Peperomia pellucida (L.) HBK (Piperaceae) (erva de jaboti) é uma herbácea amplamente encontrada nos trópicos e que possui diversas propriedades biológicas. Seus estudos fitoquímicos haviam demonstrado a presença da pellucidina A, uma rara dinorlignana ciclobutânica, que seria formada por acoplamento oxidativo de 2,4,5- triidroxi-estireno seguido de metilações. Nesse trabalho, foram caracterizados o ácido 2,4,5-trimetoxi-cinâmico, 2,4,5-trimetoxi-estireno, 2,4,5-trimetoxi-benzaldeído, dilapiol, 5,6,7-trimetoxi-flavona, sesamina, além da pellucidina A. Estudos de aspectos dinâmicos envolvidos na formação da pellucidina A incluíram a ontogenia e respostas à diferentes tratamentos como estresse hídrico, predação por herbívoros, ácido jasmônico e luz UV360. O tratamento com ácido jasmônico resultou num significativo incremento do dilapiol enquanto que, o tratamento sob luz UV360 resultou no aumento na produção da pellucidina A sugerindo um mecanismo de cicloadição [2+2] para sua biossíntese. A administração de diferentes precursores in vivo revelou que a L-[2-13C]- fenilalanina (0,75%), ácido [8-13C]-cinâmico (1,32%), ácido [8-13C]-ferúlico (0,51%), ácido 2,4,5-trimetoxi-[8-13C]-cinâmico (7,9%) e o 2,4,5-trimetoxi-estireno (13,3%) foram incorporados à pellucidina A. Ensaios de conversão enzimática indicaram a descarboxilação do ácido 2,4,5-trimetoxi-cinâmico em 2,4,5-trimetoxi-estireno enquanto que o 2,4,5-trimetoxi-estireno foi dimerizado em pellucidina A através da reação de cicloadição [2+2] sensibilizada pela presença da 5,6,7-trimetoxi-flavona (18,45%), tal qual a benzofenona (11,15%). Assim, sugere-se a sequência L-fenilalanina, ácido cinâmico, ácido 2,4,5-trimetoxi-cinâmico, 2,4,5-trimetoxi-estireno e pellucidina A, sendo a última etapa através de mecanismo fotoquímico tendo como sensibilizador a 5,6,7-trimetoxi-flavona. / Peperomia pellucida (L.) HBK (Piperaceae) (erva de jaboti) is an herbaceous plant that is widespread in the tropics and have several biological properties. Previous reports described the presence of pellucidin A, a rare dinorlignan having the unique cyclobutane moiety, that was supposedly formed by oxidative coupling of the precursor 2,4,5-trihydroxy-styrene followed by methylations steps. In this study, a comprehensive phytochemical study resulted in the description of 2,4,5-trimethoxy-cinnamic acid, 5,6,7-trimethoxy-flavone, 2,4,5-trimethoxy-styrene, 2,4,5-trimethoxy-benzaldehyde, dillapiol and sesamin in addition to pellucidin A. Studies of the dynamic aspects involved in the formation of pellucidin A included changes during ontogeny and responses to different treatments such as drought stress, herbivory, jasmonic acid and UV360 light. The treatment with jasmonic acid resulted in a significant increase in dillapiol whereas treatment under UV360 light resulted in an increase in production of pellucidin A, suggesting that a cycloaddition [2+2] mechanism is involved in its formation. The in vivo administration of different precursors to plants of P. pellucida revealed that L-[2-13C]-phenylalanine (0.75%), [8-13C]-cinnamic acid (1.32%), [8-13C]-ferulic acid (0.51%) 2,4,5-trimethoxy-[8-13C]-cinnamic acid (7.9%) and 2,4,5-trimethoxy-[8-13C]-styrene (13.3%) were incorporated into pellucidin A. The enzymatic conversion assays indicated decarboxylation of 2,4,5-trimethoxy-cinnamic acid into 2,4,5-trimethoxy-styrene while the 2,4,5-trimethoxy-styrene was dimerized in the pellucidin A by cycloaddition reaction [2+2] sensitized by 5,6,7-trimethoxy-flavone (18.45%), as well as by benzophenone (11.15%). Thus, we suggest the sequence L-phenylalanine, cinnamic acid, 2,4,5-trimethoxy-cinnamic acid, 2,4,5-trimethoxy-styrene and pellucidin A, the last step being carried out by a photochemical mechanism having 5,6,7- trimethoxy-flavone as a sensitizer.

O veneno de Bothops jararaca contém uma série de componentes, entre eles as metaloproteinases hemorrágicas jararagina e bothropasina. Os cDNAs dessas toxinas mostram 97% de identidade. As diferenças, distribuídas ao longo de seus cDNAs, sugerem que estes mRNas não resultam de splicing alternativo. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os genes codificadores da jararagina e bothropasina pela identificação de exons e introns no DNA genômico. DNA foi extraído do sangue de um exemplar de B. jararaca; os primers para PCR foram baseados nos cDNAs publicados. Os produtos de amplificação foram clonados e seqüenciados revelando a sequência dos genes TOX1 com 12535 pb e TOX2 com 12268 pb. Quatorze exons e treze introns foram identificados em ambos os genes. Comparação entre as sequências mostrou pontos de mutação, inserções e deleções nos exons, e principalmente nos introns dos dois genes. Este constitui o primeiro relato na literatura sobre a identificação de exons e introns nos genes codificadores de jararagina e bothropasina. / The Bothops jararaca venom contains a number of components, including hemorrhagic metalloproteinases as jararhagin and bothropasin. The cDNA of these toxins show 97% identity. The differences distributed along the cDNAs length suggest that these mRNAs do not result from alternative splicing. This study aimed to characterize the genes that encode for jararhagin and bothropasin through the identification of exons and introns in genomic DNA. DNA was extracted from the blood of a B. jararaca specimen; PCR primers were based on published cDNA sequences. Amplification products were cloned and sequenced revealing the TOX1 gene is about 12,535 bp long, and TOX2 is 12,268 bp. Fourteen exons and thirteen introns were identified in both genes. Comparison of the sequences showed point mutations, insertions and deletions in exons, and particularly in introns. This is the first report in the literature on the identification of exons and introns in genes encoding for jararhagin and bothropasin.

No Brasil o etanol é considerado a melhor escolha para reduzir as dependências dos combustíveis fósseis. Para atender as metas de produção desse combustível renovável, fontes de materiais lignocelulósicos podem ser utilizadas com o intuito de se aproveitar a fração celulósica para obtenção de açúcar fermentável. Contudo, é preciso desenvolver métodos de pré-tratamento eficientes e economicamente viáveis custo para reduzir a recalcitrância da biomassa vegetal in natura, aumentando dessa forma a eficiência da etapa de hidrólise enzimática. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do pré-tratamento por explosão a vapor e do pré-tratamento com ácido diluído, seguidos ou não de uma etapa de deslignificação alcalina, na hidrólise enzimática da palha de cana-de-açúcar. O pré-tratamento por explosão a vapor foi realizado em reator de 2,5 m3 sob temperaturas de 180 °C, 190 °C e 200 °C, por 15 min. O pré-tratamento com ácido diluído (1% m:m) foi feito em reator rotatório de 20 L a 180 °C, 185 °C, 190 °C e 195 °C, por 10 min. A etapa de deslignificação com NaOH (1% m:v) foi feita a 100 °C, por 1 h, em reator de 350 L para a palha pré-tratada por explosão a vapor e em ampolas de 500 mL para a palha de cana pré-tratada com ácido diluído. Amostras de todos os tratamentos foram analisadas por FTIR e MEV. Foram feitos ensaios de hidrólise enzimática utilizando Celluclast 1.5L (15 FPU/g de amostra) e β-Glucosidase (10 UI/g de amostra). Os hidrolisados enzimáticos foram usados em testes de fermentabilidade conduzidos a 30 °C por 48 h utilizando S. cerevisiae UFPEDA 1238. Através de ambos pré-tratamentos foi possível remover mais de 90% de hemicelulose. O pré-tratamento com ácido diluído provocou uma maior degradação da celulose em relação ao pré-tratamento por explosão a vapor, bem como uma maior solubilização da lignina. A etapa de deslignificação alcalina somada ao pré-tratamento contribuiu para a remoção de até 80% da lignina. Análises de FTIR e MEV revelaram alterações das bandas de vibração dos grupamentos químicos e mudanças morfológicas das amostras tratadas em relação à palha in natura. O pré-tratamento por explosão a vapor a 200 °C promoveu a maior conversão enzimática (80%) e esse percentual foi aumentado para 85% pela aplicação da deslignificação alcalina. A fermentação dos hidrolisados enzimáticos se mostrou satisfatória, apresentando percentuais de eficiência acima de 70%. / In Brazil, ethanol is considered the best alternative to reduce dependence on fossil fuels. In order to enhance the production of this renewable fuel, lignocellulosic materials must be used with the goal of harnessing the cellulosic fraction to obtain fermentable sugar. However, an efficient pretreatment method to reduce recalcitrance of raw material is required for increasing the efficiency of enzymatic hydrolysis. This study aimed to evaluate the effect of two pretreatments, steam explosion and dilute acid, followed or not by an alkaline delignification, on enzymatic hydrolysis of sugarcane straw. Steam explosion was conducted in 2.5 m3 reactor at temperatures of 180 °C, 190 °C and 200 °C for 15 min. Dilute acid pretreatment was carried out in 20 L reactor at 180 °C, 185 °C, 190 °C and 195 °C for 10 min, using H2SO4 (1% w:w). Alkaline delignification was made with NaOH (1% w:v) at 100 °C for 1 h. Samples of all treatments were analyzed by FTIR and SEM. Enzymatic hydrolysis was performed with commercial cellulase Celluclast 1.5L (15 FPU/w of sample) and β-Glucosidase (10 IU/w of sample). Alcoholic fermentation by S. cerevisiae UFPEDA 1238 was conducted at 30 °C for 48 h. The pretreatments studied were able to remove over 90% of hemicellulose fraction. Higher degradation of cellulose and lignin fractions was observed during diluted acid pretreatment. Alkaline delignification contributed to the removal of more than 80% of lignin. FTIR and SEM analysis revealed changes in the vibration bands of chemical groups and morphological variation of the treated samples compared to raw material. Steam explosion at 200 °C promoted the higher enzymatic conversion (80%) and this percentage was increased to 85% by application of alkaline delignification. Fermentation tests efficiency was above than 70%.

Introdução: Dentre os distúrbios relacionados à alimentação, o aumento do colesterol e, conseqüentemente, a incidência de doenças cardiovasculares, representa um importante problema de Saúde Pública. A proteína do amaranto reduz o colesterol plasmático, possivelmente pela presença de peptídeos bioativos, liberados durante sua digestão parcial. Objetivo: Verificar a ocorrência de peptídeos hipocolesterolemizantes após digestão in vitro do isolado protéico de amaranto. Métodos: Proteína isolada do amaranto foi submetida à digestão enzimática in vitro por duas metodologias distintas. Os peptídeos menores que 3000 Da foram injetados em espectrômetro de massa para sua identificação. Resultados: Foi obtido isolado protéico com grau de pureza acima de 90%. O isolado protéico e a farinha integral apresentaram a mesma quantidade de aminoácidos essenciais e de aminoácidos presentes nas seqüências dos peptídeos de interesse. O isolamento protéico também não promoveu alterações nas principais frações moleculares. As estruturas terciária e quaternária provavelmente foram alteradas, pois houve redução da solubilidade protéica. O grupo dissulfeto é um dos responsáveis pela ocorrência de agregados, entretanto outras ligações também podem estar envolvidas. Essas forças podem interferir no acesso aos sítios de clivagem das ligações peptídicas e dificultar a ação enzimática. Devido ao aumento da força iônica do meio obteve-se alto grau de hidrólise em ambos os métodos enzimáticos. A digestão protéica resultou em fragmentos que, em sua maioria, apresentaram pesos moleculares inferiores a 30 kDa. O perfil peptídico, para a maior parte das amostras, mostrou-se complexo, com difícil separação de picos. A amostra hidrolisada que apresentou menor grau de hidrólise e menor quantidade de picos no cromatograma continha um dos peptídeos hipocolesterolemizantes procurados, o fragmento IAEK. Conclusões: O isolado protéico de amaranto apresenta pelo menos um peptídeo hipocolesterolemizante quando submetido às digestões enzimáticas in vitro estudadas, similares à digestão in vivo. / Introduction: Among the problems associated to food habits, the increase of cholesterol levels, and thus the incidence of cardiovascular diseases represents an important problem for Public Health. The amaranth protein reduces the blood cholesterol levels, possibly due to the presence of peptides released during its incomplete digestion. Objective: To verify the occurrence of hypocholesterolemic peptides after in vitro digestion of amaranth protein isolate. Methods: Amaranth protein isolate was submitted to in vitro enzymatic digestion by two distinct methodologies. Peptides smaller than 3000 Da were injected in mass spectrometer for identification. results: Protein isolate presented a high purity degree, above 90%. The fat extraction and the protein isolation were efficient and did not modify significantly amaranth chemical composition, preserving the quantities of essential amino acids present in the sequence of the investigated peptides. Protein isolation did not promote changes in the main molecular fractions. The tertiary and quaternary structures were probably altered, given that protein solubility decreased. Disulfide bonds are responsible for aggregate arrangement; however, other bonds probably occurred and were also responsible for the decrease in solubility. These bonds may interfere in enzymatic hydrolysis, impeding the enzymes to cleave the peptide bonds. It was obtained a great hydrolysis degree in both enzymatic methods because ionic strength of the solution was high. Most of the protein digestion fragments presented molecular weight lower than 30kDa, demonstrating the efficiently of both digestion methods. Peptide mixture, for most samples, presented a complex profile and difficulties in peaks separation. The hydrolyzed sample that presented the lowest hydrolysis degree and the lowest quantity of peaks in chromatogram presented one of the hypocholesterolemic peptides, the sequence IAEK. Conclusions: The amaranth protein isolate presents at least one hypocholesterolemic peptide when submitted to the studied in vitro enzymatic digestion that is similar to in vivo digestion

A conversão biológica de biomassa celulósica em combustíveis e produtos químicos oferece elevados rendimentos de produtos para a o sucesso da economia e futuramente o potencial de custos muito baixos. A hidrólise enzimática, que converte a biomassa lignocelulósica a açúcares fermentáveis é uma etapa complexa do processo. Um requisito importante no custo-eficiente no processamento de biomassa lignocelulósica é empregar um reator que assegure, ou até mesmo promova uma elevada conversão de celulose para glicose com uma mínima dosagem de enzima. O objetivo da utilização do reator é também de processar um elevado teor de matéria seca e, consequentemente, elevados níveis de celulose que conduzem a um aumento na concentração do produto. No entanto, nos processos que empregam altas cargas de sólidos, além da viscosidade elevada do meio reacional, outros fatores afetam o processo, além da inibição do produto, sendo estes as limitações decorrentes da transferência de massa e a agitação e mistura do meio. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi projetar um biorreator do tipo tambor rotativo para ser empregado no processo, em grande escala, de hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar. Para alcançar este objetivo foram realizados experimentos, em escala de bancada, em um protótipo já existente no laboratório. Neste equipamento foi adicionado uma carga de sólidos de 10% (p/v) (bagaço de cana de açúcar, in natura e pré-tratado) e enzima celulase (Accellerase 1500® (Danisco)). Os resultados dos experimentos no reator mostraram um aumento na concentração de glicose (L⁻&#185) convertida quando comparado com os realizados em frascos Erlenmeyer (controle). Isto ocorreu devido a melhor transferência de massa e de mistura no reator, sendo este mais eficiente, pois permite uma maior área de contacto da enzima com o substrato (bagaço). / The biological conversion of cellulosic biomass to fuels and chemicals offers high yields of products for the success of the economy and future the potential for very low costs. Enzymatic hydrolysis that converts fermentable sugars in lignocellulosic biomass is a complex step in this process. An important requirement in cost-efficient in the processing of lignocellulosic biomass is to employ a reactor that will ensure, or even promote, maximal conversion of cellulose to glucose with a minimum dosage of enzyme. The purpose of using the reactor is also for to process of high dry matter contents and therefore higher levels of cellulose that will also drive up the product concentration. However, the processes that emply high solid loadings, in addition to the high viscosity of the reaction mixture and other factors than product inhibition, notably mixing and mass transfer limitations. Within this context, the aim of this work was to design a bioreactor rotary drum to be used in the process, with largescale enzymatic hydrolysis from sugarcane bagasse. To achieve this objective were performed in a bench scale, with prototype already existing in the laboratory. In this equipment was added a solids loading of 10% (w/v) (sugar cane bagasse, raw and pretreated) and cellulose enzyme (Accellerase 1500® (Danisco)). The results of the reactor experiments showed an increase in glucose concentration (L⁻&#185) converted when compared with those realized in Erlenmeyer flasks (control). This occurred because the mass transfer and mixing in the reactor is more efficient because it allows greater contact area of the enzyme with the substrate (sugarcane bagasse).

A enzima glicossomal gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH) de Tripanosoma cruzi e os mutantes D210L e D210L-G213D foram expressos em E. coli, purificados e submetidos a ensaios de cinética enzimática e de cristalização. A enzima GAPDH tipo selvagem e o mutante D210L-G213D cristalizaram-se no grupo espacial P21 e os cristais apresentaram padrões de difração de raios-X de boa qualidade. A estrutura cristalográfica da enzima tipo selvagem foi determinada a 2.5 e 2.15 A de resolução, a partir de coletas de dados realizadas a 277 e 100 K respectivamente. Os fatores R cristalográficos finais dos refinamentos foram de 16.0% para a estrutura a 277 K e 18.8% para a estrutura a 100 K. A estrutura do mutante GAPDH D210L-G213D foi determinada a 2.15 A de resolução e refinada até um fator R cristalográfico de 18.9%. A comparação entre as estruturas da enzima tipo selvagem determinadas nas duas temperaturas levou a resultados interessantes no que diz respeito ao empacotamento cristalino. O resfriamento dos cristais provocou uma redução no volume da cela unitária de 10.5%, tendo a maior variação ocorrido no parâmetro de rede a (14.5%). A sobreposição das celas unitárias mostrou uma rotação do conteúdo da unidade assimétrica de cerca de 5 graus em torno de um eixo aproximadamente paralelo a b. Por outro lado, a análise das estruturas da enzima tipo selvagem e mutante, juntamente com os parâmetros cinéticos, permitiram a discussão a respeito de alguns detalhes do mecanismo catalítico da enzima, principalmente no que se refere ao papel do resíduo Arg249. Tal resíduo, que apresenta grande mobilidade conformacional de sua cadeia lateral, parece estar envolvido na etapa de reorientação de um dos intermediários durante o processo catalítico. / The glycosomal glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) from Typanosoma cruzi and its mutants D210L and D210L-G213D were expressed in E. coli and purified, followed by kinetic and crystallization assays. Both wild type enzyme and D210L-G213D mutant were crystallized in P21 space group and the crystals presented good X-ray diffraction patterns. The three-dimensional structure of the wild type enzyme was determined at 2.5 and 2.15 A resolution from data collected at 277 and 100 K respectively. The structures were refined to a crystallographic R-factor of 16.0% for data collected at 277 K and 18.8% for those collected at 100 K. Also, the structure of the D210L-G213D mutant was solved at 2.15 A resolution and refined to a crystallographic R-factor of 18.9% with good geometry indicators. Comparison between the wild type enzyme structures solved at both temperatures led to interesting results concerning the crystal packing. Flash-cooled crystals presented a 10.5% shrink in the unit cell volume being the major reduction observed in the parameter a (14.5%). Superposition of the unit cells showed a global rotation of the asyrnmetric unit content of about 5 degrees around an axis approximately parallel to b. On the other hand, the analysis of the wild type and mutant enzyme structures, together with the kinetic parameters, allowed a discussion about some catalytic mecanism details, mainly the role of the Arg249 residue. The results showed that this residue might be involved in the reorientation of one of the intermediates during the catalytic process.

As peroxirredoxinas (Prx) são enzimas antioxidantes que se destacam pela capacidade de decompor uma grande variedade de hidroperóxidos com elevada eficiência (106-108M-1s-1), mantendo essas moléculas em níveis adequados à homeostase celular. Entretanto, já foi demonstrado que em diversos tipos tumorais os níveis de Prx são extremamente aumentados e experimentos envolvendo sua inativação resultam na diferenciação ou apoptose de células tumorais. Recentemente, foi descoberto um diterpenóide denominado adenantina que seria o primeiro inibidor para as Prx1 e Prx2 de humanos e foi demonstrada que sua aplicação em células de leucemia mieloide aguda promoveu diferenciação ou apoptose dessas células. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta duas vertentes: 1) A caracterização das alterações estruturais e funcionais promovidas pela ligação da adenantina ao sítio ativo das Prx utilizando Tsa1 de Saccharomyces cerevisiae como modelo biológico, em função da sua alta similaridade com Prx2 de humanos; 2) Avaliação da atividade antitumoral dose dependente de adenantina sobre as linhagens celulares REH e MOLT-4 de leucemia linfoide aguda. No que concerne à primeira linha de investigação, nossos resultados revelam que Tsa1 é suscetível à inibição por adenantina, uma vez que o tratamento reduziu em ~66 % a velocidade de decomposição de peróxido de hidrogênio. Adicionalmente, a mutação da Thr44 de Tsa1, pertencente à chamada tríade catalítica, por uma Ser resultou em uma proteína mais suscetível a alterações na estrutura secundária e à inibição da atividade peroxidásica em função da ligação com adenantina, apresentando uma diminuição de ~85% na velocidade de reação. Características semelhantes foram observadas para a proteoforma Tsa2 de S. cerevisiae, que carreia naturalmente a substituição da Thr44 pela Ser. Análises de sequências de Prx em bancos de dados revelaram que majoritariamente proteínas contendo Ser são encontradas em organismos procariotos, muitos deles patogênicos. Finalmente, demonstramos por meio de ensaios citotoxicidade que as bactérias Staphylococcus aureus e Staphylococcus epidermidis, que possuem uma Ser na tríade catalítica, têm seu crescimento inibido pelo tratamento com adenantina (IC50 de 460µM e 77µM, respectivamente), enquanto que para Escherichia coli, que possui Thr nessa posição, a toxicidade da adenantina foi bastante baixa (não foi possível determinar o IC50 nas condições utilizadas). Dessa forma, os dados apresentados neste trabalho demonstram o potencial da utilização da adenantina tanto como antibiótico quanto como antileucêmico. / Peroxiredoxins (Prx) are antioxidant enzymes which stand out due the ability to decompose a wide variety of hydroperoxides with high efficiency (106-108M-1s-1) maintaining these molecules at suitable levels to cellular homeostasis and participating in several signaling events. However, it has been shown that, in many tumor types, Prx levels are extremely increased and experiments involving its inactivation have resulted in differentiation or apoptosis of tumor cells. It was recently found a diterpenoid, called adenanthin, that would be the first human Prx1 and Prx2 inhibitor and it was demonstrated that its application in acute myeloid leukemia cells was able to promote differentiation or apoptosis. In this context, this work presents two lines of research: 1) Characterization of structural and functional changes promoted by adenanthin binding to Prx active site using Tsa1 from Saccharomyces cerevisiae as biological model, due to its high similarity to human Prx2. 2) Evaluation of adenanthin dose-dependent antitumor activity over the acute lymphoid leukemia cell lines REH and MOLT-4. As regards the first line of research, our result reveal that Tsa1 is susceptible to inhibition by adenanthin, since the treatment with this binder reduced the hydrogen peroxide decomposition velocity in ~ 66%. In addition, the replacement of Thr44 from Tsa1, aminoacid belonging to the so-called catalytic triad, by a Ser resulted in a protein more susceptible to alterations in secondary structure and to peroxidase activity inhibition in function of adenanthin binding, presenting ~85% of decrease in reaction velocity. Similar characteristics were observed for Tsa2 proteoform from S. cerevisiae, which naturally carries the substitution of Thr44 by Ser. Prx sequences analyzes in databases revealed that mostly Ser-containing proteins are found in prokaryotic organisms, many of them pathogenic ones. Finally, we demonstrate through cytotoxicity assays that the bacteria Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis, which have a Ser in catalytic triad, have their growth inhibited by adenanthin treatment (IC50 of 460µM and 77µM, respectively), whereas for Escherichia Coli, which has Thr at that position, the tocyxicity of adenanthin was quite low (it was not possible to determine the IC50 under the used conditions). Regarding the second line of investigation, we found that adenanthin is able to induce the death of leukemic cell lines REH and MOLT-4, and for the last one, there was an unexpected proliferation of cells treated by the longest incubation period (72 hours), characterizing a possible indication of differentiation process. In this sense, the data presented here demonstrate the potential of adenanthin use in both antibiotic and antileukemic treatments.

O capítulo 1 descreve o estudo da biorredução do grupo carbonílico de cetoazidas e β-ceto-1,2,3-triazois para a produção de β-hidroxi-1,2,3-triazois enantiomericamente puros ou enriquecidos. Cinco linhagens de fungos de origem marinha foram avaliadas para a redução da 2-azido-1-feniletanona 1 e duas linhagens, A. sydowii CBMAI 935 e M. racemosus CBMAI 847, foram selecionadas também para a biorredução das 2-azido-1-feniletanonas 2-4 para a produção dos (R)- e (S)-2-azido-1-feniletanois 2a-4a. Os azidoálcoois enantiomericamente enriquecidos obtidos 1a-4a das reações biocatalíticas foram empregados como material de partida para a síntese dos β-hidroxi-1,2,3-triazois 7a-10a enantiomericamente enriquecidos através da click reaction entre a azida terminal e o alcino, fenilacetileno. Uma segunda abordagem para a obtenção de β-hidroxi-1,2,3-triazois enantiomericamente enriquecidos foi o estudo da biorredução de β-ceto-1,2,3-triazois, que são cetonas contendo dois substituintes volumosos. Uma triagem inicial para a biorredução do β-ceto-1,2,3-triazol 7 foi realizada com seis linhagens de fungos de origem marinha, na qual a linhagem do fungo P. citrinum CBMAI 1186 foi selecionada para estudos de otimização da reação biocatalítica. Estudos com variação do meio reacional, utilização de co-solvente e efeito do pH mostraram que as condições ótimas de reação foram utilizando-se tampão fosfato (Na2HPO4/KH2PO4, 0,07 M) em pH 5 e metanol 5% (v/v) como co-solvente. O fungo P. citrinum CBMAI 1186 foi empregado na biorredução dos β-ceto-1,2,3-triazois 8-12 com excelentes resultados de rendimento e seletividade para a produção dos (S)-β-hidroxi-1,2,3-triazois 8a-12a. O Capítulo 2 apresenta a síntese multienzimática da diidropinidina, um alcaloide de origem natural. A nonano-2,6-diona utilizada como material de partida foi obtida através da descarboxilação do dicetoéster, 2-butiril-5-oxo-hexanoato de etila. Estudos para a otimização tanto da síntese do dicetoéster quanto da etapa de descarboxilação foram realizados. Condições ótimas de produção do 2-butiril-5-oxo-hexanoato de etila foram obtidas através da reação da but-3-em-2-ona com o 3-oxo-hexanoato de metila catalisada por CeCl3/NaI. A descarboxilação do dicetoéster foi avaliada através do método de Krapcho empregando-se sais de cloro e água em altas temperaturas, entretanto, a elevada formação de subprodutos estimulou a busca por uma diferente metodologia para a obtenção da nonano-2,6-diona. Foram avaliadas diferentes lipases e esterases para a hidrólise enzimática do dicetoéster seguida por descarboxilação por HCl, na qual a esterase de fígado de porco foi selecionada e promoveu a hidrólise de até 1,6 M de dicetoéster para a produção da nonano-2,6-diona. Diferentes transaminases (TAs) foram estudadas para a aminação redutiva assimétrica da nonano-2,6-diona e duas linhagens foram selecionadas para a produção da (R)- e (S)-2-metil-6-propil-2,3,4,5-tetra-hidropiridina, as TAs de Arthrobacter sp. e Arthrobacter citreus, respectivamente empregando-se isopropilamina como amino doador. As (R)- e (S)-2-metil-6-propil-2,3,4,5-tetra-hidropiridina foram avaliadas pela redução assimétrica para a síntese da diidropinidina por imina redutases (IREDs) e duas linhagens foram selecionadas, a IRED de Mesorhizobium sp. e Norcardiopsis alba, respectivamente. TAs e IREDs foram acopladas em um sistema one-pot multienzimático utilizando como material de partida a nonano2,6-diona (100 mM) para a obtenção dos isômeros cis da diidropinidina com excelentes excessos diastereoisoméricos. / The Chapter 1 describes the bioreduction of the carbonyl group of ketoazides and β-keto-1,2,3-triazoles to produce enantiomerically pure or enriched β-hydroxy-1,2,3-triazoles. Five marine-derived fungi strains were screened to perform the reduction of 2-azido-1-phenylethanone 1. The strains from A.sydowii CBMAI 935 and M. racemosus CBMAI 847 were selected for the bioreduction of the 2-azido-1-phenylethanones 2-4 to yield the (R)- and (S)-2-azido-1-phenylethanols 2a-4a. The enantiomerically enriched azidoalcohols 1a-4a obtained from biocatalytical reactions were used as starting materials for the synthesis of enantiomerically enriched β-hydroxy-1,2,3-triazoles 7a-10a through the click reaction between the terminal azide and phenylacetylene. A second approach for obtaining enantiomerically enriched β-hydroxy-1,2,3-triazoles was the bioreduction of β-keto-1,2,3-triazoles, which are ketones with two bulky substituents. The screening for the bioreduction of the β-keto-1,2,3-triazol 7 was performed with six marine-derived fungi strains and P. citrinum CBMAI 1186 was selected for the optimization studies for the biocatalytic reduction of β-keto-1,2,3-triazoles 8-12.Studies about the composition of reaction medium, use of cosolvent and pH effect showed that the optimal conditions was in phosphate buffer (Na2HPO4/KH2PO4, 0.07 M) at pH 5 and methanol 5% (v/v) as cosolvent. P. citrinum CBMAI 1186 was applied to the bioreduction of β-keto-1,2,3-triazoles 8-12 and good yields and selectivities were obtained for the (S)-β-hydroxy-1,2,3-triazoles 8a-12a. The Chapter 2 describes the multienzymatic synthesis of dihydropinidine, a natural alkaloid. The nonane-2,6-dione used as starting material was obtained through the reduction of the diketoester, methyl butyryl-5-oxohexanoate, and the optimization studies for both diketoester synthesis and decarboxylation reaction were performed. Optimal conditions for the synthesis of methyl butyryl-5-oxohexanoate were obtained by the reaction between but-3-en-2-one and 3-oxohexanoate catalyzed by CeCl3/NaI. The diketoester decarboxylation step was evaluated by the Krapcho method using chlorine and water at high temperatures. However, because of the production of side products by this method, a different procedure for the synthesis of nonane-2,6-dione was studied. Different enzymes (lipases and esterases) were evaluated for the diketoester hydrolysis followed by decarboxylation by HCl. The porcine liver esterase was selected to promote the diketoester hydrolysis up to 1.6 M, yielding nonane-2,6-dione. Different transaminases (TAs) were applied to the asymmetric reductive amination of the nonane-2,6-dione and TAs from Arthrobacter sp. e Arthrobacter citreus were selected for the production of (R)- and (S)-2-methyl-6-propyl-2,3,4,5-tetrahydropyridine, respectively, using isopropylamine as the amine donor. The asymmetric reduction of (R)- and (S)-2-methyl-6-propyl-2,3,4,5-tetrahydropyridine by imine reductases (IREDs) was evaluated and the IREDs from Mesorhizobium sp. and Norcardiopsis alba were selected. TAs and IREDs were coupled in multienzymatic one-pot system using nonane-2,6-dione (100 mM) as starting material for the syntheses of cis isomers of dihydropinidine in excellent diastereoisomeric excess.

Os osteoblastos são responsáveis pelo início do processo de biomineralização óssea mediada pela liberação de vesículas da matriz (MVs). As MVs surgem por brotamento das superfícies laterais dos osteoblastos e são secretadas para a matriz. A membrana das MVs possuem níveis elevados de Fosfatase Alcalina (TNAP), entre outra enzimas/proteínas, bem como de Chol, em comparação com a membrana plasmática. O objetivo deste estudo foi a construção de proteolipossomos constituídos por Dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) ou Dioleoilfosfatidilcolina (DOPC), com Colesterol (Chol) em diferentes proporções para a caracterização cinética da TNAP, utilizando os substratos ATP, PPi e ADP, a fim de se obter um sistema que mimetize as MVs. O aumento da concentração de Chol dificultou a incorporação da TNAP aos sistemas constituídos com DPPC, e facilitou a sua incorporação aos constituídos por DOPC. A presença do Chol em todos os sistemas miméticos preparados afetou os parâmetros cinéticos de hidrólise da TNAP para todos os substratos estudados. Entretanto, independentemente da presença do Chol, a hidrólise do PPi apresentou sempre uma maior eficiência (maior kcat/K0.5), sugerindo que este substrato provavelmente possa ser hidrolisado preferencialmente. O tratamento com 2 mM de ciclodextrina (bmCD), resultou na remoção de apenas 70% do Chol de proteolipossomos constituídos por DPPC:Chol 36% mol. Estudos de calorimetria diferencial (DSC) revelaram que a bmCD fica ligada ao sistemas vesiculares causando interferência para os demais ensaios. Quando 36% mol de colestenona (Achol), um análogo de Chol, foi empregado na construção dos proteolipossomos de DPPC, foram encontrados comportamentos cinéticos distintos para a TNAP. O ATP foi hidrolisado com uma Vmáx menor que a os sistemas constituídos por DPPC:Chol 36% e maior do que para sistemas de DOPC:Chol 36% mol. Os valores de K0.5 foram menores para DPPC:Achol 36 % mol em comparação aos sistemas análogos. Com relação a hidrolise do PPi, os parâmetros cinéticos foram similares, em relação aos sistemas estudados contendo DPPC:Chol ou DOPC:Chol. Por fim, foi avaliada a capacidade de propagação de nódulos de mineralização pelos sistemas vesiculares contendo DPPC, DPPC:Chol e DPPC:Achol (com e sem TNAP incorporada), utilizando o ATP como substrato. A mineralização foi cerda de 16 vezes mais eficiente na presença de protelipossomos que continham tanto Chol ou colestenona, do que para o sistema somente constituído por DPPC (cerca de 4 vezes), quando comparados com os respectivos sistemas de lipossomos (na ausência de enzima). Diante destas diferenças apresentadas, tanto no comportamento cinético, quanto na capacidade de mineralização, pode-se suger que o microambiente lipídico tem um importante papel das MVs. Uma explicação que pode ser sugerida é que fatores termodinâmicos como: a diminuição da entalpia de transição; perda de pré-transição; presença de cargas superficiais; presença de diferentes substratos; bem como, orientações das ligações de hidrogênio com a molécula de água na superfície dos proteolipossomos, podem acarretar em modificações conformacionais na TNAP. A relevância dos resultados apresentados pode contribuir no entendimento da função dos lipídios e de suas interações com as proteínas presentes na MVs no processo de biomineralização. / Osteoblasts are responsible for initiating the bone biomineralization process mediated by the release of matrix vesicles (MVs). The MVs arise by budding from the membrane of the osteoblasts and are secreted into the matrix. The MVs membrane has high levels of tissue non-specific alkaline phosphatase (TNAP), among other enzymes/proteins, as well as cholesterol, compared with the plasma membrane. The objective of this study was to build proteoliposomes constituted by Dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) or dioleoylphosphatidylcholine (DOPC), with cholesterol (Chol) in different molar ratios for the kinetic characterization of TNAP, using the substrates ATP, ADP and PPi, in order to obtain systems that mimic the MVs. The increase in the cholesterol concentration hampered the incorporation of TNAP into the DPPC systems, but favored its incorporation into the DOPC liposomes. The presence of cholesterol in all prepared mimetic systems affected the kinetic parameters of hydrolysis for all substrates studied. Regardless of the presence of cholesterol, PPi hydrolysis always showed greater catalytic efficiency (kcat/K0.5), suggesting a preferential hydrolysis of this substrate. Treatment with 2 mM cyclodextrin (BMCD) resulted in removal of 70% of the cholesterol from the proteoliposome constituted of DPPC:Cholesterol 36% (molar ratio). Differential scanning calorimetry (DSC) studies showed that BMCD was bound to the vesicular systems interfering with the other assays. When 36% of cholestenone (Achol), an analogue of cholesterol, was employed in the construction of DPPC proteoliposomes, a different kinetic behavior was observed for TNAP. The Vmax for ATP hydrolysis was lower compared with the systems constituted of DPPC:Chol 36% and higher than that obtained for the DOPC:Chol 36% system. The values of K0.5 were lower for DPPC:Achol 36% compared to the similar systems. With respect to the hydrolysis of PPi, the kinetic parameters were similar for the systems constituted of DPPC:Chol and DOPC:Chol. Finally, we evaluated the ability of the vesicular systems containing DPPC, DPPC:Chol and DPPC:Achol (with and without TNAP incorporated) to propagate mineralization nodules, using ATP as substrate. The mineralization was about 16 times more efficient in the presence of proteoliposomes containing Chol or Achol than for the system constituted of DPPC only (about 4 times more efficient) compared with the corresponding liposome (in the absence of enzyme). Given the differences observed for both the kinetic behavior and the mineralization ability of the different systems, we suggest that the lipid microenvironment plays an important role in MVs function. A possible explanation for these differences is that thermodynamic factors such as the decrease in the enthalpy of transition and the loss of pre-transition, as well as the presence of surface charges, the presence of different substrates, and the orientation of hydrogen bonds with the water molecule on the surface of the proteoliposomes, may cause conformational changes in TNAP molecule. These relevant results can contribute for the understanding of the role of lipids and their interactions with proteins present in MVs in the biomineralization process.

O bagaço de cana é um importante material lignocelulósico gerado no Brasil e pode ser uma fonte de açúcares monoméricos. No entanto, a conversão eficiente de seus polissacarídeos via hidrólise enzimática requer processos de pré-tratamento para diminuir sua recalcitrância. Fungos basidiomicetos são reconhecidos como os organismos mais efetivos na degradação dos componentes lignocelulósicos em madeira e podem, potencialmente, ser empregados na etapa de pré-tratamento. Para que o balanço de massas de glicose obtida através deste processo combinado de conversão seja positivo, é necessário que a degradação biológica de lignina seja máxima e que a celulose seja preservada na etapa de pré-tratamento. O objetivo deste trabalho foi a avaliação da utilização do fungo de decomposição parda Laetipotus gilbertsonii e dos fungos de decomposição branca Pleurotus ostreatus e Ceriporiopsis subvermispora no pré-tratamento de bagaço de cana para etapas subsequentes de hidrólise enzimática dos polissacarídeos. O pré-tratamento biológico foi realizado em frascos Erlenmeyers de 2L com 25 g de bagaço de cana suplementado com 0,5% de milhocina por períodos de 7 a 60 dias. Após o biotratamento também foi aplicada uma etapa tratamento químico com peróxido de hidrogênio (2%) por 48 h a 40 ºC seguido de uma extração alcalina com hidróxido de sódio (5%) a 120 ºC por 2 h. Essa etapa também foi aplicada sobre o bagaço original para avaliação da eficiência da combinação dos tratamentos (controle). Para análise da eficiência dos tratamentos, foram realizadas hidrólises enzimáticas dos substratos gerados e do bagaço original. A biodegradação de bagaço de cana por por L. gilbertsonii e P. ostreatus apresentou baixa perda de massa. O bagaço de cana biotratado por L. gilbertsoni se mostrou mais recalcitrante à ação das enzimas que bagaço original, enquanto que o bagaço biotratado por P. ostreatus apresentou uma conversão superior dos polissacarídeos residuais ao original acima de 30 dias de cultivo.O biotratamento de bagaço de cana por C. subversmipora apresentou a mais extensa perda de massa em relação aos outros fungos. Após 60 dias de cultivo, C. subvermispora degradou 17%, 49% e 48% da celulose, hemicelulose e lignina, respectivamente; enriquecendo a fração celulósica do material. A hidrólise deste substrato biotratado alcançou conversão de celulose de 54%, contra somente 23% no material original. Mesmo com o consumo de parte da fração celulósica pelo fungo C. subvermispora, a aplicação do biotratamento gerou mais glicose disponível do que o bagaço de cana in natura. / Sugarcane bagasse is one of the most important lignocellulosic raw material in Brazil and may be a source of fermentative sugars. However, for an efficient conversion of these polysaccharides by enzymatic hydrolysis, a pretreatment is required to overcome the material recalcitrance. Basidiomycetes are recognized as the most effective organisms to degrade lignocellulosic materials and may, potentially, be used for the pretreatment step. For a positive balance of glucose in this process, maximal degradation of lignin should be attained with minimal degradation of the cellulosic fraction. The aim of this work is the evaluation of the brown-rot fungi Laetiporus gilbertsonii and the white-rot fungi Pleurotus ostreatus and Ceriporiopsis subvermispora in the pretreatment of the sugarcane bagasse for subsequent enzymatic hydrolysis of the remaining polysaccharides. The biological pretreatment was carried in Erlenmeyers 2L flasks with 25 g of sugarcane bagasse, supplemented by 0.5% of corn steep liquor for 7 to 60 days. After the biological pretreatment, a chemical processing with hydrogen peroxide (2 %) for 48 h at 40 º C followed by alkaline extraction with sodium hydroxide (5 %) at 120 ºC for 2 h was also performed. This chemical step was also applied in the raw bagasse to evaluate the efficiency of the combined treatment. Enzymatic hydrolysis of the solids was performed to analyze the efficiency of the treatments on the pretreated and original bagasse. The biodegradation of sugarcane bagasse by L. gilbertsonii and P. ostreatus showed low mass loss values. The bagasse treated by L. gilbertsonii was even more recalcitrant to enzymes than the raw material, meanwhile the material treated by P. ostreatus showed a higher conversion of residual polysaccharide than raw material after 30 days of biotreatment. The biological treatment of bagasse with C. subvermispora showed the higher mass loss values among studied fungi. After 60 days of grown, C. subvermispora degraded 17 %, 49 % and 48 % of cellulose, hemicellulose and lignin, respectively, enriching the cellulosic fraction of the material. The hydrolysis of this treated substrate reached a cellulose conversion of 54 % against only 23 % found in the raw bagasse. Even considering the cellulosic fraction consumption by C. subvermispora, the fungal pretreatment provided more available glucose at the end of the process as compared to the raw bagasse.