O Complexo Burkholderia cepacia (CBc) é um grupo de 17 espécies intimamente relacionadas que estão associadas à deterioração pulmonar e aumento da mortalidade em pacientes com Fibrose Cística (FC). Essas espécies variam entre si em relação à prevalência, quadros clínicos e virulência. Pouco é conhecido em relação ao perfil de resistência aos antimicrobianos. Uma vez estabelecida a infecção, a abordagem terapêutica e as medidas de controle atualmente adotadas são baseadas no CBc, sem considerar cada espécie em particular. O objetivo deste estudo foi determinar a prevalência das espécies do CBc em pacientes atendidos em dois centros de referência no Rio de Janeiro, bem como estabelecer perfis de resistência a antimicrobianos e avaliar a diversidade molecular entre as espécies. Cem amostras do CBc isoladas de 38 pacientes com FC no período de janeiro de 2010 a fevereiro de 2012 foram identificadas por métodos fenotípicos e pelo sequenciamento do gene recA. As CIMs para amicacina, aztreonam, ceftazidima, trimetoprim/sulfametoxazol e tobramicina foram determinadas por microdiluição e a genotipagem das espécies foi realizada por PFGE com a enzima SpeI. B. vietnamiensis (44%) foi a espécie mais prevalente, seguida de B. cenocepacia IIIA (36%), B. multivorans (10%), B. cenocepacia IIIB (1%) e B. stabilis (1%). Cinco por cento das amostras não foram identificadas. B. vietnamiensis foi identificada em mais da metade dos pacientes (58,3%). Foram observadas diferenças no perfil de susceptibilidade entre as espécies do CBc. B. cenocepacia IIIA foi a espécie que apresentou as maiores taxas de resistência aos antimicrobianos, sobretudo para trimetoprim/ sulfametoxazol (80,5%), principal antimicrobiano utilizado no tratamento de infecções causadas pelo CBc. Amostras com perfis MDR ocorreram em todas as espécies, destacando-se o perfil A, resistente simultaneamente aos cinco antimicrobianos, observado em 58,8% das amostras de B.cenocepacia IIIA. A análise do polimorfismo genético mostrou que, apesar de B. vietnamiensis ter sido a espécie mais prevalente, a ocorrência de nove grupos clonais sugere que a aquisição dessas cepas tenha se dado a partir de uma fonte ambiental comum. Para B. cenocepacia IIIA, 52,9% das amostras foram atribuídas a um mesmo grupo clonal (BcA), compartilhado entre nove pacientes atendidos em um mesmo centro de referência. Oitenta por cento dessas amostras apresentaram ainda resistência a todos os antimicrobianos testados. Os dados mostram que, mesmo com o emprego de técnicas moleculares, é difícil a identificação do CBc em nível de espécie; que B. cenocepacia IIIA é caracterizada por índices de resistência superiores às outras espécies e que a transmissão cruzada entre os indivíduos aponta para a necessidade do estabelecimento de medidas de vigilância do CBc nos centros de referência. / The Burkholderia cepacia complex (BCC) is a group of 17 closely related species that are associated with pulmonary deterioration and increased mortality in patients with Cystic Fibrosis (CF). These species differ from each other in prevalence, clinical status and virulence. Little is known about the profile of antimicrobial resistance. Once the infection, the therapeutic approach and the control measures currently adopted are based on BcC, without considering each particular species. The aim of this study was to determine the prevalence of BcC species in patients from two reference centers in Rio de Janeiro, as well as establishing antimicrobial resistance profiles and assess the molecular diversity among them. One hundred samples of BcC isolates from 38 CF patients from January 2010 to February 2012 were identified by phenotypic methods and by sequencing the recA gene. The MIC for amikacin, aztreonam, ceftazidime, trimethoprim /sulfamethoxazole and tobramycin were determined by microdilution species and genotyping was carried out by PFGE with the enzyme SpeI. B. vietnamiensis (44%) was the most prevalent species, followed by B. cenocepacia IIIA (36%), B. multivorans (10%), B. cenocepacia IIIB (1%) and B. stabilis (1%). Five percent of the samples were not identified. B. vietnamiensis was identified in over half of patients (58.3%). There were differences in susceptibility profiles among BcC species. B. cenocepacia IIIA showed the highest rates of antimicrobial resistance, particularly to trimethoprim/ sulfamethoxazole (80.5%), primary antimicrobial used to treat infections caused by BcC. Samples with MDR profiles were observed for all species, highlighting the profile A, simultaneously resistant to five antibiotics, observed in 58.8% of B.cenocepacia IIIA samples. The analysis of genetic polymorphism showed that despite B. vietnamiensis