Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-26Bitstream added on 2014-06-13T20:21:35Z : No. of bitstreams: 1 santos_mc_dr_araiq.pdf: 1124332 bytes, checksum: 1e349d4a6fad699f76e186f17e5de53c (MD5) / Outros / As peroxidases são hemeproteínas que catalisam a oxidação de vários xenobióticos na presença de peróxido. A soja é um dos principais produtos de exportação do Brasil e sua manufatura gera subprodutos em grande escala. Um destes, a casca, é uma fonte rica em peroxidase (SBP). Para a otimização da extração da SBP de casca de soja, e condições de ensaio, foi utilizado um planejamento fatorial com metodologia de superfície de resposta, resultando em 128 experimentos. Os dados definiram o meio reacional da SBP: pH 4,5 (transgênicas) e pH 7,0 (tradicionais); temperatura 500C; tratamento do tegumento com obtenção do pó cetonico; NaCl 0,1 mol/L; volume de amostra da enzima 330mL, guaiacol 30mmol/L, H2O2 46 mmol/L, em tampão 50mmol/L. Após, iniciou-se os estudos da SBP de diferentes cultivares: convencionais (BRS 258, BRS 260, BRS 262) e transgênicas (BRS 255 RR, BRS Charrua RR e BRS Pampa RR) de cascas de soja fornecidas pela EMBRAPA, visando estudo comparativo sobre o conteúdo de peroxidase (SBP), e posterior seleção para isolamento da enzima e estudos de seus parâmetros cinéticos. Para isso, a amostra, em pó cetônico, de cada cultivar foi ressuspensa em tampão extrator, a proteína precipitada com sulfato de amônio 70%, o precipitado ressuspenso em tampão extrator e eluído em coluna Sephadex G-25, para dessanilização. Nas frações (eluatos) foram realizados os spots test para identificação de SBP. As cultivares BRS 258, BRS 262, BRS 260 e BRS 255 RR foram selecionadas com maior conteúdo de enzima SBP. Assim, volumes (5mL) de tais cultivares foram eluídos em coluna Sephadex G-100 para purificação parcial e determinação da massa molecular. Com as frações (eluatos) obteve-se “pool” de enzima, onde se efetuou os estudos cinéticos: efeito de cátions mono e divalentes, determinação dos parâmetros cinéticos - kM, vmax, pH ótimo, temperatura ótima... / The peroxidases are hemeproteins that catalyze the oxidation of various xenobiotics in the presence of peroxide. Soybean is a major export products from Brazil and its manufacture creates byproducts in large scale. One of these, the bark is a rich source of peroxidase (SBP). To optimize the extraction of the SBP of soybean seed coat, and test conditions, we used a factorial planning with response surface methodology, resulting in 128 experiments. The data defined the reaction medium SBP pH 4.5 (transgenic) and pH 7.0 (traditional), temperature 500C; treatment of sample to obtain the “acetone powder”, NaCl 0.1 mol / L, sample volume of the enzyme 330 mL, guaiacol 30 mmol / L, H2O2 46 mmol / L in buffer 50mmol / L. After he began the studies of SBP from different cultivars: Conventional (BRS 258, BRS 260, BRS 262) and transgenic (BRS 255 RR, BRS and BRS Pampa RR) soybean seeds coat supplied by EMBRAPA, doing comparative study on the content of peroxidase (SBP), and subsequent selection to isolate the enzyme and studies of its kinetic parameters. For this, the sample in “acetone powder” of each cultivar was re-suspended in extraction buffer, the protein precipitated with ammonium sulfate 70%, the precipitate resuspended in extraction buffer and eluted in Sephadex G-25 column, for desalination. In the fractions (eluates) were performed to identify test spots SBP. BRS 258, BRS 262, BRS 260 and BRS 255 RR were selected with the highest content of enzyme SBP. Thus, volumes (5mL) of these cultivars were eluted in Sephadex G-100 column for partial purification and determination of molecular weight. With the fractions (eluate) obtained a pool of enzyme, which has made the kinetic studies: effects of mono-and divalent cations, determination of kinetic parameters - kM, vmax, optimum pH, optimum temperature. The data showed: i) optimum pH 4.5, ii) the optimum temperature, BRS 260... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Roberto Ruller / Coorientador: Leticia Maria Zanphorlin Murakami / Banca: Mário Tyago Murakami / Banca: Clelton Santos / Resumo: O processamento da biomassa lignocelulósica para a produção do etanol de segunda geração (E2G) e outras aplicações requer enzimas termoestáveis capazes de operar sob altas temperaturas e longos períodos de incubação. Nesse contexto, reportamos aqui a validação experimental preliminar de uma abordagem in silico para a obtenção enzimas hidrolíticas termoestáveis. Simulações computacionais da endoxilanase GH11 de Bacillus subtilis (XBS) usando a metodologia de otimização de interações eletrostáticas (EIO) indicaram três resíduos (K99, R122 and K154) críticos para o aumento da termoestabilidade através da substituição de cargas. Assim, analisamos os efeitos da mutação K99E em diversas propriedades da XBS selvagem (XBSWT) e também de uma XBS obitida in vitro através de evolução dirigida (XBSM6). Após expressão heteróloga em células de Escherichia coli BL21 e purificação através de cromatografia de afinidade, realizamos a caracterização bioquímica e biofisica das enzimas. Além disso, conduzimos estudos de termotolerância incubando as enzimas em condições industriais (pH 4,8 e 50 °C). Finalmente, realizamos testes de suplementação de um coquetel enzimático comercial esperando obter melhoras no processo de hidrólise da biomassa. Os