabits the rhizosphere. From the metagenomic sequencing by the 454 GS FLX Titanium platform we investigated the taxonomic and functional diversities of soil and rhizosphere communities associated to soybean, and also tested the validity of neutral and niche theories to explain rhizosphere community assembly process. The results suggest that soybean selects a specific microbial community inhabiting the rhizosphere based on functional traits, which may be related to benefits to the plant, such as growth promotion and nutrition. This process of selection follows largely the niche -based theory indicating the selection power of the plant and other environmental variables in shaping the microbial community both at the taxonomic and functional level. This thesis highlights the importance of microbial ecology studies in the context of the Amazon to a better understanding of the effects of deforestation on microorganisms, and provides information that can be suitable for future development of sustainable approaches for the ecosystem use / A floresta Amazônica é considerada o maior reservatório de biodiversidade vegetal e animal do mundo, porém, nos últimos anos tem sido submetida à altas taxas de desmatamento para a conversão de áreas de mata nativa em campos de agricultura e pastagem. A compreensão sobre os efeitos dessa mudança de uso da terra sobre as comunidades microbianas do solo é fundamental, levando-se em consideração a importância que esses organismos desempenham no ecossistema. Neste contexto, este trabalho de tese avaliou o efeito dessas mudanças sobre as comunidades de micro-organismos em solos sob diferentes sistemas de uso. No primeiro estudo, as comunidades microbianas foram analisadas por meio do sequenciamento de nova geração Illumina Hiseq2000, sendo consideradas amostras de áreas de floresta nativa, área desmatada, agricultura e pastagem. A partir da análise de aproximadamente 487 milhões de sequências foi possível mostrar que as comunidades microbianas respondem diferentemente em cada sistema de uso do solo, com alterações tanto na diversidade taxonômica quanto funcional. Também, sugere-se que o funcionamento do ecossistema em solos de floresta é mantido pela abundância dos micro-organismos presentes, enquanto nas áreas alteradas esse funcionamento é mantido pela alta diversidade e redundância funcional. No segundo estudo foi avaliado até que ponto uma espécie de planta, i.e. soja, é capaz de selecionar a comunidade habitante de sua rizosfera. A partir do sequenciamento metagenômico pela plataforma 454 GS FLX Titanium da Roche foi investigado a diversidade taxonômica e funcional das comunidades de solo e rizosfera associadas à soja, e testou-se a validade das teorias neutras e de nicho para explicar o processo de formação das comunidades microbianas. Os resultados sugerem que a soja seleciona uma comunidade específica que habita sua rizosfera com base em atributos funcionais, os quais podem estar relacionados com benefícios à planta, como promoção do crescimento e nutrição. Esse processo de seleção segue a teoria de nicho, indicando o poder de seleção da planta e de outras variáveis ambientais em moldar as comunidades microbianas tanto de forma taxonômica quanto funcional. Esta tese destaca a importância de estudos em ecologia microbiana no contexto da Amazônia para uma melhor compreensão dos efeitos do desmatamento sobre os microrganismos e disponibiliza informações que podem ser futuramente utilizados para o desenvolvimento de metodologias mais sustentáveis para o uso do ecossistema

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: Novas modelagens matemáticas são propostas para a otimização do problema de restauração em sistemas de distribuição radiais balanceados. O problema de restauração consiste em estratégias de reconfiguração topológica para o restabelecimento ótimo do fornecimento de energia elétrica para áreas desatendidas após interrupção permanente. A reconfiguração consiste na definição de operações de chaveamento para estabelecer a nova configuração operacional e requer a definição de uma sequência factível para essas operações. Neste trabalho, são propostos dois modelos matemáticos para a otimização do problema de reconfiguração restaurativa, um modelo de programação cônica de segunda ordem inteira mista (PCSOIM) e outro de programação linear inteira mista (PLIM) e é proposto um modelo matemático de PCSOIM para a otimização do problema de sequenciamento de operações de chaveamento. Os modelos matemáticos de reconfiguração ótima e de sequenciamento ótimo são independentes. No primeiro caso, resolve-se apenas o problema de definir a topologia ótima e, no segundo caso, resolve-se apenas o problema de definir a sequência ótima de operações de