was the most prevalent species, the occurrence of nine clonal groups suggests that these strains acquisition has taken place from a common environmental source. For B. cenocepacia IIIA, 52.9% of the samples were assigned to the same clonal group (BcA), shared among nine patients treated at a single referral center. Eighty percent of these samples also showed resistance to all antimicrobials tested. The data show that, even with the use of molecular techniques, the identification of BcC on species level is difficult; that B. cenocepacia IIIA is characterized by higher levels of resistance to other species and that the cross transmission between individuals points to the need for the establishment of BcC surveillance in reference centers.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os biossurfactantes são compostos anfipáticos capazes de exibir uma variedade de propriedades tensoativas que, entre outras funções, auxiliam os micro-organismos a solubilizar e degradar substratos hidrofóbicos. Nos últimos anos, os biossurfactantes têm sido investigados como possíveis substitutos para os surfactantes sintéticos, especialmente por possuírem vastas aplicações ambientais. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi caracterizar o biossurfactante produzido pela bactéria Pseudomonas cepacia CCT6659 cultivada em 2% de óleo de soja residual e 2% de milhocina e aplicar a biomolécula na remediação de solo contaminado por derivados de petróleo. O biossurfactante foi inicialmente produzido, isolado e submetido à técnica de Cromatografia em Camada Delgada, sendo classificado como uma biomolécula predominantemente hidrofóbica e aniônica contendo lipídeos e carboidratos nas proporções de 75 e 25%, respectivamente. A caracterização por Ressonância Magnética Nuclear (1H e 13C NMR) revelou a presença de grupos carbonílicos, olefínicos e alifáticos, tipicamente observados em espectros de lipídeos. Experimentos de biodegradação foram posteriormente conduzidos em solo contaminado com compostos orgânicos hidrofóbicos coletado de uma antiga região portuária na presença de um consórcio autóctone. As amostras de solo, enriquecidas inicialmente com melaço de cana, foram submetidas aos seguintes tratamentos: condição 1 solo + células bacterianas, condição 2 solo + biossurfactante, condição 3 solo + células bacterianas + biossurfactante, condição 4 solo sem adição de células e biossurfactante (controle). Os resultados obtidos demonstraram 83% de degradação dos contaminantes na presença de ambos surfactante e micro-organismo produtor (condição 3) após os primeiros dez dias de experimento, enquanto que percentuais de degradação acima de 95% foram observados nas condições 1, 2 e 3 entre 35 e 60 dias. Os resultados obtidos demonstram o potencial do biosssurfactante e de seu micro-organismo produtor como coadjuvantes dos processos de remediação em solos contaminados com derivados de petróleo. / Biosurfactants are amphipathic compounds capable of displaying a variety of surface-active properties that, among other functions, assist microorganisms that degrade and solubilize hydrophobic substrates. In recent years, the biosurfactants have been investigated as possible replacements for synthetic surfactants, especially because they have large environmental applications. In this sense, the bacterium Pseudomonas cepacia CCT6659 cultured with 2% soybean waste frying oil and 2% corn steep liquor as substrates produced a biosurfactant with potential to be applied in bioremediation of soils. Firstly, the biosurfactant was produced, isolated and submitted to Thin Layer Chromatography, being classified as an anionic biomolecule with lipid and carbohydrate combination of 75 and 25% respectively. The characterization by proton nuclear magnetic resonance (1H and 13C NMR) revealed the presence of carbonyl, olefinic and aliphatic groups, being observed typical spectra of lipids. Four sets of biodegradation experiments were carried out with a soil contaminated by hydrophobic organic compounds amended with sugar cane molasses in the presence of indigenous consortium as follows: set 1 soil + bacterial cells, set 2 soil + biosurfactant, set 3 soil + bacterial cells + biosurfactant, set 4 soil without bacterial cells and biosurfactant (control). Interestingly, when biosurfactant and bacterial cells were used (set 3), significant oil biodegradation activity occurred (83%) in the first ten days of experiments, while maximum degradation of the organic compounds (above 95%) was observed in sets 1 , 2 and 3 between 35 and 60 days. It is evident from the results that the biosurfactant alone or its producer specie is capable of promoting biodegradation to a large extent.

