Orientador: Anita Jocelyne Marsaioli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T15:53:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chen_LuShi_D.pdf: 1749829 bytes, checksum: aa7f95ee1b7db09369cb88541ee02c93 (MD5) Previous issue date: 2006 / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientador: Anita Jocelyne Marsaioli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T20:13:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_MariaLairSaboiadeOliveira_M.pdf: 6354441 bytes, checksum: 7cd17cb17f36613aa4366697163fbb5a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O uso de catalisadores biológicos é importante na academia e na indústria, pois une o ecologicamente correto com o ecologicamente viável. Assim, a busca por novas rotas reacionais viáveis e menos poluentes se enquadra no contexto da química verde, onde o ambiente e os rejeitos são levados em consideração. Com base nestes princípios o presente trabalho visa avaliar o perfil enzimático de micro-organismos provenientes de rejeitos de mineração da Mina do Sossego (Canaã dos Carajás ¿ PA), pertencente à "VALE". Após o isolamento e preservação, as cepas foram caracterizadas por espectrometria de massas, com a técnica MALDI-TOF, onde foram encontradas bactérias dos gêneros Pseudomonas sp., Bacilus sp., Acinetobacter sp., Delfitia sp. e Escherichia sp. As atividades enzimáticas foram avaliadas através de uma triagem rápida e eficiente (HTS, high throughput screening) utilizando sondas fluorogênicas não comerciais baseadas na umbeliferona. Dos 228 micro-organismos isolados, 156 tiveram suas atividades enzimáticas avaliadas das quais 70 apresentaram atividade para esterases, 80 para lipases, 11 para epóxi-hidrolases e 53 para mono-oxigenases. Ainda com base no princípio da triagem enzimática de alto desempenho, foram sintetizadas sondas fluorogênicas quirais e um composto competidor para implementação de uma metodologia conhecida como Quick-E. Esta metodologia visa uma avaliação rápida da enantiosseletividade de esterases em células íntegras através de medidas das velocidades iniciais das biorreações com as sondas fluorogênicas quirais avaliadas separadamente / Abstract: Biocatalysts are important in academia and industry joining the ecological friendly to the ecological safe and efficient processes. Thus, the search for new synthetic routes and reactions producing less hazardous residues fits into the principles of green chemistry as environment and residues are taken into consideration. Based on these principles, present study aims at the enzymatic profiling of microorganisms (156 strains) from cooper mine (Sossego¿s mine, Canaã dos Carajás- PA), belonging to VALE. After isolation (228 microorganisms) and preservation, the strains were characterized by mass spectrometry (MALDI-TOF, 62 strains), being characterized bacterias Pseudomonas sp., Bacilus sp., Acinetobacter sp., Delfitia sp. and Escherichia sp.. The enzymatic activities were evaluated by a high throughput screening using fluorogenic probes based on umbelliferone. Outstanding enzymatic activities of these 156 micro-organisms were: esterases (70), lipases (80), epoxy hydrolases (11) and monooxygenases (53). Additionally the implementation of a novel Quick-E methodology with chiral fluorogenic probes and a competitor will allow the rapid evaluation of esterases enantioselectivities in whole cells by measuring inicial rates of bioreactions in micro scale reactions / Mestrado / Quimica Organica / Mestra em Química

Orientador: Anita Jocelyne Marsaioli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T09:33:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_BrunaZucolotoda_M.pdf: 3730198 bytes, checksum: aee2e21aa8a8998b409bff4636299519 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A versatilidade enzimática foi abordada nesta dissertação desde a triagem de microorganismos para a seleção de biocatalisadores adequados, e estudos de interações intermoleculares presentes em sistemas complexos de promiscuidade enzimática, até avaliação da inibição de enzimas relacionadas a ocorrência de diversas enfermidades. As triagens enzimáticas de micro-organismos isolados de água de drenagem de mina de prospecção de cobre permitiram a identificação de hidrolases e monoxigenases, sendo que as cepas de bactérias que apresentaram as melhores atividades oxidativas mostraram-se promissoras para oxidação de diversas classes de sulfetos, em ensaios de biocatálise convencional. A atuação promíscua de lipases foi avaliada frente a oxidação de cetonas cíclicas em meio orgânico, e as interações intermoleculares deste sistema foram estudadas por RMN, onde foi observado características de um sistema organizado em micelas reversas. A partir destas evidências, foi proposto que a condição necessária para a reação enzimática é o confinamento da enzima num ambiente aquoso restrito limitado por uma barreira molecular de ácido graxo. Finalmente a inibição da atividade enzimática de proteína tirosina fosfatases foi avaliada com implementação de uma metodologia fluorimétrica rápida e eficiente. Logo, este trabalho apresentou uma visão ampla no campo da enzimologia com o emprego de biocatalisadores, sejam eles enzimas isoladas ou células íntegras, em estudos relacionados a aspectos químicos, bioquímicos e terapêuticos das enzimas / Abstract: In this thesis the enzymatic versatility was evaluated in microorganisms selecting specific biocatalysts, in studies of intermolecular interactions of complex systems focusing enzyme promiscuity, and last in enzyme inhibition related to the occurrence of various diseases. The enzymatic screening of microorganisms isolated from copper mine water drainage led to the identification of hydrolases and monooxygenases, and bacterial strains with relevant oxidative activities were further investigated in larger scale oxidation of several sulfides. The promiscuous activity of lipases was evaluated in organic medium catalyzing the oxidation of cyclic ketones. The supramolecular interactions involved in these reactions were studied by NMR, revealing the presence of reverse micelles in a highly organized system. Therefore confinement of the enzyme in a restricted aqueous environment limited by a narrow molecular barrier of fatty acids in an organic medium is the necessary condition for this enzymatic reaction to occur. Finally, inhibition of enzymatic activity of protein tyrosine phosphatases was assessed with the implementation of a quick and efficient fluorimetric method. The data presented herewith provide a broad vision of enzyme application, as isolated enzymes or whole cells, in studies addressing chemical, biochemical and therapeutic issues / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

A metagenômica trouxe novas perspectivas ao estudo de comunidades microbianas no ambiente, permitindo explorar tanto a diversidade taxonômica de microrganismos ainda não-cultivados, como o acesso direto a genes e vias metabólicas. Neste trabalho, foram construídas bibliotecas metagenômicas a partir de amostras de sedimentos de mangue da Baía de Guanabara (RJ), impactadas com hidrocarbonetos de petróleo e metais pesados. Proteobacteria (33,3%), bactérias afiliadas a redutoras-de-sulfato (29,7%) e Firmicutes (20%) representaram os grupos principais nas amostras ambientais, baseado em análises filogenéticas de rDNA 16S, ao passo que isolamentos seletivos utilizando diesel e naftaleno permitiram a recuperação preferencial de delta-Proteobacteria e actinomicetos. Bibliotecas metagenômicas dos sedimentos enriquecidos com óleo diesel, com insertos entre 25 e 35 Kb clonados em fosmídeos, foram triadas para detecção de genes catabólicos de monoxigenases (alkB1) e expressão de epóxido-hidrolases, esterases, lipases e monoxigenases em ensaios de alto desempenho (HTS, high throughput screening). Clones reativos a alkB1 foram detectados, porém não foram funcionais nas condições de HTS testadas. Nas bibliotecas de fosmídeos triadas, vários clones apresentaram atividade enzimática, sendo que dois apresentaram atividade de lipase-esterase com alta seletividade, elevada taxa de conversão de substratos e excesso enantiomérico (ee >99%). Os resultados de HTS comprovaram a eficiência do uso da clonagem direta de DNA ambiental na expressão de vias metabólicas de interesse com potencial de aplicação biotecnológica. / Metagenomics brought a new perspective to the study of microbial communities in the environment, enabling access to the taxonomic diversity of uncultured microorganisms, as well as direct access to genes and metabolic pathways. In the current study, metagenomic libraries were constructed from mangrove sediment samples of the Guanabara Bay (RJ, Brazil), impacted with oil hydrocarbons and heavy metals. Proteobacteria (33.3%), sulfate-reducing affiliated bacteria (29.7%) and Firmicutes (20%) represented the main groups in the environmental samples based upon 16S rDNA phylogenetic analysis, whereas selective isolation using diesel and naphtalene yielded delta-Proteobacteria and actinomycetes. Metagenomic libraries of diesel-enriched sediment samples, with 25 to 35 Kb fosmid inserts, were screened for detecting monooxigenase genes (alkB1) and expression of epoxide hydrolases, esterases, lipases and monooxigenases in high throughput screening (HTS) assays. Clones reactive to the alkB1 probe were detected, but were not functional under the HTS conditions used. Several functional clones were detected in the clone library, and two showed lipase-esterase activity with high rates of substrate conversion and enantiomeric ratio (ee >99%). The results obtained on HTS showed the efficiency of the direct cloning of environmental DNA for the expression of metabolic pathways with potential biotechnological application.

A metagenômica trouxe novas perspectivas ao estudo de comunidades microbianas no ambiente, permitindo explorar tanto a diversidade taxonômica de microrganismos ainda não-cultivados, como o acesso direto a genes e vias metabólicas. Neste trabalho, foram construídas bibliotecas metagenômicas a partir de amostras de sedimentos de mangue da Baía de Guanabara (RJ), impactadas com hidrocarbonetos de petróleo e metais pesados. Proteobacteria (33,3%), bactérias afiliadas a redutoras-de-sulfato (29,7%) e Firmicutes (20%) representaram os grupos principais nas amostras ambientais, baseado em análises filogenéticas de rDNA 16S, ao passo que isolamentos seletivos utilizando diesel e naftaleno permitiram a recuperação preferencial de delta-Proteobacteria e actinomicetos. Bibliotecas metagenômicas dos sedimentos enriquecidos com óleo diesel, com insertos entre 25 e 35 Kb clonados em fosmídeos, foram triadas para detecção de genes catabólicos de monoxigenases (alkB1) e expressão de epóxido-hidrolases, esterases, lipases e monoxigenases em ensaios de alto desempenho (HTS, high throughput screening). Clones reativos a alkB1 foram detectados, porém não foram funcionais nas condições de HTS testadas. Nas bibliotecas de fosmídeos triadas, vários clones apresentaram atividade enzimática, sendo que dois apresentaram atividade de lipase-esterase com alta seletividade, elevada taxa de conversão de substratos e excesso enantiomérico (ee >99%). Os resultados de HTS comprovaram a eficiência do uso da clonagem direta de DNA ambiental na expressão de vias metabólicas de interesse com potencial de aplicação biotecnológica. / Metagenomics brought a new perspective to the study of microbial communities in the environment, enabling access to the taxonomic diversity of uncultured microorganisms, as well as direct access to genes and metabolic pathways. In the current study, metagenomic libraries were constructed from mangrove sediment samples of the Guanabara Bay (RJ, Brazil), impacted with oil hydrocarbons and heavy metals. Proteobacteria (33.3%), sulfate-reducing affiliated bacteria (29.7%) and Firmicutes (20%) represented the main groups in the environmental samples based upon 16S rDNA phylogenetic analysis, whereas selective isolation using diesel and naphtalene yielded delta-Proteobacteria and actinomycetes. Metagenomic libraries of diesel-enriched sediment samples, with 25 to 35 Kb fosmid inserts, were screened for detecting monooxigenase genes (alkB1) and expression of epoxide hydrolases, esterases, lipases and monooxigenases in high throughput screening (HTS) assays. Clones reactive to the alkB1 probe were detected, but were not functional under the HTS conditions used. Several functional clones were detected in the clone library, and two showed lipase-esterase activity with high rates of substrate conversion and enantiomeric ratio (ee >99%). The results obtained on HTS showed the efficiency of the direct cloning of environmental DNA for the expression of metabolic pathways with potential biotechnological application.