resultados mostraram que a mutação K99E foi capaz de aumentar a temperatura de desnaturação térmica (Tm) das enzimas em aproximadamente 1 °C e melhorar a termotolerância de XBSWT e XBSM6 sem alterar suas condições ótimas. Somado a isso, a enzima... / Abstract: Processing of lignocellulosic biomasses for second-generation bioethanol (SGB) production and others applications requires thermostable enzymes able of operating under high temperatures and long incubation periods. In this context, we report here the preliminary experimental validation of an in silico approach for engineering hydrolytic enzymes towards thermostability. Previous computational simulations of GH11 endo-xylanase from Bacillus subtilis (XBS) using the electrostatic interaction optimization (EIO) methodology indicated three amino acid residues (K99, R122 and K154) critical for increasing thermostability through charge replacement. Thus, we analyzed the effects of the K99E mutation on several proprietes of two XBS enzymes: the wild-type XBS (XBSWT) and an XBS obitited in vitro by directed evolution (XBSM6). After heterologous expression in Escherichia coli BL21 cells and purification by affinity chromatography, we performed the biochemical and biophysical characterization of enzymes. We also conducted thermotolerance studies, incubating the enzymes under industrial conditions (pH 4.8 and 50 ° C). Finally, we performed supplementation assays of a commercial enzyme cocktail hoping to obtain improvements in the biomass hydrolysis process. The results showed that the K99E mutation was able to increase the enzymes thermal denaturation temperature (Tm ) by approximately 1 °C and improve thermotolerance of XBSWT and XBSM6 without alter its optimum conditions. In addition, ... / Mestre

Submitted by Maria Cecilia Maia Chierotti null (cissamaiaa@hotmail.com) on 2016-08-02T23:38:56Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Maria Cecilia Maia Chierotti.pdf: 1902348 bytes, checksum: 9383b2dfba46a401d81aef89a3138440 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-05T13:36:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 chierotti_mcm_me_sjrp.pdf: 1902348 bytes, checksum: 9383b2dfba46a401d81aef89a3138440 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-05T13:36:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 chierotti_mcm_me_sjrp.pdf: 1902348 bytes, checksum: 9383b2dfba46a401d81aef89a3138440 (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Um dos interesses biotecnológicos e econômicos da atualidade é otimizar o emprego da biomassa em processos industriais mediado por biocatalisadores, como as enzimas. O objetivo do presente trabalho foi purificar e caracterizar uma endoglucanase produzida pelo fungo Rasamsonia emersonii S10, em fermentação em estado sólido, tendo como substrato resíduos lignocelulósicos. A partir de solução enzimática bruta detectou-se 2 isoformas da enzima, com massas moleculares de 45 e 60 kDa, sendo escolhida a primeira para ser purificada. A solução foi clarificada em carvão ativado e concentrada por ultrafiltração tangencial. A endoglucanase foi purificada em coluna cromatográfica iônica e de exclusão molecular, intermediada por diálise. O processo levou a um fator de purificação de 6,7 e rendimento de 8,8%. A enzima apresentou temperatura ótima de 85,3 ºC e pH 4,0. Ativação foi evidenciada quando a enzima foi mantida de 40 até 60 ºC. A enzima foi estável, quando mantida em temperaturas de 65 a 80 ºC e faixa de pH entre 6 e 7,5. Estudo do efeito de íons e compostos orgânicos revelaram ativação em presença de MnCl2 e inibição por HgCl2 e ácido 4-hidroxibenzóico e 5-hidroximetilfurfural. A enzima mostrou afinidade por CMC, porém também foi capaz de hidrolisar Avicel®. A CMCase exibiu Km de 3,53 mg.mL-1 e Vmax de 2,86 µmol/min.mL. Os parâmetros termodinâmicos indicaram uma endoglucanase estável a altas temperaturas, com tempo de meia vida de 355 min a 40 ºC e temperatura de fusão em 89 ºC. / Nowadays, one of the technological and economic interests is to optimize the use of biomass in industrial processes mediated by biocatalysts such as enzymes. The objective of this study was to purify and characterize an endoglucanase produced by the fungus Rasamsonia emersonii S10 in solid state fermentation, as substrate lignocellulosic residues. From the crude enzyme solution was detected 2 isoform of the enzyme, with a molecular weight of 45 kDa and 60, the first being chosen to be purified. The solution was clarified by activated carbon and concentrated by tangential ultrafiltration. The endoglucanase was purified by ion chromatographic and molecular exclusion mediated by dialysis. The process led to a purification factor of 6.7 and 8.8% yield. The enzyme showed optimum temperature of 85.3 °C and pH 4.0. Activation was observed when the enzyme was maintained at 40 to 60 °C. The enzyme was stable when maintained at temperatures 65-80 °C and pH between 6 and 7.5. Study of the effect of ions and organic compounds showed activation in the presence of MnCl2 and HgCl2 inhibition and 4- hydroxybenzoic acid and 5-hydroxymethylfurfural. The enzyme showed affinity for CMC, but was also able to hydrolyze Avicel®. The CMCase exhibited Km 3.53 mg.mL-1 and Vmax of 2.86 mmol/min.mL-1 . The thermodynamic parameters indicated endoglucanase stable at high temperatures, with half-life of 355 min at 40 °C and the melting temperature at 89 °C.