O Complexo Burkholderia cepacia (CBc) é um grupo de 17 espécies intimamente relacionadas que estão associadas à deterioração pulmonar e aumento da mortalidade em pacientes com Fibrose Cística (FC). Essas espécies variam entre si em relação à prevalência, quadros clínicos e virulência. Pouco é conhecido em relação ao perfil de resistência aos antimicrobianos. Uma vez estabelecida a infecção, a abordagem terapêutica e as medidas de controle atualmente adotadas são baseadas no CBc, sem considerar cada espécie em particular. O objetivo deste estudo foi determinar a prevalência das espécies do CBc em pacientes atendidos em dois centros de referência no Rio de Janeiro, bem como estabelecer perfis de resistência a antimicrobianos e avaliar a diversidade molecular entre as espécies. Cem amostras do CBc isoladas de 38 pacientes com FC no período de janeiro de 2010 a fevereiro de 2012 foram identificadas por métodos fenotípicos e pelo sequenciamento do gene recA. As CIMs para amicacina, aztreonam, ceftazidima, trimetoprim/sulfametoxazol e tobramicina foram determinadas por microdiluição e a genotipagem das espécies foi realizada por PFGE com a enzima SpeI. B. vietnamiensis (44%) foi a espécie mais prevalente, seguida de B. cenocepacia IIIA (36%), B. multivorans (10%), B. cenocepacia IIIB (1%) e B. stabilis (1%). Cinco por cento das amostras não foram identificadas. B. vietnamiensis foi identificada em mais da metade dos pacientes (58,3%). Foram observadas diferenças no perfil de susceptibilidade entre as espécies do CBc. B. cenocepacia IIIA foi a espécie que apresentou as maiores taxas de resistência aos antimicrobianos, sobretudo para trimetoprim/ sulfametoxazol (80,5%), principal antimicrobiano utilizado no tratamento de infecções causadas pelo CBc. Amostras com perfis MDR ocorreram em todas as espécies, destacando-se o perfil A, resistente simultaneamente aos cinco antimicrobianos, observado em 58,8% das amostras de B.cenocepacia IIIA. A análise do polimorfismo genético mostrou que, apesar de B. vietnamiensis ter sido a espécie mais prevalente, a ocorrência de nove grupos clonais sugere que a aquisição dessas cepas tenha se dado a partir de uma fonte ambiental comum. Para B. cenocepacia IIIA, 52,9% das amostras foram atribuídas a um mesmo grupo clonal (BcA), compartilhado entre nove pacientes atendidos em um mesmo centro de referência. Oitenta por cento dessas amostras apresentaram ainda resistência a todos os antimicrobianos testados. Os dados mostram que, mesmo com o emprego de técnicas moleculares, é difícil a identificação do CBc em nível de espécie; que B. cenocepacia IIIA é caracterizada por índices de resistência superiores às outras espécies e que a transmissão cruzada entre os indivíduos aponta para a necessidade do estabelecimento de medidas de vigilância do CBc nos centros de referência. / The Burkholderia cepacia complex (BCC) is a group of 17 closely related species that are associated with pulmonary deterioration and increased mortality in patients with Cystic Fibrosis (CF). These species differ from each other in prevalence, clinical status and virulence. Little is known about the profile of antimicrobial resistance. Once the infection, the therapeutic approach and the control measures currently adopted are based on BcC, without considering each particular species. The aim of this study was to determine the prevalence of BcC species in patients from two reference centers in Rio de Janeiro, as well as establishing antimicrobial resistance profiles and assess the molecular diversity among them. One hundred samples of BcC isolates from 38 CF patients from January 2010 to February 2012 were identified by phenotypic methods and by sequencing the recA gene. The MIC for amikacin, aztreonam, ceftazidime, trimethoprim /sulfamethoxazole and tobramycin were determined by microdilution species and genotyping was carried out by PFGE with the enzyme SpeI. B. vietnamiensis (44%) was the most prevalent species, followed by B. cenocepacia IIIA (36%), B. multivorans (10%), B. cenocepacia IIIB (1%) and B. stabilis (1%). Five percent of the samples were not identified. B. vietnamiensis was identified in over half of patients (58.3%). There were differences in susceptibility profiles among BcC species. B. cenocepacia IIIA showed the highest rates of antimicrobial resistance, particularly to trimethoprim/ sulfamethoxazole (80.5%), primary antimicrobial used to treat infections caused by BcC. Samples with MDR profiles were observed for all species, highlighting the profile A, simultaneously resistant to five antibiotics, observed in 58.8% of B.cenocepacia IIIA samples. The analysis of genetic polymorphism showed that despite B. vietnamiensis was the most prevalent species, the occurrence of nine clonal groups suggests that these strains acquisition has taken place from a common environmental source. For B. cenocepacia IIIA, 52.9% of the samples were assigned to the same clonal group (BcA), shared among nine patients treated at a single referral center. Eighty percent of these samples also showed resistance to all antimicrobials tested. The data show that, even with the use of molecular techniques, the identification of BcC on species level is difficult; that B. cenocepacia IIIA is characterized by higher levels of resistance to other species and that the cross transmission between individuals points to the need for the establishment of BcC surveillance in reference centers.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2016-11-28T12:42:51Z No. of bitstreams: 1 Walkiria Alves da Silva.pdf: 874748 bytes, checksum: 5da61c26a69ee185c1ff223877497242 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-28T12:42:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Walkiria Alves da Silva.pdf: 874748 bytes, checksum: 5da61c26a69ee185c1ff223877497242 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / The onion is the third vegetable in economic importance on the world, with emphasis on Brazil as one of the most economically important vegetable, both by the volume and the income produced. This culture can be affected by various diseases, especially the scale rot, caused by bacteria of the Burkholderia cepacia complex. In an attempt to determine the favorable conditions for the development of epidemics, the knowledge of host-pathogen-environment interaction is essential. Thus, the appropriate inoculum concentration, the temperature range, the period of humidification exposure and the age, which the plant host becomes more susceptible to the establishment of high levels of disease, should be identified for each host-pathogen association. Although these epidemiological characteristics are the key factors for infection and subsequent development of rot in scale, there is no consistent information about the influence of these parameters on the behavior of the disease. Therefore, this study aimed to select and identify six isolates of B. cepacia complex, and determine the in vitro temperature, evaluate the effect of the inoculum concentration, temperature, presence and exposure to moisture chamber and the age of the bulbs in the severity of scale rot onion. Through Bayesian inference, the isolates CRMB31, and CRMB109 CRMB259 were identified as B. cenocepacia, while the isolates CRMB76, and CRMB199 CRMB222 were identified as B. arboris. The optimum temperature for in vitro growth of the isolates B. cenocepacia was 30°C, while for the isolates of B. arboris was 28°C. The conditions that predispose the occurrence of rot severity scale at higher inoculum were load of 108 CFU/mL, together on a wetness of 48 h, temperature between 35 and 40°C and more young tissues. To our knowledge, this is the first study to determine the environmental factors favorable to the development of rot in onion scale. In addition, the information obtained in this study will be useful for understanding the epidemics of the rot in scale and will assist in the implementation of strategies to control the disease. / A cebola é a terceira hortaliça em importância econômica no mundo, tendo destaque no Brasil como uma das hortaliças economicamente mais importantes, tanto pelo volume produzido como pela renda gerada. Esta cultura pode ser acometida por várias doenças, destacando-se a podridão em escama causada por bactérias do complexo Burkholderia cepacia. Na tentativa de determinar as condições