Proefschrift Maastricht. / Met lit. opg. - Met een samenvatting in het Nederlands.

Thesis (Ph.D.)--Boston University / The purpose of this investigation was to concentrate, purify, and assay the enzyme elaborated by certain strains of Micrococcus pyogenes var.aureus (Staphylococcus aureus), whereby these organisms are capable of effecting the lysis of fibrin. These studies included the selection of strains capable of producing filtrates containing potent kinase; the selection of a culture medium which woud support the growth of the organism, and at the same time insure adequate enzyme production; a method of concentration and assay of enzyme activity; and studies of the concentrate for properties characteristic of various pathogenic staphylococci. A review of the literature pertaining to staphylokinase or as it had formerly been designated, staphylococcal fibrinolysin, is presented. Few data are available for the production of staphylokinase specifically; however, it has been generally agreed that coagulase activity, hemolysin and pigment production, as well as kinas activity, are intimately related to the pathogenicity of the organism. Therefore, strains used in these studies of kinase production were selected primarily on the basis of these other criteria. [TRUNCATED]

As naftoquinonas são amplamente distribuídas na natureza e várias destas moléculas tem um papel importante na produção de energia, através da fotossíntese e respiração celular. No entanto, a atividade biológica de naftoquinonas com grupamentos amino é pouco investigada em células procarióticas e eucarióticas. No presente trabalho nós estudamos a atividade biológica da 5-amino-8-hidroxi-1,4- naftoquinona (ANQ) em comparação com a 1,4-naftoquinona (NQ) na bactéria Staphylococcus aureus. ANQ e NQ inibem o crescimento do S. aureus nas concentrações de 50 e 10 μg/mL, respectivamente. O efeito antimicrobiano das naftoquinonas diminui na presença de ascorbato de sódio, por outro lado o ácido 4,5-dihidroxi-1,3-benzeno-sulfônico (Tiron), um antioxidante especifico para o ânion superóxido foi capaz de proteger o S. aureus somente dos efeitos da ANQ. A ANQ e NQ bloqueiam o consumo de oxigênio e com a cadeia respiratória bloqueada com cianeto induzem o consumo de oxigênio. Os ensaios realizados com a presença das naftoquinonas se verificou que estes compostos induzem peroxidação de lipídios, sendo demonstrado pela formação de substancias reativas ao ácido tiobabitúrico. Estes resultados mostram que estes compostos atuam como aceptores de elétrons e induzem a formação de espécies reativas de oxigênio, que são tóxicas para o S. aureus. Com a proposta de elucidar a atividade mutagênica da ANQ e da 5-amino—2,8-dihidroxi- 1,4-naftoquinona (ANQ-OH) em comparação com a NQ, nós utilizamos o ensaio Salmonella/microssoma. A genotoxicidade e o potencial recombinogênico foram analisados nas linhagens haplóide e diplóide da levedura Saccharomyces cerevisiae. No ensaio Salmonella/microssoma a NQ não foi mutagênica, enquanto as aminonaftoquinonas apresentaram uma fraca mutagênese nas linhagens TA98 e TA102. Na linhagem haplóide, somente NQ induziu mutagênese. Na diplóide, as naftoquinonas não induziram eventos recombinacionais. Os resultados sugerem que as aminonaftoquinonas são fracos agentes mutagênicos em células procarióticas. Além disto, a genotoxicidade destes compostos foi determinada utilizando o ensaio Cometa (single cell gel – SCG) e o ensaio Cometa modificado com as enzimas formamidopirimidina DNA-glicosilase (FPG) e endonuclease III (ENDOIII) em células de fibroblasto de pulmão de hamster Chinês (células V79). Em nosso estudo foi demonstrado que ANQ e NQ induzem danos oxidativos no DNA das células V79, como apresentado no ensaio na presença de enzimas. O pós-tratamento com ENDOIII e FPG não reconhecem danos promovidos pela ANQ-OH, quando comparado com o ensaio cometa padrão. Além disso, todas as naftoquinonas apresentaram genotoxicidade nas células V79 em presença de ativação metabólica. Nas células de mamíferos, NQ e ANQ são agentes genotóxicos, enquanto ANQ-OH é genotóxico somente com metabolização. O conjunto destes resultados reforça que ANQ e NQ produzem o radical superóxido e demonstra que o grupamento amino na posição 5 não elimina a capacidade da ANQ em produzir espécies reativas de oxigênio. Por fim, nós podemos afirmar que a citotoxicidade e genotoxicidade destes compostos é pela produção de danos oxidativos em todos os sistemas celulares. / Naphthoquinones are widely distributed in nature and some of these molecules have an important role in the biochemistry of microbial energy production, by means of photosynthesis and respiratory chain. However, the biological activity of naphthoquinones amino derivates on prokaryotic and eukaryotic cells is poorly investigated. In the present work we have studied the biological activity of 5-amino-8-hydroxi-1,4- naphthoquinone (ANQ) on Staphylococcus aureus in comparison with unsubstituted 1,4- naphthoquinone (NQ). Complete inhibition of microbial growth was observed with ANQ and NQ at 50 and 10 μg/mL, respectively. The antibacterial effect of naphthoquinones decrease in presence of sodium ascorbate, but the superoxide scavenger 4,5-dihydroxi-1,3- benzene-disulfonic acid (Tiron) was able to protect S. aureus only from the harmful effect of ANQ. Naphthoquinones blocked oxygen uptake and induced-cyanide insensitive oxygen consumption. Assays in presence of naphthoquinones induced an increase of lipid peroxidation in S. aureus, as determined by thiobarbituric acid reactive substances. These results showed that 1,4-naphthoquinones effectively act as electron acceptor and induced an increase in reactive oxygen species that are toxic to S. aureus cells. In order to elucidate the mutagenic activity of ANQ and 5-amino-2,8-dihydroxy-1,4- naphthoquinone (ANQ-OH) in comparison with the unsubstituted 1,4-naphthoquinone (NQ) we have employed the Salmonella microssoma/assay. The genotoxic and recombinogenic potencial effects were analysed in haploid and diploid yeast Saccharomyces cerevisiae strains. In Salmonella microssoma/assay the NQ was not mutagenic while the aminonaphthoquinones were weakly mutagenic in TA98 and TA102 stains. In haploid yeast, only NQ showed a mutagenic response. In diploid yeast, the naphthoquinones did not induce any recombinogenic events. All these results suggest that aminonaphthoquinones are weak mutagenic agents only in prokaryotic cells. Moreover, the genotoxicity of these compounds was determined using standard Comet assay (single-cell gel – SCG) and modified Comet assay with bacterial enzymes formamidopyrimidine DNAglycosylase (FPG) and endonuclease III (ENDOIII) in V79 Chinese hamster lung fibroblast cells. Our study demonstrated that ANQ and NQ induced oxidative DNA damage in V79 cells as shown in comet assay with the lesion-specific enzymes. Post-treatment with ENDOIII and FPG proteins had not significant effect on ANQ-OH-induced oxidative DNA damage when compared to standard alkaline comet assay. Besides, all naphthoquinones showed genotoxic effect on V79 cells in presence of metabolic activation. In mammalian cells, NQ and ANQ are genotoxic agents and ANQ-OH is genotoxic only in presence of metabolic activation. Taken together these results reinforce that ANQ and NQ produce superoxide radicals and reveal that amino group in position 5 does not abolish the ability of ANQ in producing reactive oxygen species. Finally, we were able to affirm that cytotoxicity and genotoxicity of these compounds is promoted by oxidative damage despite the cell system.

Os Staphylococcus spp coagulase negativa (SCoN) são reconhecidos como agentes etiológicos importantes de infecções humanas. A maioria dos países desenvolvidos relata um aumento de infecções nosocomiais por SCoN resistentes a meticilina e outros antibióticos. A resistência a meticilina é uma característica importante destas bactérias, porém difícil de detectar pelos métodos convencionais de suscetibilidade. Esta resistência é devido à presença de um elemento genético chamado staphylococcal cassette chromosome (SCCmec), que codifica o gene mecA. A identificação dos tipos de SCCmec é relevante para epidemiologia da resistência a meticilina dos Staphylococcus spp. Este estudo prospectivo teve como objetivo determinar a prevalência do gene mecA e a distribuição dos tipos de SCCmec nos SCoN. Também foi avaliada a eficiência do teste de disco difusão com cefoxitina e oxacilina para caracterizar a resistência a meticilina mediada pelo gene mecA. Foram analisadas um total de 181 SCoN de hemoculturas. A prevalência do gene mecA entre estes isolados foi de 71,3%. A sensibilidade dos discos de cefoxitina e oxacilina para todas as espécies de SCoN foi de 100% e 98,4%, respectivamente, enquanto que a especificidade foi de 93% e 89,3%. As espécies mais prevalentes de SCoN foram S. epidermidis (64%), seguido pelo S. hominis (10%), S. haemolyticus (8,8%) e S. capitis (7,7%). A percentagem de isolados positivos para o gene mecA foi maior para S. haemolyticus (98,3%), seguido pelo S. epidermidis (75%) e S. hominis (72,2%). Entre os 129 isolados resistentes, 36 (27.9%) foram identificados com o SCCmec tipo I, 4 (3.0%) com o SCCmec tipo II, 67 (52%) com o SCCmec tipo III, 1 (0.8%) com o SCCmec tipo IV e 4 (3.0%) com os SCCmec tipos I e III. Dezessete isolados foram não tipáveis. O SCCmec tipo III foi o mais prevalente entre os isolados de S. epidermidis (52%). Entre estas cepas, 30 (23%) apresentaram um SCCmec tipo III modificado, que amplificou uma região dcs adicional. Os SCoN meticilina resistentes (MR-SCoN) mostraram um nível de resistência aos antibióticos não -lactamicos maior quando comparados aos SCoN meticilina suscetíveis (MS-SCoN). Os isolados com o SCCmec tipo III foram mais resistentes aos antibióticos não -lactamicos do que os isolados com SCCmec tipos I, II, e IV. / Coagulase negative staphylococci (CoNS) are now recognized as important etiological agents of infections in humans. Most developed countries have reported an increase in CoNS infection in hospitalized patients, which are resistant to methicillin and other antibiotics. The methicillin resistance is an important characteristic of these bacteria. Moreover, the resistance to methicillin may not be easily detected by conventional susceptibility methods. Methicillin resistance is due to the acquisition of a large DNA element termed staphylococcal cassette chromosome mec (SCCmec), which harbored the mecA gene. The SCCmec typing is essential for understanding the molecular epidemiology of methicillin resistant Staphylococcus spp. This prospective study was aimed to determine the prevalence of mecA gene and the distribution of SCCmec types in CoNS. Also was evaluated the efficiency of the cefoxitin and oxacilin disk diffusion test to characterize the meticillin resistance mediated by the gene mecA. A total of 181 CoNS from bloodstream isolate were available for the study. The prevalence to mecA gene was 71.3%. The sensivity of oxacillin and cefoxitin disks for all CoNS species were 100% and 98.4% respectively, whereas the specificity were 93% and 89,3 %. The most prevalent SCoN species were: S. epidermidis 116 (64%) followed by S. hominis 18 (10%), S. haemolyticus 16 (8.8%) and S.capitis 14 (7.7%). The percentage of mecApositive isolates was highest for S. haemolyticus (93.8%), followed by S. epidermidis (75%) and S. hominis (72.2%). Among the 129 bloodstream isolates witch mecA gene, 36 (27.9%) harbored SCCmec type I, 4 (3.0%) harbored SCCmec type II, 67 (52%) harbored SCCmec type III, 1 (0.8%) harbored SCCmec type IV and 4 (3.0%) harbored SCCmec type I and III. Seventeen isolates were not typeable. The SCCmec type III was the most prevalent among the isolates of S. epidermidis (52%). Among these strains, 30 (23%) harbored a modified SCCmec type III, which contained, in contrast to regular type III, an additional dcs region. Methicillin resistant CoNS showed higher level of resistance to all non beta lactamics antimicrobials as compared to methicillin susceptible. The isolates with SCCmec type III were more resistant to non-beta lactamics antimicrobials than the isolates harboring SCCmec type I, II and IV.

OLIVEIRA, Vinícius José Barros de. Construção de molécula de RNA de interferência para silenciar genes que promovem a formação de biofilmes por bactérias do gênero Staphylococcus. 2017. 44 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia de Recursos Naturais)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Coordenação PPGBiotec (ppgbiotec@ufc.br) on 2017-10-18T12:56:38Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_vjboliveira.pdf: 1327735 bytes, checksum: 434b7c815c2f1a0ff4e63397e396cc07 (MD5) / Approved for entry into archive by Anderson Silva Pereira (anderson.pereiraaa@gmail.com) on 2017-11-16T16:50:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_vjboliveira.pdf: 1327735 bytes, checksum: 434b7c815c2f1a0ff4e63397e396cc07 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-16T16:50:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_vjboliveira.pdf: 1327735 bytes, checksum: 434b7c815c2f1a0ff4e63397e396cc07 (MD5) Previous issue date: 2017 / Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis are causative agents of common infections in humans and are important pathogens responsible for nosocomial infections associated with the use of implantable devices. One of its main factors of virulence and biofilm. Biofilm formation is regulated by a complex genetic machine, with sarA, operon ica and agr genes being the most studied. The indiscriminate use of antibiotics over time has generated an explosion of "superbugs", especially bacteria of the genus Staphylococcus, multiresistant to various antibiotics. Currently, many studies have documented the strategy to combat mechanisms of resistance in microorganisms. Interference RNA is a biological process that causes silencing of specific mRNA molecules and has been used as a tool for both the study of gene functions and gene silencing. Despite the many barriers that prevent the application of the technique to clinical use, researchers have overcome some problems from the use of hybrid RNADNA molecules, called siHybrids. This work aimed to construct hybrid RNA-DNA molecules (siHybrids) to silence an action of the icaA gene and the agr gene, thus preventing a biofilm formation. The results showed that biofilm production systems as the new therapeutic strategy for the inhibition of biofilm formation. This study is a program of efficacy of RNA: DNA hybrids against Staphylococcus spp. / Staphylococcus aureus e Staphylococcus epidermidis são agentes causadores de infecções comuns em seres humanos e são importantes patógenos responsáveis por infecções nosocomiais associadas ao uso de dispositivos implantáveis. Um dos seus principais fatores de virulência é o biofilme. A formação do biofilme é regulada por uma maquinaria genética complexa, sendo os gene sarA, operon ica e agr, os mais estudados. O uso indiscriminado de antibióticos ao longo dos tempos tem gerado uma explosão de “superbactérias”, especialmente bactérias do gênero Staphylococcus, multirresistentes a diversos antibióticos. Atualmente, muitos estudos vêm documentando estratégias de combate aos mecanismos de resistência em microorganismos. RNA de interferência é um processo biológico que causa silenciamento de moléculas de mRNA específicas e tem sido utilizado como uma ferramenta tanto para o estudo das funções dos genes como para o silenciamento de genes. Apesar das várias barreiras que impedem a aplicação dessa técnica ao uso clínico, pesquisadores conseguiram superar alguns desses problemas a partir do uso de moléculas híbridas de RNA-DNA, chamadas siHybrids. Esse trabalho teve como objetivo a construção de moléculas híbridas de RNA-DNA (siHybrids) para silenciar a ação do gene icaA e do gene agr, impedindo assim a formação de biofilme. Os resultados mostraram que os siHybrids foram eficientes no silenciamento gênico pós-transcricional em variadas concentrações, portanto os siHybrids podem ser utilizados como uma nova estratégia terapêutica para a inibição da formação de biofilme. Este estudo é um dos primeiros a anunciar a eficácia de híbridos de RNA:DNA contra biofilmes de Staphylococus spp.

Made available in DSpace on 2012-05-07T14:44:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) 000046.pdf: 2202097 bytes, checksum: 1b137d680a9dec4407227e6d49587e72 (MD5) Previous issue date: 2008 / Os estafilococos são bactérias oportunistas, vastamente distribuídas na natureza e fazem parte da microbiota normal da pele e mucosas de mamíferos e aves. Staphylococcus aureus é o patógeno humano de maior importância entre os estafilococos por causar infecções severas, de origem comunitária e hospitalar. Além de infecções da pele, S. aureus pode causar intoxicação alimentar, por produzir enterotoxinas (SEs); Síndrome da Pele Escaldada, causada pela produção de toxinas esfoliativas (ETA e ETB) e síndrome do choque tóxico, causada pela toxina 1 da síndrome do choque tóxico (TSST-1). Neste estudo, foram analisados oitenta isolados clínicos de S. aureus, oriundos de diversas fontes de infecção e diferentes setores de um hospital público da cidade do Recife/PE. A PCR (Reação em Cadeia da Polimerase) foi aplicada para detecção dos genes das toxinas estafilocócicas e uma variação da PCR, a PCRmultiplex, permitiu numa mesma reação detectar vários genes responsáveis pelas exotoxinas, contribuindo para o estudo da epidemiologia da bactéria mencionada e seu envolvimento em infecções humanas. Foi investigada, também, a diversidade dos isolados de S. aureus e sua distribuição no ambiente hospitalar, através da análise do polimorfismo da região 3 terminal do gene da coagulase (PCR coa) e da região intergênica 16S-23S dos operons ribossomais (ribotipagem-PCR). Os genótipos dos genes toxigênicos encontrados entre os isolados de S. aureus foram seg, isoladamente, ou em associações, seg + sec, seg + sea, seg + seb, seg + tst, seg + eta, seg + seh, seg + sec + tst, seg + sea + seh, seg + sea + seb + seh. O gene mais freqüente foi seg, presente em todas as amostras positivas, 79/79 (100 por cento), seguido por seh, 10/79 (12,7 por cento) e sea, 09/79 (11,4 por cento) / A PCR-coa revelou quatro coagulotipos (Perfil 1-4), sendo o perfil 2 (~800pb) o mais prevalente presente em 39/80 (48,75 por cento) isolados. A ribotipagem-PCR demonstrou 3 a 7 fragmentos de 390 a 680pb, distribuídos em onze ribotipos (R1-R11). R1 e R4 foram os ribotipos mais comuns, presentes em 28,75 por cento dos isolados estudados. Os coagulotipos e ribotipos foram distribuídos nos três setores do hospital (ambulatório, enfermaria e UTI). Estes dados revelaram um grande polimorfismo genético e demonstraram uma dispersão clonal dos S. aureus neste ambiente hospitalar

ANDRADE NETO, João Batista de. Atividade antimicrobiana de metabólitos secundários obtidos de leveduras ambientais do bioma cearense frente a cepas de bactérias patogênicas, incluindo Staphylococcus aureus resistentes à meticilina: atividade antibacteriana e investigação do mecanismo de ação. 2015. 79 f. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Médica) – Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by denise santos (denise.santos@ufc.br) on 2015-10-26T13:52:40Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_jbandradeneto.pdf: 1779572 bytes, checksum: 7b7551fddf440a7b2eaf793a8f5dbdda (MD5) / Approved for entry into archive by Eliene Nascimento(elienegvn@hotmail.com) on 2015-10-26T13:54:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_jbandradeneto.pdf: 1779572 bytes, checksum: 7b7551fddf440a7b2eaf793a8f5dbdda (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-26T13:54:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_jbandradeneto.pdf: 1779572 bytes, checksum: 7b7551fddf440a7b2eaf793a8f5dbdda (MD5) Previous issue date: 2015 / The consequent and continuous use of antimicrobials led to the emergence of potentially lethal pathogens. ESKAPE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumanii, Pseudomonas aeruginosa e Enterobacter sp.) microorganisms group stands towards others, in which Staphylococcus aureus infections stand out as the leading cause of systemic infections, with SARM being a major responsible for these infections in Brazil. Thus, the emergence of strains with reduced sensitivity accompanied by a limited antimicrobial therapy makes the search for new therapeutic options necessary. In this study, isolate yeasts from the northeaster region of Brazil, more specifically in Ceará state, were analysed in order to find antimicrobial metabolites with anti-SARM activity, as well as to find a description of a possible mechanism of action. In this paper, 13 yeasts were isolated and conditioned in different growing conditions, in order to optimize the growth of the isolates. In addition, it was explored whether extracts from yeast produced new secondary metabolites with antimicrobial properties. 59% (11) of the obtained extracts were active against Gram positive bacteria and 32% (7) were active against Gram positive and Gram negative bacteria. These more active extracts showed activity against SARM and had MIC ranging between 34-192 µg/mL. Analysis by flow cytometer showed that these extracts were capable of causing damage to the plasma membrane and of promoting bacterial DNA fragmentation, leading the cell to cell death by apoptosis. In cytotoxic tests using the MTT test with human leukocyte cells, the secondary metabolites showed low cytotoxicity. Chemical analysis revealed structurally different secondary metabolites, including the compounds pyrrolo [1,2-a] pyrazine-1,4-dione, Hexahydro-3- (phenyl methyl) Laurie acid and, as described in the literature for their properties against MSSA and SARM as well as other known metabolites were identified in the remaining extracts, suggesting that these strains can produce new molecules. Within this context, the antimicrobial activity and the low cytotoxic potential demonstrated by these extracts reveal a class of promising chemical compounds to the development of new antibiotics. However, more pharmacological studies will be done to confirm these data. / O uso consequente e contínuo dos antimicrobianos levaram ao surgimento de patógenos potencialmente letais. O grupo de micro-organismos ESKAPE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumanii, Pseudomonas aeruginosa e Enterobacter sp.) se destaca perante os demais, onde as infecções por Staphylococcus aureus se sobressaem como a principal causa de infecções sistêmicas, sendo o Staphylococcus aureus resistentes à meticilina (SARM) um dos principais responsáveis por estas infecções no Brasil. Dessa forma, a emergência de cepas com sensibilidade reduzida acompanhada de uma terapia antimicrobiana limitada faz com que seja necessária uma busca por novas opções terapêuticas. No presente trabalho, foram analisadas leveduras isoladas da região nordeste do Brasil, mais especificamente no estado do Ceará, com o objetivo de buscar metabólitos antimicrobianos com atividade anti-SARM, bem como a descrição de um eventual mecanismo de ação. Foram isoladas 13 leveduras as quais foram acondicionadas em condições de cultivo distintas, a fim de otimizar o crescimento dos isolados de leveduras. Em seguida os extratos acetoetílicos obtidos a partir das leveduras, foram exploradas afim de verificar se produziam metabólitos secundários com propriedades antimicrobianas. 59% (11) dos extratos obtidos foram ativos contra bactérias Gram positivas e 32% (7) contra bactérias Gram positivas e Gram negativas. Os extratos mais ativos apresentaram atividade contra SARM e tiveram CIM que variaram de 34-192 µg/mL. A análise por citometria de fluxo revelou que esses extratos foram capazes de causar danos a membrana plasmática e promover fragmentação do DNA bacteriano, levando a célula à morte celular por apoptose. Nos ensaios citotóxicos, utilizando o teste do MTT com células de leucócitos humanos, os extratos mostraram baixa citotoxicidade. As análises químicas revelaram estruturalmente diversos metabólitos secundários, incluindo os compostos hexahidro-3-(fenilmetil)-pirrolo[1,2-a] pirazina-1,4-dione e o ácido láurico, já descritos na literatura por suas propriedades contra Staphylococcus aureus sensíveis à meticilina (MSSA) e SARM, bem como outros metabólitos conhecidos foram identificados nos extratos restantes, sugerindo que estas leveduras podem produzir moléculas promissoras. Dentro deste contexto, a atividade antimicrobiana e o baixo potencial citotóxico demonstrado por esses extratos revelaram uma classe de compostos químicos promissores para desenvolvimento de novos antibioticos. No entanto, mais estudos farmacológicos serão feitos para confirmar estes dados.

CARVALHO, Técia Vieira. Biomateriais à base de quitosana de camarão e bactérias para remoçao de metais traços e petróleo. 2006. 98f. Dissertação (Mestrado em Ciências Marinhas Tropicais) - Instituto de Ciências do Mar, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by Debora Oliveira (deby_borboletinha@hotmail.com) on 2011-12-22T14:16:11Z No. of bitstreams: 1 2006_dis_tvcarvalho.pdf: 1836129 bytes, checksum: 7d81ecd876f7bd10ac9216d70ed6e881 (MD5) / Approved for entry into archive by Nadsa Cid(nadsa@ufc.br) on 2012-01-23T16:57:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_dis_tvcarvalho.pdf: 1836129 bytes, checksum: 7d81ecd876f7bd10ac9216d70ed6e881 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-01-23T16:57:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_dis_tvcarvalho.pdf: 1836129 bytes, checksum: 7d81ecd876f7bd10ac9216d70ed6e881 (MD5) Previous issue date: 2006 / As the environmental problems caused by the impacts of industrial activities increase the man tries to improve or to develop new descontamination techniques. The bioremediation stands out for a wide range of microorganisms that can metabolize many of the pollutants, besides not leaving residues or recalcitrant by-products, as it usually happens with other techniques. One of the most recent innovations in this concern is the use of immobilized microorganisms. The immobilization has many advantages besides facilitating the control of the process and the microorganisms. The chitosan, a natural polysaccharide that can be obtained from crustacea shells, presents several characteristics that turn it an ideal support for immobilization of certain microorganisms such as its biodegradability, lipofilic properties, capacity to form gel and beads and it can be reticulated. In this work was prepared a chitosan starting from chitin of shrimp shells with degree of desacetilation of 78% and molar mass of 117.000 Da. This polymer was used for immobilization of the Staphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus strain, selected by the cell-wall hydrophobicity, what turns it an emulsificant. Beads, membranes, films and hydrogels were produced with and without immobilized bacteria. The products were tested for oil-water emulsification, removal of copper and lead from contaminated water and as clotting of oil in water. The products were also available for the mechanical resistance, uniformity, solubility and analyzed by electronic microscopy of varredure. The results showed that the incorporation of the bacteria into chitosan improved significantly the resistance of this polymer. The chitosan membrane supported up to 53.62 Mpa while a similar membrane containing immobilized bacteria supported up to 73.96 Mpa. The beads with the bacterium also stood out for the uniformity and mechanical resistance during the tests of oil-water emulsification. The beads with cells unlike the beads without cells promoted the hydrocarbon emulsification, reaching of 60%. The films obtained by the treatment of the membranes with glycerol 20% behaved very different far from the membranes. The films were less resistant to traction, supporting 20.50 Mpa and 8.91 Mpa, for films without cells and with cells respectively. On the other hand, the films were significantly more elastic than the membranes, as proven by the values of the Young modules, 146.4 Mpa and 222.8 Mpa, for films without cells and with cells, respectively. The membranes with immobilized bacteria removed copper and lead more efficiently than the membranes without cells, while the films showed the same result independently of having or not immobilized cells. Both films were impermeable to the passage of copper and lead solutions. The beads containing cells were significantly more efficient for metal adsorption from samples of polluted waters. Comparatively, the copper was better adsorpted than the lead. There were not observed any difference on the removal of 200 μg/g of copper and lead that should be attributed to the differences of fresh and sea water. The copper and lead adsorption was of 20mg/g of chitosan while the desorption was more than 90% for the copper and more than 80% for the lead. No differences were observed among the petroleum coagulation spilled in water with chitosan gels with or without cells. In conclusion, the products developed and tested in this work showed great potential for bioremediation applications. / Ao mesmo tempo em que se avolumam os problemas ambientais causados pelos impactos de atividades industriais o homem tenta aperfeiçoar ou desenvolver novas técnicas de descontaminação. A biorremediação se destaca pela ampla gama de microrganismos que podem metabolizar muitos dos principais poluentes, além de não deixar resíduos ou subprodutos recalcitrantes, como geralmente ocorre com outras técnicas. Uma das mais recentes inovações nesta área diz respeito ao uso de microrganismos simobilizados. A imobilização traz uma serie de vantagens, além de facilitar o controle do processo e dos microrganismos. A quitosana, um polissacarídeo natural que pode ser obtido de carapaças de crustáceos, agrega várias características que o tornam um suporte ideal para imobilização de certos organismos. Destaca-se sua biodegradabilidade, lipofilicidade, capacidade de formar gel e microesferas, além de poder ser reticulado. Neste trabalho foi preparada uma quitosana a partir de quitina de carapaças de camarão com grau de desacetilação de 78% e massa molar média de 117.000 Da. Esse polímero serviu de matriz para imobilização de uma cepa da bactéria Staphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus, selecionada pela hidrofobicidade de sua parede celular, o que a torna um emulsificante. Foram produzidos esferas, membranas, filmes e hidrogéis de quitosana sem e com a bactéria imobilizada. Os produtos foram testados quanto à capacidade de emulsificação de misturas óleo-água, remoção de cobre e chumbo de amostras de águas contaminadas e como coagulantes de óleo em água. Os produtos também foram avaliados quanto à resistência mecânica, uniformidade, solubilidade, além de serem analisados por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a incorporação da bactéria a quitosana melhorou significativamente a resistência desse polímero. A membrana de quitosana suportou até 53,62 Mpa enquanto uma membrana semelhante contendo bactérias imobilizadas suportou até 73,96 Mpa. As esferas com a bactéria também se destacaram pela uniformidade e resistência a agitação mecânica durante os testes de emulsificação de misturas óleo-água. As esferas com células ao contrário das esferas sem células promoveram a emulsificação de hidrocarbonetos, atingindo um percentual de 60% de emulsificação. Os filmes obtidos pelo tratamento das membranas comglicerol 20% se comportaram bem diferentes das membranas. Os filmes foram menos resistentes a tração, suportando 20,50 Mpa e 8,91 Mpa, para filmes sem células e com células respectivamente. Por outro lado, foram significativamente mais elásticos do que as membranas, como provado pelos valores dos módulos de Young, 146,4 Mpa e 222,8 Mpa, para filmes sem células e com células, respectivamente. As membranas com bactérias imobilizadas removeram mais eficientemente cobre e chumbo do que as membranas sem células, enquanto os filmes independentemente de terem ou não células imobilizadas foram impermeáveis à passagem dessas soluções. As esferas de quitosana contendo células foram significativamente mais eficientes para adsorver cobre e chumbo de amostras de águas contaminadas. Comparativamente, o cobre foi melhor adsorvido do que o chumbo nas esferas. Não foram observadas diferenças na remoção de até 200 μg/g de cobre e chumbo atribuíveis às diferenças da água doce e água do mar. A adsorção de cobre e chumbo foi da ordem de 20 mg/g de quitosana enquanto a capacidade de dessorção foi de mais de 90% para o cobre e mais de 80% para o chumbo. Não foram observadas diferenças entre a coagulação de amostras de petróleo derramadas em água com géis de quitosana sem células ou com células. Conclusivamente, os produtos desenvolvidos e testados neste trabalho possuem grande potencial para emprego em atividades de biorremediação.

Enzimas microbianas, quando produzidas a um custo acessível e preservadas suas propriedades catalíticas, são ferramentas determinantes para a sustentabilidade das indústrias química e energética. Buscando aprimorar a produção de lipases pela cepa de Staphylococcus warneri EX17, diferentes estratégias de cultivo em biorreatores submersos foram aplicadas para analisar a influência de algumas variáveis na produção da enzima e então foi proposto o cultivo em batelada alimentada. Paralelamente, lipases de S. warneri EX17 (SWL) foram imobilizadas por adsorção hidrofóbica em Octyl-Sepharose, Immobead 150 e MCI GEL CHP20P. Os resultados indicaram que a interação entre enzima e suporte interfere nas propriedades da enzima imobilizada. Os preparados Octyl-SWL e MCI-SWL preservaram sua atividade lipolítica quando expostos a 50 % (v/v) de Butanol, Etanol, n-Hexano, Isopropanol e Metanol. Na síntese do éster aromático butirato de etila, Octyl-SWL e MCI-SWL exibiram desempenho promissor, alcançando em 24 h de reação 28 % e 35,6 % de rendimento, respectivamente. Lipases de S. warneri EX17 purificadas e imobilizadas em suportes hidrofóbicos preservaram propriedades que apontam seu potencial como biocatalisador industrial. / Microbial enzymes, when produced at affordable costs and preserving their catalytic properties, are crucial tools for sustainable chemical and energy industries. To enhance lipase production by Staphylococcus warneri EX17 strain, different cultivation strategies were applied to investigate the influence of some variables on enzyme production and then fed-batch cultivation was proposed. Additionally, three hydrophobic supports, Octyl-Sepharose, Immobead 150 and MCI GEL CHP20P have been assayed to purify and immobilize the lipase from S. warneri EX17 (SWL) via interfacial adsorption. Results indicated that the intensity of the interaction between the lipase and the support surface interferes in properties of the immobilized enzyme. The immobilized preparations Octyl-SWL and MCI-SWL preserved their lipolytic activity in the presence of 50 % (v/v) Butanol, Ethanol, n-Hexane, Isopropanol and Methanol. Octyl-SWL and MCI-SWL catalyzed the ester synthesis reaction giving 28 % and 35.6 % of conversion in 24 h. These enzyme preparations may be promising alternatives as industrial biocatalysts.

As naftoquinonas são amplamente distribuídas na natureza e várias destas moléculas tem um papel importante na produção de energia, através da fotossíntese e respiração celular. No entanto, a atividade biológica de naftoquinonas com grupamentos amino é pouco investigada em células procarióticas e eucarióticas. No presente trabalho nós estudamos a atividade biológica da 5-amino-8-hidroxi-1,4- naftoquinona (ANQ) em comparação com a 1,4-naftoquinona (NQ) na bactéria Staphylococcus aureus. ANQ e NQ inibem o crescimento do S. aureus nas concentrações de 50 e 10 μg/mL, respectivamente. O efeito antimicrobiano das naftoquinonas diminui na presença de ascorbato de sódio, por outro lado o ácido 4,5-dihidroxi-1,3-benzeno-sulfônico (Tiron), um antioxidante especifico para o ânion superóxido foi capaz de proteger o S. aureus somente dos efeitos da ANQ. A ANQ e NQ bloqueiam o consumo de oxigênio e com a cadeia respiratória bloqueada com cianeto induzem o consumo de oxigênio. Os ensaios realizados com a presença das naftoquinonas se verificou que estes compostos induzem peroxidação de lipídios, sendo demonstrado pela formação de substancias reativas ao ácido tiobabitúrico. Estes resultados mostram que estes compostos atuam como aceptores de elétrons e induzem a formação de espécies reativas de oxigênio, que são tóxicas para o S. aureus. Com a proposta de elucidar a atividade mutagênica da ANQ e da 5-amino—2,8-dihidroxi- 1,4-naftoquinona (ANQ-OH) em comparação com a NQ, nós utilizamos o ensaio Salmonella/microssoma. A genotoxicidade e o potencial recombinogênico foram analisados nas linhagens haplóide e diplóide da levedura Saccharomyces cerevisiae. No ensaio Salmonella/microssoma a NQ não foi mutagênica, enquanto as aminonaftoquinonas apresentaram uma fraca mutagênese nas linhagens TA98 e TA102. Na linhagem haplóide, somente NQ induziu mutagênese. Na diplóide, as naftoquinonas não induziram eventos recombinacionais. Os resultados sugerem que as aminonaftoquinonas são fracos agentes mutagênicos em células procarióticas. Além disto, a genotoxicidade destes compostos foi determinada utilizando o ensaio Cometa (single cell gel – SCG) e o ensaio Cometa modificado com as enzimas formamidopirimidina DNA-glicosilase (FPG) e endonuclease III (ENDOIII) em células de fibroblasto de pulmão de hamster Chinês (células V79). Em nosso estudo foi demonstrado que ANQ e NQ induzem danos oxidativos no DNA das células V79, como apresentado no ensaio na presença de enzimas. O pós-tratamento com ENDOIII e FPG não reconhecem danos promovidos pela ANQ-OH, quando comparado com o ensaio cometa padrão. Além disso, todas as naftoquinonas apresentaram genotoxicidade nas células V79 em presença de ativação metabólica. Nas células de mamíferos, NQ e ANQ são agentes genotóxicos, enquanto ANQ-OH é genotóxico somente com metabolização. O conjunto destes resultados reforça que ANQ e NQ produzem o radical superóxido e demonstra que o grupamento amino na posição 5 não elimina a capacidade da ANQ em produzir espécies reativas de oxigênio. Por fim, nós podemos afirmar que a citotoxicidade e genotoxicidade destes compostos é pela produção de danos oxidativos em todos os sistemas celulares. / Naphthoquinones are widely distributed in nature and some of these molecules have an important role in the biochemistry of microbial energy production, by means of photosynthesis and respiratory chain. However, the biological activity of naphthoquinones amino derivates on prokaryotic and eukaryotic cells is poorly investigated. In the present work we have studied the biological activity of 5-amino-8-hydroxi-1,4- naphthoquinone (ANQ) on Staphylococcus aureus in comparison with unsubstituted 1,4- naphthoquinone (NQ). Complete inhibition of microbial growth was observed with ANQ and NQ at 50 and 10 μg/mL, respectively. The antibacterial effect of naphthoquinones decrease in presence of sodium ascorbate, but the superoxide scavenger 4,5-dihydroxi-1,3- benzene-disulfonic acid (Tiron) was able to protect S. aureus only from the harmful effect of ANQ. Naphthoquinones blocked oxygen uptake and induced-cyanide insensitive oxygen consumption. Assays in presence of naphthoquinones induced an increase of lipid peroxidation in S. aureus, as determined by thiobarbituric acid reactive substances. These results showed that 1,4-naphthoquinones effectively act as electron acceptor and induced an increase in reactive oxygen species that are toxic to S. aureus cells. In order to elucidate the mutagenic activity of ANQ and 5-amino-2,8-dihydroxy-1,4- naphthoquinone (ANQ-OH) in comparison with the unsubstituted 1,4-naphthoquinone (NQ) we have employed the Salmonella microssoma/assay. The genotoxic and recombinogenic potencial effects were analysed in haploid and diploid yeast Saccharomyces cerevisiae strains. In Salmonella microssoma/assay the NQ was not mutagenic while the aminonaphthoquinones were weakly mutagenic in TA98 and TA102 stains. In haploid yeast, only NQ showed a mutagenic response. In diploid yeast, the naphthoquinones did not induce any recombinogenic events. All these results suggest that aminonaphthoquinones are weak mutagenic agents only in prokaryotic cells. Moreover, the genotoxicity of these compounds was determined using standard Comet assay (single-cell gel – SCG) and modified Comet assay with bacterial enzymes formamidopyrimidine DNAglycosylase (FPG) and endonuclease III (ENDOIII) in V79 Chinese hamster lung fibroblast cells. Our study demonstrated that ANQ and NQ induced oxidative DNA damage in V79 cells as shown in comet assay with the lesion-specific enzymes. Post-treatment with ENDOIII and FPG proteins had not significant effect on ANQ-OH-induced oxidative DNA damage when compared to standard alkaline comet assay. Besides, all naphthoquinones showed genotoxic effect on V79 cells in presence of metabolic activation. In mammalian cells, NQ and ANQ are genotoxic agents and ANQ-OH is genotoxic only in presence of metabolic activation. Taken together these results reinforce that ANQ and NQ produce superoxide radicals and reveal that amino group in position 5 does not abolish the ability of ANQ in producing reactive oxygen species. Finally, we were able to affirm that cytotoxicity and genotoxicity of these compounds is promoted by oxidative damage despite the cell system.