As xilanases (EC 3.2.1.8), enzimas produzidas por diversos organismos, são capazes de hidrolisar as ligações -1,4 da cadeia principal da xilana, o mais abundante polissacarídeo hemicelulósico da natureza. O grande potencial biotecnológico das xilanases consiste na sua aplicação nas etapas de branqueamento do papel, nas quais a xilana é hidrolisada sob condição de temperatura elevada para facilitar a remoção da lignina (substância responsável pela coloração), diminuindo a quantidade de compostos clorados utilizados nestas etapas. A termoestabilidade e a especificidade pela xilana são as propriedades responsáveis pelo grande interesse biotecnológico e comercial que as xilanases têm atraído. As xilanases mesofílica, XBC, de temperatura ótima 55ºC (produzida pela bactéria Bacillus circulans) e termofílica, XTL, de temperatura ótima 70ºC (produxida pelo fungo Thermomyces lanuginosus) foram estudadas comparativamente por simulação de dinâmica. Os sistemas foram modelados pelo campo de força GROMOS-96(43A1) e as simulações realizadas pelo programa GROMACS 3.2. O objetivo do trabalho é relacionar as diferenças estruturais, energéticas e dinâmicas com as diferentes termostabilidades exibidas por estas enzimas. Os estudos por simulação sugerem claramente a existência de dois grandes tipos de regiões nas enzimas xilanases XBC e XTL: uma conservada e de grande estabilidade, que é o domínio palma, e a outra que pode sofrer grande movimentação, no caso o domínio polegar. Uma movimentação do tipo abre-fecha de dobradiça foi identificada. O monitoramento das ligações de hidrogênio inter/intramoleculares e pontes salinas ao longo do tempo e em função da temperatura permitem explicar clara e detalhadamente as diferentes termoestabilidades exibidas por duas proteínas da mesma família que compartilham de uma estrutura tridimensional altamente semelhante. Foi possível identificar 14 resíduos carregados que estão presentes na XTL e ausentes na XBC, tais resíduos devem ser considerados sítios potenciais de mutação na XBC. De uma maneira geral, tanto na XBC quanto na XTL, a presença do substrato não altera as características de cada domínio/região mas confere estabilidade para o domínio polegar. Nenhuma diferença clara na afinidade pelo substrato foi detectada pelas interações intermoleculares proteína-substrato. / The enzymes xylanases (EC 3.2.1.8) are produced by several microorganisms and used to hydrolyze the -1,4 bonds of the xylan main chain, the most abundant hemicellulose in nature. The great biotechnological potential of the xylanases is due to its application in the pulp-bleaching processes when the xylan is hydrolyzed under high temperature condition to optimize the lignin removal. This procedure presents the advantage to reduce the amount of chlorine chemicals used in the pulp-bleaching process. The required properties of a biotechnologically useful xylanase include thermostability and high affinity for xylan. The mesophilic, XBC, (from Bacillus circulans) and thermophilic, XTL, (from Thermomyces lanuginosus) xylanases were studied by molecular dynamics simulations. The primary structures of these enzymes are almost completely different while the tertiary structures are identical. The objective of the study is to get some insight on the factors that are responsible for the xylanase thermostability. The systems were modeled by the GROMOS96-(43A1) force field and the molecular dynamic simulations were performed by the GROMACS 3.2 package in the temperature range from 25 to 80ºC. The results obtained with both xylanases were compared. The existence of two kinds of regions was identified in XBC and XTL: the first one conserved and highly stable is formed by the so-called palm and fingers domains. The second region exhibits large movements: this is the thumb domain. A kind of open-close motion was identified that maybe can facilitate the access of the xylane to the active center. The inter/intramolecular hydrogen bonds and salt bridges allow to explain at great length the thermostability differences between the two enzymes. It was possible to identify 14 charged residues present in the XTL with no similar in the XBC: such residues must be considered outstanding mutation sites in XBC. In the presence of the substrate, the characteristics of each domain/region are not modified but the stability of the thumb domain is increased. No difference in the affinity for the substrate was detected between the xylanases and it can be suggested that the activation energies are similar. Two water molecules were found in the active site supporting the hydrolysis mechanisms proposed in the literature.

As septinas são proteínas filogeneticamente classificadas na superclasse das P-loop GTPases e que, juntamente com actina, microtúbulos e filamentos intermediários, são consideradas o quarto componente do citoesqueleto. Para exercer essa função, as septinas tendem a interagir entre si formando heterocomplexos que, posteriormente, polimerizam-se em filamentos. A fim de compreender a arquitetura e dinâmica das septinas, realizou-se a caracterização estrutural e biofísica da septina 7 humana e de seus complexos com as septinas 3 e 9. Devido ao fato da septina 7 ser única em seu grupo, tem-se que a mesma é insubstituível e, portanto, está presente em todos os heterocomplexos descritos. Visando compreender os elementos moleculares responsáveis por tal unicidade, são apresentadas duas estruturas em alta resolução do domínio GTPase da septina 7 ligada a GDP. Pela primeira vez, verificou-se que o cofator Mg2+ está coordenado de uma maneira mais fraca (em relações aos padrões já descritos na literatura) e que o contato entre o switches II na interface-G (ponte-β antiparalela) aparenta estar relacionado ao fenômeno de deslizamento da fita-β3. Na verdade, os resultados indicam que tal fenômeno seria um artifício utilizado pelas septinas a fim de desestimular interfaces promíscuas. Além disso, estudos de termoestabilidade mostraram que as septinas 3 e 9 acabam por diminuir a estabilidade de seus heterodímeros com a septina 7; um resultado que pode estar relacionado com a dinâmica de formação de filamentos. Devido a uma suposta interação mais fraca, tem-se que tais septinas poderiam talvez apresentar uma maior flexibilidade na constituição dos filamentos. Por outro lado, ao realizar a mutação T282Y na septina 3, nota-se que a mesma é responsável por aumentar significativamente a termoestabilidade do heterodímero. A partir da estrutura cristalográfica deste complexo, observou-se que tal tirosina é responsável pelo estabelecimento de interações de hidrogênio com o anel guanina e com a septina 7; promovendo a estabilização da interface-G. Por último, com o intuito de identificar qual interface-NC do heterodímero constituído pelas septinas 7 e 9 é a responsável pela sua oligomerização a um tetrâmero, avaliou-se a dependência de tais septinas com a força iônica. / The septins phylogenetically belong to the P-loop GTPase superclass of proteins and, together with actin, microtubules and intermediate filaments, are considered the fourth component of the cytoskeleton. To perform this role, the septins tend to interact with each other to form heterocomplexes, which can further polymerize into filaments. In order to understand the architecture and dynamics of septins, a structural and biophysical characterization of human septin 7 and its complexes with septins 3 and 9 were performed. Since septin 7 is single in its own group, it is irreplaceable and therefore present in all heterocomplexes. Toward understanding the molecular elements responsible for such unicity, two high-resolution structures of septin 7 GTPase domain complexed with GDP are presented. For the first time, it has been found that the Mg2+ cofactor is weakly coordinated (in relation to the patterns already described in the literature) and that the contact between the switches II at the G-interface (antiparallel β-bridge) appears to be related to the phenomenon of β3-stand slippage. In fact, the results indicate this phenomenon could be thought of as a way to discourage promiscuous interfaces. In addition, thermostability assays have shown that septin 3 and 9 end up decreasing the stability of their heterodimers with septin 7; a result that may be related to the filament dynamics. Due to this supposed weaker interaction, it has been speculated that this septins could perhaps have a greater flexibility in the composition of the filaments. On the other hand, the T282Y mutation inserted into septin 3 significantly increases the heterodimer thermostability. In the crystal structure of this complex, it was observed that this particular tyrosine establishes a hydrogen bond with the guanine ring and with septin 7; promoting the stabilization of the G-interface. Finally, in order to identify which NC-interface of the heterodimer constituted by septin 7 and 9 is responsible for its oligomerization to a tetramer, the dependence of this septins with the ionic strength was analyzed.

As xilanases (EC 3.2.1.8), enzimas produzidas por diversos organismos, são capazes de hidrolisar as ligações -1,4 da cadeia principal da xilana, o mais abundante polissacarídeo hemicelulósico da natureza. O grande potencial biotecnológico das xilanases consiste na sua aplicação nas etapas de branqueamento do papel, nas quais a xilana é hidrolisada sob condição de temperatura elevada para facilitar a remoção da lignina (substância responsável pela coloração), diminuindo a quantidade de compostos clorados utilizados nestas etapas. A termoestabilidade e a especificidade pela xilana são as propriedades responsáveis pelo grande interesse biotecnológico e comercial que as xilanases têm atraído. As xilanases mesofílica, XBC, de temperatura ótima 55ºC (produzida pela bactéria Bacillus circulans) e termofílica, XTL, de temperatura ótima 70ºC (produxida pelo fungo Thermomyces lanuginosus) foram estudadas comparativamente por simulação de dinâmica. Os sistemas foram modelados pelo campo de força GROMOS-96(43A1) e as simulações realizadas pelo programa GROMACS 3.2. O objetivo do trabalho é relacionar as diferenças estruturais, energéticas e dinâmicas com as diferentes termostabilidades exibidas por estas enzimas. Os estudos por simulação sugerem claramente a existência de dois grandes tipos de regiões nas enzimas xilanases XBC e XTL: uma conservada e de grande estabilidade, que é o domínio palma, e a outra que pode sofrer grande movimentação, no caso o domínio polegar. Uma movimentação do tipo abre-fecha de dobradiça foi identificada. O monitoramento das ligações de hidrogênio inter/intramoleculares e pontes salinas ao longo do tempo e em função da temperatura permitem explicar clara e detalhadamente as diferentes termoestabilidades exibidas por duas proteínas da mesma família que compartilham de uma estrutura tridimensional altamente semelhante. Foi possível identificar 14 resíduos carregados que estão presentes na XTL e ausentes na XBC, tais resíduos devem ser considerados sítios potenciais de mutação na XBC. De uma maneira geral, tanto na XBC quanto na XTL, a presença do substrato não altera as características de cada domínio/região mas confere estabilidade para o domínio polegar. Nenhuma diferença clara na afinidade pelo substrato foi detectada pelas interações intermoleculares proteína-substrato. / The enzymes xylanases (EC 3.2.1.8) are produced by several microorganisms and used to hydrolyze the -1,4 bonds of the xylan main chain, the most abundant hemicellulose in nature. The great biotechnological potential of the xylanases is due to its application in the pulp-bleaching processes when the xylan is hydrolyzed under high temperature condition to optimize the lignin removal. This procedure presents the advantage to reduce the amount of chlorine chemicals used in the pulp-bleaching process. The required properties of a biotechnologically useful xylanase include thermostability and high affinity for xylan. The mesophilic, XBC, (from Bacillus circulans) and thermophilic, XTL, (from Thermomyces lanuginosus) xylanases were studied by molecular dynamics simulations. The primary structures of these enzymes are almost completely different while the tertiary structures are identical. The objective of the study is to get some insight on the factors that are responsible for the xylanase thermostability. The systems were modeled by the GROMOS96-(43A1) force field and the molecular dynamic simulations were performed by the GROMACS 3.2 package in the temperature range from 25 to 80ºC. The results obtained with both xylanases were compared. The existence of two kinds of regions was identified in XBC and XTL: the first one conserved and highly stable is formed by the so-called palm and fingers domains. The second region exhibits large movements: this is the thumb domain. A kind of open-close motion was identified that maybe can facilitate the access of the xylane to the active center. The inter/intramolecular hydrogen bonds and salt bridges allow to explain at great length the thermostability differences between the two enzymes. It was possible to identify 14 charged residues present in the XTL with no similar in the XBC: such residues must be considered outstanding mutation sites in XBC. In the presence of the substrate, the characteristics of each domain/region are not modified but the stability of the thumb domain is increased. No difference in the affinity for the substrate was detected between the xylanases and it can be suggested that the activation energies are similar. Two water molecules were found in the active site supporting the hydrolysis mechanisms proposed in the literature.

Os micro-organismos apresentam uma imensa diversidade genética e desempenham funções únicas e cruciais na manutenção de ecossistemas. Uma dessas funções é a produção de enzimas extracelulares, que ajudam na degradação da matéria orgânica e são cada vez mais procuradas e exploradas pela indústria. Essa propriedade aumenta a busca por enzimas que possam ser utilizadas nos diversos setores industriais com maior aproveitamento e baixo custo. A celulase pertence a essa classe de enzimas e é formada por um complexo multienzimático capaz de hidrolisar celulose por meio da quebra da ligação β,1-4. A partir dessa característica da celulase, foi realizada uma expressão heteróloga relacionada com a hidrólise da celulose em biblioteca metagenômica de solo da Caatinga. Foram realizados testes de produção enzimática por meio dos quais selecionamos os clones 283/A8 e 307/E11 como melhores produtores de endoglicanases. Com o objetivo de analisar a cinética de produção de celulases pelos clones, estes foram inoculados em diferentes fontes de celulose, pH e temperatura. A faixa ideal de pH foi 5,0 e de temperatura, 50º C, verificada para as enzimas Celulase Total, Endoglicanase e β-glicosidase. Quanto à termoestabilidade, as enzimas presentes mantiveram mais de 60% da atividade inicial após 2 horas de incubação a 50º C. O perfil de proteínas analisado por SDS-PAGE demonstrou que os clones secretam um conjunto de enzimas celulolíticas com 25 a 100 KDa, quando cultivado em farelo de trigo, e 30 a 60 KDa, quando cultivados em CMC. No ensaio de cromatografia para o clone 307/E11, foram selecionadas 5 frações que obtiveram melhores resultados na dosagem enzimática e testados frente ao pH e à temperatura. O resultado obtido foi que o complexo enzimático bruto, extraído do sobrenadante produzido pelo clone, possui melhor atividade frente ao pH e à temperatura do que as frações parcialmente purificadas. / Microorganisms are distinguished by a wide genetic diversity and they perform unique and crucial functions concerning the maintenance of ecosystems. One of those functions is the production of extracellular enzymes, which help in the degradation of organic matter and which are increasingly wanted and explored by industry. Such feature boosts the search of enzymes that can be exploited in several industrial sectors with improved full use and low cost. Cellulase belongs to such class of enzymes and it is composed of a multi-enzymatic complex which is able to hydrolyse cellulose through the breaking of the chemical bond β,1-4. Considering such attribute of the cellulase, a heterologous expression, related to cellulose hydrolysis in a metagenomic inventory of the soil of Caatinga, was realized. Tests of enzymatic production were performed, and through them, we could elect the clones 283/A8 and 307/E11 as the best endoglicanase producers. Those clones were inoculated in different cellulose sources, pH and temperature, so that we could analyse the kinetic of cellulase production between them. The ideal pH range was 5.0 and the ideal temperature range was 50º C (122º F), verified for the enzymes Total Cellulase, Endoglicanase and β-glucosidase. With regard to thermostability, the present enzymes kept more than 60% of the initial activity after 2 hours of incubation at 50º C (122º F). The proteins profile analysed with the help of SDS-PAGE proved that the clones secrete a group of cellulolytic enzymes with a weight average of 25 to 100 KDa, when cultivated in wheat bran, and of 30 to 60 KDa, when cultivated in CMC. Five fractions with the best results, regarding enzymatic dosage and tested before pH and temperature, were chosen by the chromatography research for the clone 307/E11. The achieved result proved that the raw enzymatic complex, extracted from the supernatant produced by the clone, develops a better activity before pH and temperature than the fractions partially purified.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2017-02-15T14:11:59Z No. of bitstreams: 1 Eldania Soares Ferreira.pdf: 610175 bytes, checksum: a86aa02558878a2dd4426bdde46c2a7c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T14:11:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eldania Soares Ferreira.pdf: 610175 bytes, checksum: a86aa02558878a2dd4426bdde46c2a7c (MD5) Previous issue date: 2015-11-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The meat products are subject to oxidative processes that promote the appearance of compounds harmful to consumer health such as cholesterol oxides and malondialdehyde, which are closely related to the onset of cardiovascular diseases and cancers, and are responsible for the deterioration of product. To minimize these processes the industry has used synthetic antioxidants such as butylhydroxytoluene, butylhydroxyanisole, BHT and BHA, however, these compounds have the disadvantage of being related to the promotion of cancer, in special lung. So the industry is looking for alternatives that provides protection to products without causing harm to human health, and carotenoids stand out because they are natural antioxidants that can guarantee protection to the product, in addition to enabling activities beneficial to health, especially protection from the action of free radicals, which participate in the startup process and development of various diseases. This study aimed to evaluate the thermal stability of the sheep meat fed the byproduct of annatto subjected to different thermal treatments. The experimental design was completely randomized in a 4x4 factorial scheme (four thermal treatments and four bixin concentrations in the flesh).The thermal treatments were: fresh, cooking, oven and frying, and were used for inclusion levels of the byproduct of annatto the diets provided the following concentrations of bixin: (1) no addition, (2) with addition of 0.056 mg (3) mg and 0.113 (4) 0.169 mg of bixin / kg of feed (dry matter basis). Samples were obtained from the cross section of the named commercial cut tenderloin. To determine the chemical and thermal stability, the following analyzes were performed: dry matter, crude protein, ether extract, thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), cholesterol and cholesterol oxides (COPs) in the meat. The heat treatment caused changes in the chemical composition of meat and the formation of reactive substances barbiturate acid (TBARS) (P <0.05). The bixin gave oxidative stability of fresh beef (P <0.05), indicating the effectiveness of its use in increasing life. However, the carotenoid was not effective to inhibit oxidation during heat treatments (P> 0.05). The concentration of COPs was high by heat treatment (P <0.05). The contents of 0.109 and 0.164 mg of bixin inhibit the formation of COPs (P <0.05). It is concluded that bixin does not alter the chemical composition of the lamb meat, and that heat treatments contribute to elevation of the meat constituents. The bixin was able to slow down the oxidative processes of sheep meat in natura. But does not give the same effect on handling meat. The heat treatments in combination with bixin promoted reduction of cholesterol in meat. / Os produtos cárneos são passíveis de processos oxidativos que promovem o aparecimento de compostos prejudiciais à saúde do consumidor, tais como os óxidos de colesterol e o malonaldeído, os quais estão intimamente relacionados com o aparecimento de doenças cardiovasculares e cânceres, além de serem responsáveis pela deterioração do produto. Para minimizar tais processos a indústria tem utilizado antioxidantes sintéticos, como o butilhidroxitolueno-BHT e o butilhidroxianisol-BHA, porém esses compostos apresentam o inconveniente de estarem relacionados à promoção de cânceres, em especial o de pulmão. Assim, a indústria vem procurando alternativas que confiram proteção aos produtos sem ocasionar danos à saúde humana, e os carotenoides se destacam pois são antioxidantes naturais que podem garantir a proteção ao produto, além de possibilitar atividades benéficas à saúde, em especial proteção contra a ação dos radicais livres, os quais participam dos processos de inicialização e desenvolvimento de diversas patologias. Com este estudo objetivou-se avaliar a termoestabilidade da carne de ovinos que receberam dietas contendo subproduto do urucum submetida a diferentes tratamentos térmicos. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado em esquema fatorial 4x4 (quatro tratamentos térmicos e quatro concentrações de bixina na carne). Os tratamentos térmicos foram: in natura, cozimento, forno e fritura, e foram utilizados níveis de inclusão do subproduto do urucum as dietas que proporcionaram as seguintes concentrações de bixina: (1) sem inclusão, (2) com inclusão de 0,056 mg, (3) de 0,113 mg e (4) de 0,169 mg de bixina/kg de ração (base na ma téria seca). As amostras foram obtidas a partir da secção transversal do corte comercial denominado de lombo. Para a determinação da composição química e estabilidade térmica, foram realizadas as seguintes analises: matéria seca, proteína bruta, extrato etéreo, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), colesterol e óxidos de colesterol (COPs) na carne. Os tratamentos térmicos promoveram alterações na composição química da carne e a formação de substâncias reativas ao ácido barbitúrico (TBARS) (P<0,05). A bixina conferiu estabilidade oxidativa à carne in natura (P<0,05), indicando a efetividade de seu uso no aumento da vida útil. Porém, o carotenoide não foi eficiente em inibir a oxidação durante tratamentos térmicos (P>0,05). A concentração dos COPs foi elevada pelos tratamentos térmicos (P<0,05). Os teores de 0,109 e 0,164 mg de bixina inibiram a formação dos COPs (P<0,05). Conclui-se que a bixina não altera a composição química da carne ovina, e que os tratamentos térmicos contribuem para elevação dos constituintes da carne. A bixina foi capaz de retardar os processos oxidativos da carne ovina in natura. Porém não atribui o mesmo efeito na carne processa. Os tratamentos térmicos em combinação com a bixina promoveram redução do colesterol na carne.

Os micro-organismos apresentam uma imensa diversidade genética e desempenham funções únicas e cruciais na manutenção de ecossistemas. Uma dessas funções é a produção de enzimas extracelulares, que ajudam na degradação da matéria orgânica e são cada vez mais procuradas e exploradas pela indústria. Essa propriedade aumenta a busca por enzimas que possam ser utilizadas nos diversos setores industriais com maior aproveitamento e baixo custo. A celulase pertence a essa classe de enzimas e é formada por um complexo multienzimático capaz de hidrolisar celulose por meio da quebra da ligação &beta;,1-4. A partir dessa característica da celulase, foi realizada uma expressão heteróloga relacionada com a hidrólise da celulose em biblioteca metagenômica de solo da Caatinga. Foram realizados testes de produção enzimática por meio dos quais selecionamos os clones 283/A8 e 307/E11 como melhores produtores de endoglicanases. Com o objetivo de analisar a cinética de produção de celulases pelos clones, estes foram inoculados em diferentes fontes de celulose, pH e temperatura. A faixa ideal de pH foi 5,0 e de temperatura, 50º C, verificada para as enzimas Celulase Total, Endoglicanase e &beta;-glicosidase. Quanto à termoestabilidade, as enzimas presentes mantiveram mais de 60% da atividade inicial após 2 horas de incubação a 50º C. O perfil de proteínas analisado por SDS-PAGE demonstrou que os clones secretam um conjunto de enzimas celulolíticas com 25 a 100 KDa, quando cultivado em farelo de trigo, e 30 a 60 KDa, quando cultivados em CMC. No ensaio de cromatografia para o clone 307/E11, foram selecionadas 5 frações que obtiveram melhores resultados na dosagem enzimática e testados frente ao pH e à temperatura. O resultado obtido foi que o complexo enzimático bruto, extraído do sobrenadante produzido pelo clone, possui melhor atividade frente ao pH e à temperatura do que as frações parcialmente purificadas. / Microorganisms are distinguished by a wide genetic diversity and they perform unique and crucial functions concerning the maintenance of ecosystems. One of those functions is the production of extracellular enzymes, which help in the degradation of organic matter and which are increasingly wanted and explored by industry. Such feature boosts the search of enzymes that can be exploited in several industrial sectors with improved full use and low cost. Cellulase belongs to such class of enzymes and it is composed of a multi-enzymatic complex which is able to hydrolyse cellulose through the breaking of the chemical bond &beta;,1-4. Considering such attribute of the cellulase, a heterologous expression, related to cellulose hydrolysis in a metagenomic inventory of the soil of Caatinga, was realized. Tests of enzymatic production were performed, and through them, we could elect the clones 283/A8 and 307/E11 as the best endoglicanase producers. Those clones were inoculated in different cellulose sources, pH and temperature, so that we could analyse the kinetic of cellulase production between them. The ideal pH range was 5.0 and the ideal temperature range was 50º C (122º F), verified for the enzymes Total Cellulase, Endoglicanase and &beta;-glucosidase. With regard to thermostability, the present enzymes kept more than 60% of the initial activity after 2 hours of incubation at 50º C (122º F). The proteins profile analysed with the help of SDS-PAGE proved that the clones secrete a group of cellulolytic enzymes with a weight average of 25 to 100 KDa, when cultivated in wheat bran, and of 30 to 60 KDa, when cultivated in CMC. Five fractions with the best results, regarding enzymatic dosage and tested before pH and temperature, were chosen by the chromatography research for the clone 307/E11. The achieved result proved that the raw enzymatic complex, extracted from the supernatant produced by the clone, develops a better activity before pH and temperature than the fractions partially purified.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-27Bitstream added on 2014-06-13T20:04:36Z : No. of bitstreams: 1 freitas_pm_dr_rcla.pdf: 670514 bytes, checksum: 22df87c8cdf056a03825df30dc778c89 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O fungo Rhizomucor pusillus A 13.36, quando cultivado por fermentação em estado sólido utilizando farelo de algodão como fonte de carbono por 72 horas, produziu altos níveis de poligalacturonase (18,6U/g). Essa enzima apresentou atividade máxima em pH 5,5 e em 55oC. A poligalacturonase bruta apresentou estabilidade na faixa de pH entre 4,5 e 6,5, com uma atividade residual de 91,3% no pH 6,5, e também até 70oC por 1h, com atividade residual de 80% nas temperaturas de 55 a 60oC. Esta enzima foi purificada por concentração e uma combinação de procedimentos de gel filtração e cromatografia de troca-iônica. A massa molecular da enzima foi 53,7kDa. A focalização isoelétrica mostrou uma única banda cujo ponto isoelétrico (pI) foi 3,8. A atividade máxima da enzima purificada também ocorreu em pH 5,5 e a 55oC. A enzima purificada foi estável na faixa de pH 4,5 a 6,5, com atividade residual na faixa de 80 a 100%, e também até 70oC por 1h, com atividade residual de 100% nas temperaturas de 55 a 60oC. A enzima purificada foi totalmente inibida por Ca2+, Cu2+, Hg2+ e 80% inibida por Fe2+ e Ag+. Mg2+ estimulou a atividade da poligalacturonase em 100%. Entre os substratos avaliados, a pectina de citrus (D.E. 92%) foi o que mais estimulou a ação da enzima. A afinidade por pectinas de alta esterificação e a ausência de atividade quando o ácido poligalacturônico foi usado como substrato, indica que a enzima purificada é uma polimetilgalacturonase. Os resultados obtidos pela cromatografia de papel demonstraram que a polimetilgalacturonase purificada possui o modo de clivagem endo/exo misto. O Km com pectina de citrus foi 10,78mg mL-1 e a Vmax foi 2379,04μmolmin-1mg-1. As possíveis aplicações desta enzima incluem composição de detergentes, processamento têxtil e de fibras de celulose, degradação ou modificação de material vegetal, aditivo... / Rhizomucor pusillus A 13.36 produced high levels of polygalacturonase (18.6U/g) in solid state fermentation in medium composed by cotton bran for 72 hours. This enzyme showed maximal activity at pH 5.5 and 55oC. Crude polygalacturonase was stable from pH 4.5 to 6.5, with remaining activity of 91,3% at pH 6.5, and stable until 70oC for 1h, with remaining activity of 80% at 55-60oC. This enzyme was purified by concentration and a combination of gel filtration and ion exchange chromatographic procedures. The molecular mass of the enzyme was 53.7kDa. Isoelectric focusing showed a single band with an isoelectric point (pI) of 3.8. The purified enzyme also showed maximum activity at pH 5.5 and 55oC. The purified enzyme was stable from pH 4.5 to 6.5, with remaining activity range of 80 to 100%, and stable until 70oC for 1h, with remaining activity of 100% at 55-60oC. The purified enzyme was totally inhibited by Ca2+, Cu2+, Hg2+ and 80% inhibited by Fe2+ and Ag+. Mg2+ increased poligalacturonase activity in 100%. Citrus pectin (D.E. 92%) was found to be the preferred substrate among the different substrates tested in the enzyme assay. The affinity for high pectin esterification and the lack of activity when polygalacturonic acid was used as substrate, indicates that the enzyme is a polymethylgalacturonase. The results obtained by paper chromatography showed that the purified polymethylgalacturonase has the mixed endo/exo mode of cleavage. The Km with citrus pectin was 10.78mg mL-1 and the Vmax was 2379.04μmolmin-1mg- 1. The possible applications of this enzyme include the composition of detergents, textile and cellulosic fiber processing, degradation or modification of plant material, animal feed additive and wine and juice processing.