favoráveis ao desenvolvimento de epidemias, o conhecimento da interação patógeno-hospedeiro-ambiente é imprescindível. Assim sendo, a concentração de inóculo adequada, a faixa de temperatura, o período de exposição à umidificação e a idade em que a planta hospedeira se torna mais suscetível para o estabelecimento de altos níveis de doença devem ser definidos para cada associação patógeno-hospedeiro. Embora essas características epidemiológicas sejam fatores primordiais para infecção e posterior desenvolvimento da podridão em escama, não existem informações consistentes a respeito da influência desses parâmetros sobre o comportamento da doença. Portanto, o presente trabalho teve como objetivos selecionar e identificar seis isolados do complexo B. cepacia e determinar a temperatura in vitro, avaliar o efeito da concentração de inóculo, temperatura, presença e tempo de exposição à câmara úmida e idade dos bulbos na severidade da podridão em escama da cebola. Por meio de Inferência Bayesiana, os isolados CRMB31, CRMB109 e CRMB259 foram identificados como B. cenocepacia, enquanto os isolados CRMB76, CRMB199 e CRMB222 foram identificados como B. arboris. A temperatura ideal de crescimento in vitro para os isolados de B. cenocepacia foi de 30°C, enquanto para os isolados de B. arboris foi de 28°C. As condições que predispuseram a ocorrência de severidade da podridão em escama mais elevadas foram carga de inóculo de 108 UFC/mL, em conjunto com um período de molhamento de 48 h, temperaturas entre 35 e 40°C e tecidos mais novos. Para o nosso conhecimento, este é o primeiro estudo realizado para determinação dos fatores ambientais favoráveis ao desenvolvimento da podridão em escama da cebola. Além disso, as informações obtidas neste estudo serão úteis para o entendimento de epidemias da podridão em escama e auxiliarão a implementação de estratégias para o controle da doença.

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La fibrose kystique (FK) est une maladie génétique causée par la mutation du gène codant pour la protéine CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator). Celle-ci présente un défaut sur le canal à ions chlorure affectant ainsi entre autres la viscosité des muqueuses au niveau du système respiratoire. Cet environnement est alors propice aux colonisations bactériennes opportunistes sous la forme de biofilm. Burkholderia cepacia, bacille Gram-négatif mobile, multi-résistant aux antibiotiques et hautement transmissible, s'avère d'une extrême virulence pour les patients atteints de FK. Cette bactérie pathogène désigne en fait un ensemble de neuf souches rassemblées sous le nom de « complexe B. cepacia » (CBC). Au moins huit de ces neuf souches produisent un exopolysaccharide nommé Cepacian. Ceci est constitué d'un motif de répétition heptasaccharidique composé notamment de l'enchaînement α-D-Rhap-(1→4)-α-D-GlcpA. Le D-rhamnose (ou 6-deoxy-D-mannose) est un sucre rare et un composant de glycoconjugués des parois de bactéries pathogènes mais est absent chez l'homme. Ce dernier est donc un excellent candidat antigénique dans le cadre de la préparation d'un vaccin entièrement synthétique et spécifique. L'élaboration de celui-ci consiste en un activateur universel immunogénique peptidique (Tc-épitope) et/ou protéique (semi-synthétique) fonctionnalisé par une unité antigénique spécifique. Dans ce but, un tri-O-saccharide de constituant de LPS de B. cepacia et composé majoritairement de D-rhamnose, ainsi que des fragments du motif répétition de l'exopolysaccharide du CBC ont été synthétisés. Des méthodes de synthèses orthogonales ont été optimisées avec de hauts rendements sur les cinq types de sucres du CBC, spécifiquement le D-rhamnose, et l'acide glucuronique ainsi qu'une série de glycosylations. La synthèse linéaire en 18 étapes conduit à l'α-D-Rhap-(1→4 )-α-D-Galp-(1→3)-α-D-Rhap avec 11.3% de rendement global. La dernière étape sera la conjugaison de Tc-épitope par ce dernier afin d'obtenir un vaccin entièrement synthétique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Vaccin synthétique, T-cell épitope, Burkholderia cepacia, Fibrose kystique, Oligosaccharide, D-rhamnose, Complexe B. cepacia.