chaveamento. Assim, o problema de sequenciamento formulado consiste em definir a sequência ótima de operação do conjunto de chaves indicadas em uma proposta de reconfiguração previamente obtida e essa proposta de reconfiguração pode ser em contexto de operação normal ou restaurativo. Os modelos de reconfiguração restaurativa são formulados com o objetivo ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: New mathematical models are proposed for the optimization of the restoration problem in balanced radial distribution systems. The restoration problem consists in topological reconfiguration strategies for the optimal restoration of the electric power supply to unattended areas after a permanent interruption. The reconfiguration consists in the definition of switching operations to establish the new operational configuration and requires the definition of a feasible sequence for these operations. In this work, two mathematical models for the optimization of the restorative reconfiguration problem, a mixed-integer second order conic programming (MISOCP) model and a mixed-integer linear programming (MILP) model are proposed. Additionally, a MISOCP mathematical model for the optimization of the switching operations sequencing problem is proposed. The mathematical models for optimal reconfiguration and optimal sequencing are independent. In the first case, only the problem of defining the optimum topology is solved and, in the second case, only the problem of defining the optimum sequence of switching operations is solved. Thus, the formulated sequencing problem consists in defining the optimum operations sequence of the set of indicated switches in a previously obtained proposal of reconfiguration and this proposal of reconfiguration may be in the normal or restorative operation context. The restorative reconfiguration models are formulated with the objective of minimizing the de... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

The Human Papillomavirus (HPV) is a virus of the Papillomaviridae family and its genome consists of DNA. It is the main cause of viral sexual transmission. Cervical cancer or uterine colon cancer is the second most common occurrence among women worldwide. Recent studies have proven that some types of HPV are mainly responsible for the development of this type of cancer. In accordance to its oncogenic activity this viral group was divided in low and high risk types. Brazil does not have a representative amount of data related to the prevalence of HPV infection. The incidence data of the virus is obtained through the analysis of carriers of the invasive carcinoma of uterine colon, cervical intraepithelial neoplasias, and others types of infections associated. Molecular assays have been showing throughout the years an excellent sensitivity and specificity in the detection of the HPV s DNA. Nowadays, in situ hybridization techniques are being used as method of choice for the detection of the viral DNA. In many studies, the Polymerase Chain Reaction (PCR) with the application of the primers MY09 and MY11 have shown efficiency in viral tracking, consequently, the development of molecular diagnostics allow monitoring of the disease, decreasing mortality rates caused by cancer of the cervix. The DNA sequencing is an efficient methodology used for the molecular characterization of the viral types, which allows the accomplishment of the alignment for similarity of the sequences obtained through others that were already identified and deposited in the GenBank. The current study s purpose was to identify the different types of HPV and the presence of co-infections through PCR and sequencing of a hyper-variable region of the L1 gene. The studied sample consisted of 515 female volunteers, which 111 (21.55%) presented the incidence of the HPV DNA. Within the acquired specimens, 50% were considered high oncogenic risk (the major incidence was types 16 and 58) and 7.21% had multiple infection. The determination of the base sequencing of the L1 gene is essential to the identification of the viral type. However, the sequencing of the complete gene and both DNA chains become financially unviable for the majority of the specialized laboratories. A practical approach applied in this study was to determine the sequencing of a specific region of the L1 gene with 450pb, where the identification of the HPV became possible by following this methodology. The techniques used showed the necessity of the application of a more sensible and specific viral diagnosis, which contributes to the viral infection control and to the reduction of the mortality rate caused by cervical cancer. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / O Papilomavírus Humano (HPV) é um vírus da família Papillomaviridae e possui o seu genoma constituído de DNA. É o causador da transmissão sexual viral de maior frequência. O câncer cervical ou câncer de colo de útero possui a segunda maior ocorrência nas mulheres de todo o mundo. Estudos recentes têm comprovado que alguns tipos de HPV são os principais responsáveis pelo desenvolvimento deste tipo de câncer. De acordo com a sua atividade na carninogênese esse grupo viral foi dividido em tipos de baixo e de alto risco oncogênico. O Brasil ainda não possui uma quantidade representativa de dados relacionados à prevalência de infecção por HPV, os dados de incidência do vírus são obtidos através da análise de portadores de carcinoma invasivo de colo uterino, neoplasias intraepiteliais cervicais e outros tipos de infecções associadas. Ensaios moleculares vêm mostrando ao longo dos anos uma alta sensibilidade e especificidade na detecção do DNA do HPV. Atualmente são utilizadas técnicas de hibridização como método de escolha para a detecção do DNA viral. Em muitos estudos a Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) com a aplicação dos primers MY09 e MY11 demonstrou eficiência no rastreamento viral, consequentemente, o desenvolvimento desse diagnóstico molecular possibilitaria o monitoramento da doença, diminuindo as taxas de mortalidade causada pelo câncer de colo do útero. O sequenciamento de DNA é uma metodologia eficiente para a caracterização molecular dos tipos virais, permitindo a realização do alinhamento por similaridade das sequencias obtidas com outras já identificadas e depositadas no GenBank. O presente trabalho teve como propósito identificar os diferentes tipos de HPV e a presença de co-infecções, através de PCR e sequenciamento de uma região hipervariável do gene L1. A amostra estudada foi composta de 515 voluntárias das quais 111 (21,55%) apresentaram a presença do DNA do HPV. Entre os espécimes encontrados 50% são considerados de alto risco oncogênico (maior incidência dos tipos 16 e 58) e 7,21% possuíam infecção múltipla. A determinação das sequencias de base do gene L1 é fundamental para a identificação do tipo viral. Entretanto o sequenciamento do gene completo e em ambos os sentidos da cadeia de DNA se tornam inviáveis financeiramente para a maioria dos laboratórios especializados. Uma abordagem prática aplicada no estudo foi determinar a sequencia de uma região específica do gene L1 contendo 450pb, sendo possível a identificação do HPV seguindo essa metodologia. As técnicas utilizadas mostraram a necessidade da aplicação de um diagnóstico viral mais sensível e específico, contribuindo para o controle da infecção viral e para a diminuição da incidência e da mortalidade causadas pelo câncer cervical.

SANTOS, C. D. G. Caracterização molecular e biológica de um begomovírus isolado de tomateiro, Lycopersicon esculentum Mill., no estado de Goiás e sua interação com o vetor Bemisia argentifolii Bellows & Perring. 2001. 174 f. Tese (Doutorado em Agronomia/Fitotecnia) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2001. / Submitted by Francisco Lacerda (lacerda@ufc.br) on 2014-06-30T19:54:23Z No. of bitstreams: 1 2001_tese_cdgsantos.pdf: 2566273 bytes, checksum: 11a904889bfaa1c1d29f07be24985442 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-07-02T17:55:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2001_tese_cdgsantos.pdf: 2566273 bytes, checksum: 11a904889bfaa1c1d29f07be24985442 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-02T17:55:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2001_tese_cdgsantos.pdf: 2566273 bytes, checksum: 11a904889bfaa1c1d29f07be24985442 (MD5) Previous issue date: 2001 / The whitefly-transmitted viruses from the family Geminiviridae, genus Begomovirus, have been reported as an economically important pathogen group that affect important crops in tropical and subtropical countries. Since the beginning of the 1980 decade, the occurrence of the whitefly associated to Begomovirus infection has drastically increased worldwide. In Brazil, these pathogens have been responsable for severe economical losses in tomato (Lycopersicon esculentum) orchards and the production has hampered since 1994. In this work, infected tomato plants showing symptoms, such as mosaic, intervein clearing, leaf curling and growth reduction were collected in tomato orchards in Anápolis, State of Goiás. The virus was identified as a member of the genus Begomovirus by PCR reaction, using specific primers to amplify fragments of A and B components of the virus DNA genome. The Chapter I of this thesis presents the results of the molecular characterization of the virus and the Chapter II shows the determination of its host range and the relationship with its natural vector