Universiẗat, Diss., 2000--Stuttgart.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2018-03-14T13:05:57Z No. of bitstreams: 1 Rita de Cassia Freire Soares da Silva.pdf: 22262452 bytes, checksum: 68105ddaa4b06db573208e3fc94b0a5f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-14T13:05:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rita de Cassia Freire Soares da Silva.pdf: 22262452 bytes, checksum: 68105ddaa4b06db573208e3fc94b0a5f (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Financiadora de Estudos e Projetos - Finep / The search for natural, biodegradable and less toxic compounds has stimulated the development of alternative products. Biosurfactants, microbiologically obtained molecules, have become an important strategy in obtaining compounds more compatible with the environment. In this sense, we evaluated the production, characterization and application of a biosurfactant obtained from Pseudomonas cepacia UCP 6659 in the removal of petroleum derivative in soils and waters. Initially, the cultivation conditions were statistically optimized through a central rotational compound design (CCRD) regarding the influence of the variables culture time, inoculum concentration and rotation speed. The selected biosurfactant was characterized for the stability of the tensoactive and toxicological properties. Its production was investigated in a semi-industrial bioreactor of 50 L. The biosurfactant was formulated using three conservation methods and stored for 120 days. Subsequently, the biosurfactant was tested in the decontamination of petroleum derivatives and in bioremediation process. As results, the most significant levels selected by the DCCR were 250 rpm, 60h and inoculum of 1.5 %, reaching a surface tension of 27 mN/m, a yield of 8.0 g / L and a CMC of 600 mg / L. The chemical characterization (FTIR, 1H NMR and GC-MS) revealed its glycolipid and anionic nature. The biotensoativo presented efficient emulsifying activity in motor oil above 90 % and stability against extreme conditions (120°C, 12 % NaCl and pH of 2 to 12). The biosurfactant was non-toxic to microcrack Artemia salina and cabbage seeds (Brassica oleracea). With the increase of the scale of production, a concentration of 40.5 g / L in biosurfactant was reached, with a surface tension of 29 mN/m. The biosurfactant showed stability in all conservation methods, showing that it is economically feasible for large scale application, due to the low cost of obtaining the formulated product, estimated at around US$ 0.14-0.15 / L, and can be produced At a reduced cost compared to those commercially available on the world market. The biosurfactant demonstrated efficacy of up to 75 % recovery of residual oil from samples of oil-saturated sand, 81 % dispersion of petroderivative in sea water and recovery of 90 % of motor oil on solid surface. The formulated product reached 76.55 % oil removal, 84.5 % in sea stones, and promoted 70 % oil biodegradation in sea water. Therefore, the biosurfactant produced by P. cepacia presents potential for application in the petroleum industry and in the decontamination of petroderivatives in the environment. / A busca por compostos naturais, biodegradáveis e menos tóxicos tem estimulado o desenvolvimento de produtos alternativos. Os biossurfactantes, moléculas obtidas por via microbiológica, tornaram-se uma estratégia importante na obtenção de compostos mais compatíveis com o meio ambiente. Neste sentido, foram avaliadas a produção, caracterização e aplicação de um biossurfactante obtido de Pseudomonas cepacia UCP 6659 na remoção de derivado de petróleo em solos e águas. Inicialmente, as condições de cultivo foram estatisticamente otimizadas através de um delineamento composto central rotacional (CCRD) quanto à influência das variáveis tempo de cultivo, concentração do inóculo e velocidade de rotação. O biossurfactante selecionado foi caracterizado quanto à estabilidade das propriedades tensoativas e toxicológicas. Investigou-se sua produção em biorreator semi-industrial de 50 L. O biossurfactante foi formulado utilizando três métodos de conservação, sendo armazenado durante 120 dias. Posteriormente, o biossurfactante foi testado na descontaminação de derivados de petróleo e em processo de biorremediação. Como resultados, os níveis mais significativos selecionados pelo (DCCR) foram 250 rpm, 60h e inóculo de 1,5 %, alcançando uma tensão superficial de 27 mN/m, um rendimento de 8,0 g/L e uma CMC de 600 mg/L. A caracterização química (FTIR, 1H RMN e GC-MS) revelou sua natureza glicolipídica e aniônica. O biotensoativo apresentou eficiente atividade emulsificante em óleo de motor acima de 90 % e estabilidade frente a condições extremas (120°C, 12 % de NaCl e pH de 2 a 12). O biossurfactante foi atóxico ao microcrustáceo Artemia salina e as sementes de repolho (Brassica oleracea). Com o aumento de escala de produção foi alcançado uma concentração de 40,5 g/L em biossurfactante, com uma tensão superficial de 29 mN/m. O biossurfactante apresentou estabilidade em todos os métodos de conservação, demonstrando ser economicamente viável para aplicação em larga escala, devido ao baixo custo de obtenção do produto formulado, estimado em torno de US $ 0,14-0,15/L, podendo ser produzido a um custo reduzido em comparação aos comercialmente disponíveis no mercado mundial. O biossurfactante demonstrou eficácia de até 75 % na recuperação de óleo residual a partir de amostras de areia saturada com óleo, dispersão de 81 % de petroderivado em água do mar e recuperação de 90 % de óleo de motor em superfície sólida. O produto formulado atingiu uma remoção de óleo em solo de 76,55 %, 84,5 % em pedras marinhas, e promoveu uma biodegradação de óleo de 70 % em água do mar. Portanto, o biossurfactante produzido por P. cepacia apresenta potencial para aplicação na indústria de petróleo e na descontaminação de petroderivados no ambiente.

Burkholderia cepacia is a common soil bacterium of significance in agriculture and bioremediation. B. cepacia is also an opportunistic pathogen of humans causing highly communicable pulmonary infections in cystic fibrosis and immunocompromized patients. The pyrB gene encoding ATCase was cloned and ATCase was purified by the glutathione S-transferase gene fusion system. The ATCase in B. cepacia has been previously classified as a class A enzyme by Bethell and Jones. ATCase activity gels showed that B. cepacia contained a holoenzyme pyrBC complex of 550 kDa comprised of 47 kDa pyrB and 45 kDa pyrC subunits. In the course of purifying the enzyme, trimeric subunits of 140 kDa and 120 kDa were observed as well as a unique proteolysis of the enzyme. The 47 kDa ATCase subunits were cleaved to 40 kDa proteins, which still demonstrated high activity as trimers. The proteolysis site is between Ser74 and Val75 residues. To confirm this, we converted the Ser74 residue to an Ala and to an Arg by site-directed mutagenesis. After this primary sequence changed, the proteolysis of ATCase was not observed. To further investigate the characteristics of B. cepacia pyrB gene, a pyrB knock-out (pyrB-) was constructed by in vitro mutagenesis. In the assay, the 550 kDa holoenzyme and 140 kDa and 120 kDa trimers disappeared and were replaced with a previously unseen 480 kDa holoenzyme pyrB- strain. The results suggest that B. cepacia has two genes that encode ATCase. ATC1 is constitutive and ATC2 is expressed only in the absence of ATC1 activity. To check for the virulence of these two strains, a eukaryotic model virulence test was performed using Caenorhabditis elegans (C. elegans). The pyrB1+pyrB2+ (wild type) B cepacia killed the nematode but pyrB1-pyrB2+ B. cepacia had lost its virulence against C. elegans. This suggests that ATC1 (pyrB1) is involved in virulence in B.cepacia and ATC2 (pyrB2) is not.

Orientadores: Ranulfo Monte Alegre, Jorge Alberto Vieira Costa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-14T15:42:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Castiglioni_GabrielLuis_D.pdf: 2848307 bytes, checksum: 09e1e37498a764f275a4ed9afe996844 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os avanços biotecnológicos na produção industrial de lipases têm proporcionado sua aplicação nos diferentes setores. Este interesse se deve à capacidade destas enzimas catalisarem algumas reações, dentre elas a transesterificação. Esta reação é reversível e resulta em altos rendimentos a partir da otimização de parâmetros experimentais, tais como, temperatura, concentração do catalisador, razão molar álcool:óleo, entre outros. Um grande número de trabalhos voltados para a produção de biodiesel por via enzimática vem sendo feito devido às vantagens a ela associada. Tendo em vista estas observações, o presente trabalho teve por objetivo o estudo da produção de lipase microbiana e sua aplicação na síntese de biodiesel. As etapas envolvidas neste projeto foram: produção de lipase por diferentes microrganismos utilizando fermentação submersa e semi-sólida; uso de diferentes reatores e meios de cultivo; escolha e caracterização da lipase que melhor apresentou vantagens em relação à produtividade e à atividade de transesterificação; estudo de imobilização e reutilização da lipase em diferentes resinas hidrofóbicas e de troca iônica; estudo da influência do tempo de reação, temperatura, pH, concentração de água, etanol e enzima, além da adição de co-solvente, goma arábica e íons metálicos na síntese do biodiesel. Efeitos positivos nos experimentos foram verificados quando se adicionou KH2PO4 e água de maceração de milho no processo de produção de lipase pela Burkholderia cepacia. Esta cepa apresentou maior potencial de produção de lipase com atividade de transesterificação do óleo de soja e etanol comparada com os demais microrganismos estudados. A caracterização da lipase demonstrou que os melhores resultados foram a 37°C e pH 8,0, seguindo modelo de inativação enzimática de primeira ordem. A resina de poli(estireno-co-divinilbenzeno) com 35% de DVB juntamente com a Amberlit IRA-900 apresentaram maior potencial de imobilização e utilização para a síntese do biodiesel. Nos experimentos de transesterificação, as variáveis estudadas apresentaram efeito