Bemisia argentifolii. The virus isolate denoted GO-ANPL was cloned and partially sequenced. Part of the sequenced genome (2.180 nucleotides long) corresponded to the coat protein and Rep genes and comprised the entire intergenic region. Sequence comparison revealed that the GO-ANPL isolate is distantly related to the begomoviruses found in Asia, Europe and Africa, and it is related to other begomoviruses reported in Brazil. The virus isolate showed to be more closely related to viruses found in the State of Minas Gerais (TRMV isolate) and in the Federal District (isolate DF-Br2). The highest homology was observed with the isolate DF-Br2 and it may represent a new specie of the genus Begomovirus. In order to determine the virus host range, 46 plant species from nine different botanical families were mechanically and using the virus vector inoculated. The GO-ANPL isolate preferentially infected plants of the family Solanaceae as Nicotiana benthamiana, Datura stramonium and Nicandra physalodes. The number of infected plants was higher when they were inoculated by the virus vector, and the results were distinct from those obtained for other begomoviruses reported in Brazil. Viruses infections were all confirmed by dot blot hybridization using specific molecular probes to the virus. 4 To study virus/vector interaction, the acquisition access period (AAP), inoculation access period (IAP), and the latent period were determined transfering five whiteflies per plant and using tomato cv. Santa Clara as the host. For the AAP and IAP, nine different time periods were tested: 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 20 and 24 h. The minimal AAP determined was 0.25 h, after which, 6% of the tested plants became infected. The number of infected plants increased to 65% with an AAP of24h.Afteran IAP of 0.5 h, 18% of the plants were infected and their number increased to 67% after an IAP of 24 hours. The latent period was considered to be 16 h, after which, 3% of the inoculated plants became infected. The results of AAP, IAP and latent period seem to indicate an early interaction between virus and vector starting at early stages of vector development. The presence of the GOANPL was determined in all stages of the vector (eggs, 1st to 4th instar and adults) in infected plants, in adults under different AAPs, in the progenies of viruliferous females, and in adults originated from nymphs developed from infected plants. More than 2.500 insects were tested by PCR to detect the GO-ANPL isolate. The virus was detected in nymphs from the 1st to 4th instar that had fed in infected plants and no virus was found in eggs from aviruliferous female that had been laid in infected plants. Transmission to the progenies was observed, since the virus was detected in all stages of insect development from eggs to adults. High level transmission was also observed in newly emerged adults that had acess to virus-infected plants as immatures. This fact, in addition to the transmission to the progenies, suggests that virus retention is an important part of virus/vector interaction. No transmission was observed from adults originated from viruliferous females. However, 33% of virus transmission was obtained when adults that retained virus from their early larval stages were employed. 2001. / Os begomovírus, vírus da família Geminiviridae transmitidos por mosca branca, têm emergido como sérios patógenos de culturas agronômicas e hortícolas em regiões tropicais e subtropicais de muitos países em todo o mundo. A partir da década de 80, têm aumentado os relatos da disseminação da mosca branca, Bemisia argentifolii, e de begomovírus provocando impacto devastador nas regiões em que ocorrem. No Brasil, estes patógenos têm sido limitantes para a produção de tomate (Lycopersicon esculentum) em várias áreas de cultivo com incidência crescente desde 1994. No presente trabalho, plantas de tomate exibindo sintomas de infecção provocada por vírus como mosaico, clorose internerval, enrolamento do limbo foliar e redução do crescimento, foram coletadas em lavouras de tomate indústria em Anápolis-GO. O vírus foi identificado como pertencente ao gênero Begomovirus mediante técnica de PCR usando oligonucleotídeos específicos que amplificaram fragmentos dos componentes A e B do genoma viral. No capítulo I são apresentados os resultados da caracterização molecular e no capítulo II, os dados da determinação do círculo de hospedeiros e da investigação da relação do begomovírus com o vetor Bemisia argentifolii. O isolado denominado GOANPL, foi clonado e parcialmente seqüenciado tendo sido obtidas as seqüências nucleotídicas dos genes da capa proteica, Rep e de toda a região intergênica, em um total de 2.130 nucleotídeos. A análise comparativa das seqüências revelou que, em geral, o GOANPL possui relacionamento genético distante com begomovírus da Ásia, Europa e África sendo mais próximo das espécies do Brasil, particularmente, com os begomovírus identificados em Minas Gerais (TRMV) e no Distrito Federal (DF-BR2). Com este último, apresentou alta homologia em todo o genoma podendo vir a constituir, com o mesmo, uma nova espécie. A determinação do círculo de hospedeiros do GO-ANPL foi realizada inoculando-se 46 espécies vegetais pertencentes a nove famílias botânicas, sob duas modalidades de inoculação: mecânica e com a mosca branca. Constatou-se que o GO-ANPL infecta, preferencialmente, plantas da família Solanaceae como Nicotiana benthamiana, Datura stramonium e Nicandra physalodes. O número de espécies infectadas com o inseto vetor foi superior ao obtido pela inoculação mecânica e diferiu dos resultados obtidos para outros isolados de begomovírus de tomate no Brasil. Os testes foram todos confirmados com hibridização com sondas moleculares, em \"dot blot\"No estudo da relação vírus-vetor, foram investigados o período de acesso de aquisição do vírus (PAA), o período de acesso de inoculação do vírus (PAI), e o período de latência do vírus na fase adulta do vetor, empregando-se cinco moscas/planta de tomate \'Santa Clara\' em todos os tratamentos. Para a definição do PAA e do PAI, foram testados nove diferentes períodos de tempo: 0,25, 0,5, 1, 2, 4, 8, 16, 20 e 24 horas. Nos testes para determinação do PAA, após cada um desses períodos seguiu-se uma inoculação de 48 horas e para definição do PAI, antes de cada período antecedeu-se um período de acesso de aquisição fixo de 72 horas. Constatou-se que o PAA mínimo da mosca branca foi de apenas 0,25 hora, com o qual foram obtidas 6% de plantas infectadas. O percentual de plantas aumentou de 6 para 65% com a extensão do PAA de 0,25 para 24 horas. Com relação ao período de acesso de inoculação do vírus, foram registrados 18% de plantas infectadas com o PAI de 0,5 hora. O percentual elevou-se para 67% quando 24 horas de PAI foram concedidos. Valores isolados de 90 e 100% na transmissão viral, também foram observados. O término do período latente do vírus no vetor ocorreu 16h após a aquisição do mesmo em planta infectada, considerando os 3% de infecção observados nas plantas inoculadas. Os dados obtidos indicam que a interação vírus-vetor é estabelecida desde a fase inicial de desenvolvimento do inseto. Como parte do estudo dessa interação, avaliou-se a presença do begomovírus GO-ANPL em todas as fases de desenvolvimento do inseto vetor (ovo, 1º ao 4º ínstar e adulto) na planta infectada, em adultos com diferentes PAA, na progênie de fêmeas virulíferas e em adultos cujos estágios ninfais desenvolveram-se em tomateiro infectado. A técnica PCR foi empregada para a detecção do GO-ANPL em mais de 2.500 espécimens testados. O vírus foi detectado em ninfas do 1º ao 4º ínstar que se alimentaram em plantas de tomate infectada, contudo, em ovos provenientes de avirulíferas, os quais foram ovipositados em planta infectada e coletados após sete dias, o vírus não foi detectado. A transmissão à progênie foi constatada pela detecção do vírus em ovos, ninfas e adultos que se desenvolveram em planta não hospedeira do vírus. A transmissão transestadial ocorreu com índice elevado e, ao lado da transmissão à progênie, indica que a retenção do vírus é uma etapa importante da interação vírus–vetor. A transmissão do vírus para mudas de tomate, a partir de adultos da progênie de fêmeas virulíferas, não foi constatada. Contudo, transmissão para tomateiro em um percentual de 33% foi verificado nos casos em que a inoculação das plantas foi realizada pelos adultos que retiveram o vírus da sua fase imatura (transestadial).

LIMA, Glauber Pacelli Gomes de. Purificação, caracterização bioquímica e atividade biológica in vitro contra insetos praga de um novo inibidor de tripsina isolado de sementes de Sapindus saponaria L. (Sapindaceae). 119 f. : Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica. Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-05-20T13:23:01Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_gpglima.pdf: 2370771 bytes, checksum: 509ae0531057d53f967b325467f88d5c (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-23T11:59:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_gpglima.pdf: 2370771 bytes, checksum: 509ae0531057d53f967b325467f88d5c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-23T11:59:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_gpglima.pdf: 2370771 bytes, checksum: 509ae0531057d53f967b325467f88d5c (MD5) Previous issue date: 2012 / Environmental toxicity, low biodegradability and increased resistance in agricultural pest insects and in insect vectors of diseases to insecticides traditionally used for their control have encouraged the development of chemical alternatives with greater specificity and biodegradability especially from plants. In this way, the present study aimed the purification, characterization and evaluation of activity towards pest insect digestive enzymes of a new trypsin inhibitor obtained from Sapindus saponaria seeds. This new trypsin inhibitor obtained from S. saponaria seeds (SSTI2) belongs to Potato I inhibitor family and was purified by protein precipitation with trichloroacetic acid, affinity chromatography and reverse phase chromatography using UFLC system. The native inhibitor and its fragments generated by enzymatic treatment with trypsin and pepsin were analyzed and sequenced by MALDI-TOF and ESI-TOF mass spectrometry, determining its accurate molecular mass (MM = 7571, 976 Da) and primary structure (64 of 69 amino acids). The SSTI2 showed an IC50 of 8.3 x 10-2 μmol.L-1 against bovine trypsin, and a much lower inhibitory activity on the enzymes chymotrypsin (13.24 ± 0.28%) and papain (5.28 ± 0 , 42%), but was unable to inhibit proteolysis promoted by bromelain. In spite to show moderate inhibition of total digestive enzymes (4.74 ± 0.45% to 56.06 ± 1.41%), the inhibitor was very effective upon trypsin-like enzymes present in Aedes aegypti (92.44 ± 0.99%), Anthonomus grandis (77.93 ± 0.12%), Anticarsia gemmatalis ( 32.21 ± 0.57%) and Spodoptera frugiperda (71.44 ± 1.23%) guts. This strong inhibitory effect of SSTI2 on the catalytic activity of trypsin-like peptidases of insect’s midguts suggests a possible suppressive effect on development and survival of insects fed with diets containing the inhibitor. Thus, future in vivo assays and evaluation of other biochemical properties will be important to establish the potential biotechnological application of SSTI2, especially for the combat of Ae. aegypti, A. grandis and An. gemmatalis. Furthermore, the sequence of SSTI2 elucidated in this study allows the chemical synthesis, cloning of coding gene sequence and heterologous expression of this potential new biotechnological tool. / A toxicidade ao meio ambiente, a baixa biodegrabilidade e a crescente resistência de insetos praga da agricultura e de insetos vetores de doenças aos inseticidas tradicionalmente utilizados tem estimulado o desenvolvimento de alternativas com maior biodegradabilidade e especificidade, especialmente de origem vegetal. Nesse sentido, o presente estudo consistiu na purificação, caracterização e avaliação do efeito biológico in vitro de um novo inibidor de tripsina obtido das sementes de Sapindus saponaria sobre as enzimas digestivas de insetos. Através de precipitação com ácido tricloroacético (TCA), cromatografia de afinidade à tripsina e cromatografia de fase reversa em sistema UFLC, foi purificado um novo inibidor de tripsina (SSTI2) pertencente ao grupo de inibidores do tipo Batata I, uma categoria de inibidores de peptidases serínicas com reconhecido efeito tóxico sobre insetos. O inibidor nativo e fragmentos desse gerados por tratamento enzimático com tripsina e pepsina foram analisados e sequenciados por espectrometria de massa do tipo MALDI-TOF e ESI-TOF, determinando assim a sua massa molecular acurada (MM = 7571, 976 Da) e elucidando a sua estrutura primária (64/69 aminoácidos). O inibidor apresentou uma IC50 de 8,3 x 10-2 μmol.L-1 contra a tripsina bovina, mas apresentou baixa atividade inibitória sobre as enzimas quimotripsina (13,24 ± 0,28%) e papaína (5,28 ± 0,42%), e não foi capaz de inibir a proteólise promovida pela bromelaína. O SSTI2 inibiu moderadamente a atividade catalítica das enzimas digestivas totais dos insetos, com percentual de inibição variando entre 4,74 ± 0,45% a 56,06 ± 1,41%. No entanto, o inibidor foi eficaz em atuar sobre as enzimas digestivas do tipo tripsina presentes nos intestinos dos insetos Aedes aegypti (92,44 ± 0,99%), Anthonomus grandis (77,93 ± 0,12%), Anticarsia gemmatalis (32,21 ± 0,57%) e Spodoptera frugiperda (71,44 ± 1,23%). Esse expressivo efeito inibitório do SSTI2 sobre a atividade catalítica das peptidases do tipo tripsina provenientes do intestino médio dos insetos sugere um possível efeito supressor no desenvolvimento e sobrevivência de insetos alimentados com dietas contendo o inibidor. Assim, futuros estudos in vivo e avaliações de outras propriedades bioquímicas do inibidor serão importantes para determinar a potencial aplicação biotecnológica do SSTI2, especialmente para o combate de A. aegypti, A. grandis e A. gemmatalis. Além disso, a sequência do SSTI2 elucidada nesse estudo possibilita a síntese, clonagem do gene codificante e expressão heteróloga dessa potencial ferramenta biotecnológica.