na respostas de síntese de biodiesel. Os melhores resultados encontrados foram: pH igual a 6,0, temperatura em ttorno de 50ºC, uso de éter de petróleo como co-solvente, concentração de etanol próxima à quantidade estequiométrica e concentração de aproximadamente 42% de água. Por fim, na reutilização das resinas de poli(estireno-co-divinilbenzeno) com 35% de DVB e Amberlit IRA-900, foi observada uma diminuição no rendimento da reação devido à perda de parte da enzima por lixiviação. Os resultados referentes à primeira resina mostraram que a perda da atividade está relacionada ao número de usos e segue uma função de primeira ordem. A constante de perda da atividade foi de 3,017 e o tempo de meia vida do processo 18 usos. Os parâmetros cinéticos Km e Vmáx determinados na reação foram de 21,98% e 14,56%p.h-1, respectivamente. Já em relação à reutilização da lipase imobilizada na segunda resina, o tempo de meia vida foi de 6 usos. Com isso o presente trabalho apresenta uma contribuição significativa no que diz respeito ao uso de lipase de Burkholderia cepacia e agrega soluções para viabilizar o processo de transesterificação com esta enzima / Abstract: The technological advancements in the industrial production of lipases have been making its application viable in different sectors. This interest is due to these enzymes capacity to catalyze some reactions, like the transesterification. This reaction is reversible and the optimization of experimental parameters such as temperature, catalyst concentration and ethanol-to-oil molar ratio results in a high production efficiency. A great number of studies about the enzymatic production of biodiesel have been done due to its related advantages. Considering these observations, the objective of this work was to study the production of microbial lipase and its application in the synthesis of biodiesel. The stages involved in this project were: lipase production by different microorganisms using submerged and semisolid fermentation; use of different reactors and cultivation media; selection and characterization of the lipase that showed advantages related to the productivity and to the transesterification activity; study of the immobilization and reutilization of the lipase in different hydrophobic and ionic exchange resins; study of the influence of reaction time, temperature, pH, water, ethanol and enzyme concentrations and the addition of cosolvents, arabic gum and metallic ions in the synthesis of biodiesel. Positive effects were verified in the experiments when KH2PO4 and corn maceration liquor were added to the process of lipase production by Burkholderia cepacia. Compared with the other microorganisms studied, that strain showed greater potential for the production of lipase with activity of transesterification of soy oil and ethanol. The characterization of the lipase showed that the best results occurred at 37°C and pH 8.0, following the model of first order enzymatic inactivation. The poly(styrene-co-divinylbenzene) resin with 35% of DVB and Amberlit IRA-900 presented greater potential for the immobilization and synthesis of the biodiesel. In the transesterification experiments, the studied variables affected the response of the biodiesel synthesis. The best results were found at pH 6.0, temperature of 50ºC, petroleum ether as co-solvent, ethanol concentration at stequiometric values and water concentration around 42%. Finally, due to the loss of enzyme by lixiviation, it was observed a decrease in the efficiency of the reaction when the poly(styrene-codivinylbenzene) resins with 35% of DVB and Amberlit IRA-900 were reused. The results referring to the first resin showed that the loss of activity is related to the number of utilizations and it follows a first order function. The activity loss rate was 3.017 and the half-life of the process was 18 uses. The kinetic parameters Km and Vmax determined for the reaction were respectively 21.98% and 14.56%p.h-1. Referring to the reutilization of the lipase immobilized in the second resin, the half-life was 6 uses. Thus, this work presents a relevant contribution to the use of the lipase of Burkholderia cepacia and adds solutions to make the process of transesterification with this enzyme viable / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos