As ilhotas pancreáticas têm em sua constituição as células <font face=\"Symbol\">b pancreáticas, as quais têm como função secretar insulina. A melatonina é secretada pela glândula pineal. No entanto, a ausência da melatonina, por meio da pinealectomia (PINX), induz diversas alterações nas funções celulares. A NAD(P)H oxidase é responsável pela produção de ânions superóxido. Nosso estudo teve como objetivo avaliar uma possível modulação da NAD(P)H oxidase pela PINX no Zeitgeber Time 6 e 18. Os resultados demonstram que a PINX induz alterações na funcionalidade das ilhotas pancreáticas, alterando a secreção de insulina estimulada pela glicose, o metabolismo da glicose, e o conteúdo de espécies reativas de oxigênio (EROs). Entretanto, não induz alterações nos respectivos ZTs na expressão protéica das subunidades p22phox, p47phox e gp91phox. Demonstramos que a pinealectomia induz alteração no padrão rítmico metabólico e secretório nas ilhotas isoladas, tendo a NAD(P)H oxidase uma possível participação no desenvolvimento nas alterações observadas. / Pancreatic islets are constituted by pancreatic cells, which main function is to secrete insulin. Melatonin is secreted by the pineal gland. However, the absence of melatonin by pinealectomy (PINX) induces several changes in cellular functions. The NAD(P)H oxidase is responsible for producing superoxide. Our study aimed to evaluate the possible modulation of NAD(P)H oxidase by pinealectomy in Zeitgeber Time 6:18. Our results show that the absence of melatonin induced by pinealectomy induces changes in the functionality of pancreatic islets, such as the insulin secretion stimulated by glucose, the glucose metabolism, and the content of reactive oxygen species (ROS). However, it does not induce changes in their respective Zts in the protein expression of the subunits p22phox, p47phox and gp91phox. We demonstrated that pinealectomy induces changes in metabolic and secretory rhythm pattern in isolated islets, being the NAD(P)H oxidase a possibly responsible for the changes observed.

As feruloil esterases são enzimas relevantes para o processo de hidrólise de materiais lignocelulósicos oriundos de gramíneas. Estas enzimas são tradicionalmente determinadas com o emprego de substratos sintéticos de baixa massa molar. Entretanto, as atividades determinadas a partir desses ensaios não se correlacionam adequadamente com a ação das enzimas em substratos complexos e insolúveis como os materiais lignocelulósicos. Neste sentido, o presente trabalho visou desenvolver um método apropriado para medir a atividade de feruloil esterases utilizando um material lignocelulósico como substrato. Para isso, as medulas de híbridos de cana-de-açúcar com baixo teor de lignina e de um cultivar de referência com elevado teor de lignina foram usadas para preparar substratos de baixa recalcitrância usados na determinação da atividade de feruloil esterases de 3 origens diferentes. As medulas foram extraídas com água para remoção de sacarose e posteriormente analisadas quanto à composição química. As medulas foram ainda submetidas a uma etapa de pré-hidrólise com celulase comercial por 4 horas para preparar um substrato menos recalcitrante e adequado para a ação das enzimas. Após a avaliação do efeito da carga de feruloil esterases na cinética de hidrólise dos ésteres de ácido ferúlico, foi definido que os ensaios enzimáticos deveriam ser realizados com um tempo fixo de 5 minutos a fim de determinar a atividade numa faixa de conversão dos ésteres que fosse da ordem de 2%, assegurando a determinação na região de velocidade máxima de reação. Idealmente, o método foi desenhado para empregar diluições da enzima que gerassem dados de conversão levemente menores e maiores do que 2% de conversão, o que permitiu a determinação exata da carga de enzima necessária para converter 2% de éster do ácido ferúlico em ácido após 5 min de reação por interpolação de dados. As condições de reação foram fixadas em 40°C e pH 6,3. Os níveis de atividade e as reprodutibilidades experimentais determinadas para as 3 enzimas se mostraram dependentes do substrato, principalmente associadas ao teor inicial de lignina observado nas medulas in natura. Tomando as determinações de atividade da feruloil esterase de rúmen como exemplo, os dados obtidos, expressos em UI/?g de proteína, foram: 2,3 ± 0,2, 2,0 ± 0,8 e 0,6 ± 0,5, respectivamente para os substratos oriundos das medulas que continham originalmente 13,0 ± 0,3, 12,8 ± 0,5 e 19,1 ± 0,1% de lignina. Empregando os substratos oriundos de medulas com baixo teor de lignina original, o método se mostrou adequado para estudar os efeitos de variáveis como temperatura e pH do meio reacional sobre a atividade enzimática. No caso da feruloil esterase de rúmen, os estudos mostraram uma temperatura ótima de reação de 40°C e atividades crescentes em função do pH, com máximo na região de 6,3 a 7,2. Pode-se concluir que o trabalho permitiu a elaboração de uma metodologia adequada para a determinação de feruloil esterases empregando um substrato lignocelulósico, desde que este substrato seja preparado a partir de medulas de cana com baixa recalcitrância decorrente do baixo teor original de lignina. / Feruloyl esterases are important enzymes acting on the hydrolysis of lignocellulosic materials from grasses. These enzymes are traditionally determined using synthetic low molar mass substrates. However, the activities determined through these assays do not correlate with the action of the enzymes on complex and insoluble substrates such as lignocellulosic materials. According to this, the present work aimed to develop an appropriate method to measure feruloyl esterase activities using a lignocellulosic material as substrate. Pith regions, recovered from low lignin content sugarcane hybrids and from a high lignin content reference cultivar, were used to prepare low recalcitrance lignocellulosic substrates, used to determine the activity of 3 different feruloyl esterases. The pith samples were extracted with water to remove sucrose and then analyzed concerning its chemical composition. They were further subjected to a prehydrolysis step with commercial cellulase for 4 hours to prepare a less recalcitrant and proper substrates for the action of the feruloyl esterases. After evaluating the effect of enzyme loading on the hydrolysis kinetics of the ferulic acid esters, it was defined that the enzymatic assays should be done at a fixed time of 5 minutes, in order to determine the enzymatic activity in the region of maximal hydrolysis rate. Ideally, the method was designed to use enzyme dilutions that provide ferulic acid ester conversions in the range of 2 %, which allowed the exact determination of the enzyme load necessary to convert 2% of ferulic acid ester in acid after 5 minutes of reaction by interpolating data. The reaction conditions were fixed at 40°C and pH 6.3. The activity levels and the experimental reproducibility determined for the 3 enzymes showed to be dependent of the substrate, specially associated with the initial lignin content of each material. Taking the rumen feruloyl esterase activities as example, the data obtained in UI/?g of protein were 2.3 ± 0.2, 2.0 ± 0.8 e 0.6 ± 0.5, respectively for the substrates from sugarcane piths containing 13.0 ± 0.3, 12.8 ± 0.5 and 19.1 ± 0.1% of lignin. Employing the substrates with low lignin contents, the method showed to be appropriate to study the effects of variables such as the reaction temperature and pH on the enzymatic activity. For rumen feruloyl esterase, the studies showed optimum temperature at 40°C and increasing activities for increasingly pHs, with the maximum in the range 6.3-7.2. In conclusion, the work provided a proper methodology to determine feruloyl esterase activity using a lignocellulosic substrate, but the substrate needs to be prepared from a non-recalcitrance sugarcane pith that was observed in samples with low initial lignin content.

A hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar, para a obtenção de uma alta eficiência de conversão dos polissacarídeos a monossacarídeos, é dependente de fatores relacionados à sua morfologia e composição química. Assim, uma etapa de pré-tratamento é necessária, visando obter um substrato menos recalcitrante. O objetivo principal deste trabalho foi estudar o pré-tratamento sulfito ácido em diferentes amostras de bagaço de cana, para verificar como as mudanças ocorridas nas fibras poderiam influenciar na conversão enzimática da celulose. A metodologia do pré-tratamento sulfito ácido se baseia na modificação química do substrato, através da remoção de hemicelulose e da sulfonação da lignina, seguida do desfibramento mecânico. O efeito da adição de Na2SO3 nas concentrações de 0 a 10% (m/m) com carga fixa de 2,5% (m/m) H2SO4 foi avaliado no pré-tratamento da variedade comercial do bagaço (VC), a 121°C. O efeito da variação da temperatura do pré-tratamento (130 °C, 150 °C e 160 °C) foi avaliado na reação com sulfito ácido para os bagaços da VC e dos híbridos H89, H146 e H166. As modificações na composição química dos bagaços foram determinadas, assim como o conteúdo de grupos sulfônicos, o grau de retenção de água e o padrão de difração de raios-X. Métodos como a microscopia eletrônica de varredura, FTIR e análises térmicas (TGA e DSC) completaram a caracterização dos bagaços pré-tratados. O efeito da carga enzimática foi avaliado na hidrólise dos bagaços pré-tratados, mantendo-se fixa a consistência de 2 % (m/v) e variando-se a carga enzimática de celulases de Trichoderma reesei misturadas com ?-glicosidase de Aspergillus niger na proporção de 5:10; 10:20 e 20:40 FPU:UI, respectivamente. Pôde-se observar que o aumento da carga de sulfito, como também o aumento da temperatura do pré-tratamento, resultaram na maior remoção de hemicelulose e lignina. A remoção de hemicelulose atingiu 70 %, nos bagaços pré-tratados a 160 °C. Os valores de retenção de água foram mais baixos nos bagaços com menor teor de hemicelulose e o índice de cristalinidade (ICcorr), calculado e corrigido pelo rendimento, aumentou com o aumento da temperatura. O fator de severidade do pré-tratamento não se correlacionou com a conversão enzimática da celulose e da hemicelulose, porém a maior remoção de hemicelulose promoveu uma melhor ação das enzimas nos substratos. O efeito da concentração de enzima na hidrólise dos bagaços pré-tratados não foi proporcional à conversão da celulose, sendo a melhora da conversão mais evidente, quando se aumentou a carga enzimática, na menor temperatura do pré-tratamento. A porcentagem de adsorção enzimática da mistura enzimática foi baixa para os bagaços testados, porém para o Avicel, essa porcentagem aumentou 1,6 vezes. Os testes de ninidrina e o de Bradford para determinação da proteína mostraram resultados semelhantes, nos quais, pôde-se notar uma baixa quantidade de proteínas no bagaço e alta quantidade de proteína nas águas de lavagens, respectivamente. / The enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse, to obtain a high efficiency of conversion of polysaccharides in monosaccharides, is dependent on factors related to the morphology and chemical composition. Therefore, a pretreatment step is necessary in order to obtain a less recalcitrant substrate. The main objective of this work was to study acid sulfite pretreatment in different samples of sugarcane bagasse, to verify how the changes in the fibers could influence the enzymatic conversion of cellulose. The methodology of acid sulfite pretreatment is based on the chemical modification of the substrate by removing hemicellulose and lignin sulfonation, followed by mechanical refining. The effect of the addition of Na2SO3 at concentrations of 0 to 10 % (w/w) with constant loading of 2.5 % (w/w) H2SO4 was evaluated to pretreat commercial variety of bagasse (VC) at 121 °C. The effect on the variation of pretreatment temperature (130 °C, 150 °C and 160 °C) was evaluated to the acid sulfite reaction with the VC and hybrids H89, H146, H166. The changes in the chemical composition of bagasses were determined, as well as the sulfonic acid groups content, the degree of water retention value and the X-rays diffraction pattern. Methods such as scanning electron microscopy, FTIR and thermal analysis (TGA and DSC) completed the characterization of the pretreated bagasse. The effect of enzyme loading was evaluated in the hydrolysis of pretreated bagasse, fixing the consistency at 2 % (w/v) and cellulases derived from Trichoderma reesei mixed by ?-glucosidase of Aspergillus niger in enzyme loadings of 5:10, 10:20 and 20:40 FPU:IU, respectively. It was observed that increasing the sulfite loadings, as well the temperature of pretreatment resulted in high removal of hemicellulose and lignin. The removal of hemicellulose reached 70 % in the pretreated bagasses at 160 °C. The water retention values were lower in bagasses with low hemicellulose content and the crystallinity index (ICcorr) calculated and corrected by pretreatment yields increased under high temperature. The severity factor pretreatment did not correlate with the enzymatic conversion of cellulose and hemicellulose, but the highest removal of hemicellulose promoted a better action of enzymes on substrates. The effect of enzyme concentration on the hydrolysis of pretreated bagasses was not proportional to the conversion of cellulose, with an evident improvement of conversion, when the enzyme loading was increased at the lowest pretreatment temperature. The percentage of adsorption of enzyme mixture in pretreated bagasse was low for the bagasses evaluated, but for Avicel, this percentage increased in 1.6 times. Ninhydrin and Bradford tests to protein determination showed similar results, resulting in a low amount of protein in the pulp and high amount of protein in the washings, respectively.

No presente estudo, fungos ligninolíticos isolados de ecossistemas brasileiros foram avaliados quanto a capacidade de descolorir corantes reativos e, a linhagem Peniophora cinerea, selecionada, teve seu sistema ligninolítico caracterizado. As lacases deste fungo foram avaliadas para duas aplicações: descoloração de efluentes têxteis e auxílio na hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar. Lacase foi a única enzima ligninolítica extracelular detectada nos culivos de P. cinerea. A produção de lacase por P. cinerea foi avaliada em meios sintético e complexo, de forma a obter melhores níveis de produção da enzima. Em meio complexo (milhocina 0,5%, sacarose 0,5% e cobre como indutor de lacase) P. cinerea produziu cerca de aproximadamente 1000 U/l de lacase. Em meio sintético, contendo xilidina e tween 80, P. cinerea imobilizado (em esponja de poliuretano) produziu 3505 U/l de lacase em cultivo em Erlenmeyer e somente 150 U/l em reator de tanque com agitação por pás. Lacases produzidas por P. cinerea foram purificadas e caracterizadas. O sobrenadante do meio de cultivo foi aplicado em coluna de troca aniônica, DEAE-Sepharose CL-6B, e três picos com atividade de lacase foram observados e aplicados separadamente em Mono Q (coluna de troca aniônica). Oito isoenzimas de lacase, com massas entre 30 e 70 kDa e ponto isoelétrico (pI) entre 3 e 6 foram reveladas em géis de eletroforese em condições desnaturantes e não desnaturantes e por focalização isoelétrica (IEF). Algumas isoenzimas apresentaram alta termoestabilidade a 50ºC, pH ótimo entre 2,6 e 4,0 e Km para o ABTS entre 12,7 e 20 ?M, dependendo do tipo de lacase. Diferentes mediadores de lacases de P. cinerea foram avaliados (HBT, HBA, 2,3 DHBA, DOPAC, ABTS, siringaldeido, oxalato de sódio e Mn2+). O sistema composto por lacase, siringaldeído, oxalato de sódio e Mn2+ produziu a maior descoloração do Reactive Blue 19. As lacases foram utilizadas para descoloração de um efluente simulado, preparado com 100 mg/l de Reactive Red 271, hidrolisado em NaOH 2 M, e um efluente real, fornecido por uma indústria têxtil. O efluente simulado foi totalmente descolorido, em 24h, pelo extrato enzimático. A partir desta constatação, o efluente real foi tratado com os extratos de P. cinerea e mais de 60% de descoloração foi obtida com o uso de lacase e mediadores. Lacases produzidas por P. cinerea foram também utilizadas para hidrólise de bagaço de cana-de-açúcar. As amostras de bagaços foram obtidas de tratamentos com sulfito ácido, sulfito alcalino, ácido sulfúrico, clorito de sódio ou sem tratamento (in natura). Duas formas de tratamento foram avaliadas: tratamento simultâneo, ou seja, lacases foram adicionadas juntamente com um preparado comercial de celulases; ou num tratamento sequencial, em que a polpa do bagaço foi previamente tratada com lacase para depois ser hidrolisada com celulases. O tratamento simultâneo com lacase e celulase resultou em menor conversão de celulose, devido a possível inativação das celulases pela ação oxidativa de lacase. A aplicação sequencial das enzimas nos bagaços pré-tratados por sulfito ácido ou por sulfito alcalino favoreceu à hidrólise da celulose. Estudos futuros para tratamento sequencial de lacase à hidrólise de bagaço de cana devem considerar aspectos reacionais básicos: maior carga enzimática, temperatura, tempo de reação e mediadores. Lacases são excepcionalmente versáteis para aplicações biotecnológicas e a produção em larga escala integrará o uso da enzima em diferentes processos industriais. / In the present estudy, ligninolytic fungi isolated from Brazilian ecosystems were evaluated for the ability to decolorize reactive dyes and a selected strain of Peniophora cinerea had its ligninolytic system characterized. Laccases from this fungi were evaluated for two biotechnology applications: decolorization of textile effluents and enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse. P. cinerea produced an halotolerant laccase activity, unique feature with the data available in the literature and with potential for biotechnological applications, making it the object of our studies. Laccase was the only ligninolytic enzyme detected in the extracellular extract from P. cinerea. The production of laccase by P. cinerea was evaluated in synthetic and complex media, in order to obtain higher levels of enzyme production. In complex medium (corn steep liquor 0.5%, sucrose 0.5% and copper, as inducer of laccase) P. cinerea produced about 1000 U/l of laccase. In synthetic medium containing tween 80 and xylidine, P. cinerea immobilized in polyurethane foam produced 3505 U/l of laccase in culture in flasks; in STR reactor P. cinerea produced only 150 U/l. Laccases produced by P. cinerea were purified and characterized. The supernatant of the culture medium was loaded on an anion exchange column, DEAE-Sepharose CL-6B, and three peaks with laccase activity were detected and applied separately on a Mono Q column. Eight isoenzymes of laccases with molecular weigh between 30 and 70 kDa and isoelectric point (pI) between 3 and 6 were revealed on electrophoresis gels at denaturing, native conditions and isoelectric foccusing (IEF). Some isoenzymes showed high thermostability at 50°C, optimal pH between 2.6 and 4.0, and Km for the ABTS between 12.7 and 20 ?M., depending on the type of laccase. Different mediators for laccases of P. cinerea were evaluated (HBT, HBA, 2,3 DHBA, DOPAC, ABTS, syringaldehyde, sodium oxalate and Mn2+). The system laccase, syringaldehyde, sodium oxalate and Mn2+ produced the highest decolorization of Reactive Blue 19. Laccases produced by P. cinerea were used for decolorization of a simulated efluent prepared with 100 mg/l of Reactive Red 271 hydrolyzed with NaOH 2 M and a real effluent, provided by a textile industry. The simulated efluent was completely decolorized within 24 hours by the enzymatic extract. In face of that, the real effluent was evaluated for decolorization by the extracts of P. cinerea and more than 60% of decolorization was obtained by laccase-mediator system. Laccases produced by P. cinerea were also used to hydrolize the sugar cane bagasse. Sugarcane bagasse samples were obtained by acid sulfite, alkaline sulfite, sulfuric acid, sodium chlorite or untreated (in natura). Two forms of treatment were evaluated: simultaneous treatment, ie, laccases have been added along with a commercial cellulase complex for hydrolysis of sugarcane bagasse, or a sequential treatment, in witch bagasse was pre-treated with laccase followed by cellulases. Simultaneous treatment with both enzymes resulted in lower conversion of cellulose than sequential treatment due to possible inactivation of cellulases by the oxidative action of laccase. Future studies of sequential treatment with laccase and hydrolysis of sugarcane bagasse should consider additional basic concepts of reactions such as: increase of enzyme load, temperature, reaction time and mediators. Laccases are exceptionally versatile for biotechnological applications and the production in large scale integrate the use of the enzyme in different industrial processes.

A adubação nitrogenada de soqueira de cana-de-açúcar no Brasil normalmente é feita no período seco do ano e a principal fonte de N é o nitrato de amônio, apesar de a ureia ser o principal fertilizante nitrogenado consumido no Brasil e no mundo. Para viabilizar o uso de ureia em áreas de cana-de-açúcar colhida sem queima, com grande quantidade de palha recobrindo o solo, devem ser adotadas estratégias que reduzam as perdas de amônia por volatilização, como uso de ureia estabilizada com inibidores de urease. Trabalhos prévios indicaram a necessidade de aumentar a concentração do inibidor de urease NBPT na ureia para reduzir perdas de amônia por volatilização em áreas de cana-crua, porém os efeitos na produtividade da cultura ainda não foram estudados. A hipótese deste trabalho é de que o aumento da concentração do inibidor de urease NBPT na ureia irá proporcionar ganhos de produtividade comparado à ureia convencional, demonstrando a viabilidade do uso de ureia estabilizada para adubação de soqueira de cana-crua. O presente trabalho foi executado em dois locais (Experimento 1, Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico de textura muito argilosa e Experimento 2, Latossolo Vermelho-Amarelo eutrófico de textura média) para avaliar o comportamento produtivo de soqueiras de cana-de-açúcar em função de doses de N nas formas de nitrato de amônio, ureia e ureia estabilizada com diferentes concentrações de NBPT. O delineamento experiemental foi de blocos inteiramente casualizados no esquema fatorial 6 x 2 + 1, sendo seis fontes de N (nitrato de amônio, ureia e ureia estabilizada com quatro doses de NBPT variando de 530 a 2000 mg kg-1), duas doses de N (50 e 100 kg ha-1 de N) e um tratamento adicional (Controle, sem adubação nitrogenada). Foram avaliados o perfilhamento, teor foliar de N, índice SPAD, produtividade de colmos, acúmulo de N na parte aérea e os atributos tecnológicos. Também foi avaliada a atividade enzimática da glutamina sintetase (GS) e nitrato redutase (NR) no Experimento 2. Os dados foram submetidos a análise de variância ao nível de 10 % de significância pelo teste F, e os fatores significativos foram comparados pelo teste Tukey a 10 % de significância. Os teores foliares de N não foram alterados pela interação dos fatores, sendo mais importante o aumento da dose de N, o que também ocorreu para atividade das enzimas GS e NR e para o índice SPAD. A produtividade de colmos foi influenciada distintamente entre as áreas. No Experimento 1, houve resposta significativa para as doses de N, independente da fonte de N . No Experimento 2 não houve diferença significativa na produtividade de colmos entre as doses e fontes de N. Os resultados deste trabalho indicam que não é necessário aumentar a concentração de NBPT na ureia e que, tanto a ureia convencional quanto a ureia estabilizada podem ser utilizadas para adubação nitrogenada de soqueira de cana-de- açúcar como fontes opcionais ao nitrato de amônio. / Nitrogen fertilization of sugarcane ratoon in Brazil is usually performed in the dry period of the year and the main source of N is ammonium nitrate, although urea is the main nitrogen fertilizer consumed in Brazil and in the world. In order to allow urea usage in green cane trash blanketing (GCTB) systems, with high amount of straw left on soil surface, strategies that reduce ammonia losses are required, such as the use of urea stabilized with urease inhibitors. Previous research indicated the need to increase the concentration of the urease inhibitor NBPT in urea to reduce ammonia losses in GCTB systems, but the effects on such increase on yield performance is unclear. This study was undertaken to test the hypothesis that increasing the concentration of NBPT in urea will provide yield gains when compared to untreated urea, demonstrating the feasibility of using stabilized urea in GCTB areas. Two field trials (Experiment 1, Oxisols of very clayey texture and Experiment 2, medium-texture Oxisols) were set up to evaluate the yield performance of sugarcane fertilized with N rates as ammonium nitrate, urea and urea stabilized with different concentrations of NBPT. The experimental design was a complete randomized blocks on factorial scheme 6 x 2 + 1, with six N sources (ammonium nitrate, urea and urea stabilized with NBPT concentration ranging from 530 to 2000 mg kg-1), two doses of N (50 and 100 kg ha-1 of N) and an additional control (no N fertilization). It was evaluated the tillering, foliar N content, SPAD index, crop yield, shoot N accumulation and the technological attributes. The enzymatic activity of glutamine synthetase (GS) and nitrate reductase (NR) was also evaluated in Experiment 2. Data were submitted to analysis of variance at the 10 % level of significance by the F test, and the significant factors were compared by the Tukey test at 10 % significance. Leaf N contents weren\'t affected by the interaction of the factors, being more important the increase of the dose of N, which also occurred for the activity of GS, NR and for the SPAD index. Sugarcane response to N fertilization varied among sites. In Experiment 1, there was a significant response to N rates, independently of N sources evaluted. In Experiment 2 there was no significant effect of N sources or rates on sugarcane yield. The results of this study indicate that increasing NBPT concentration in urea will not improve sugarcane yield. However, both urea and stabilized urea resulted in similar yield performance when compared to ammonium nitrate for fertilization of GCTB systems.

A busca por novas tecnologias que visam à produção de biocombustíveis renováveis, especialmente bioetanol e outros biomateriais, tem se intensificado nos últimos anos. Há um interesse mundial crescente na limitação dos impactos ambientais e mudanças climáticas através da substituição de produtos petroquímicos por análogos ambientalmente corretos, a fim de alcançar uma economia mais sustentável. Além disso, as plataformas biorrefinarias lignocelulósicas necessárias para a produção de bioetanol representam uma oportunidade de estimular novos mercados para o setor agrícola e aumentar os empregos locais, contribuindo para o desenvolvimento das economias emergentes. No entanto, a maioria dos processos de conversão são baseados no conhecimento empírico, exigindo estudos mais aprofundados sobre os fatores envolvidos na hidrólise enzimática da celulose, tais como características biomassas, a otimização da etapa de pré-tratamento, bem como das atividades das enzimas e seus mecanismos de ação. Assim, com o objetivo de contribuir para a viabilização e implantação das tecnologias de produção do etanol lignocelulósico, na primeira parte deste trabalho de doutorado, foi realizada a purificação da &beta;-glicosidase do fungo Aspergillus Níger (NaBgl1), principal enzima do coquetel comercial Novozymes 188, e sua caracterização bioquímica e biofísica. As análises de espalhamento de raios-x a baixo ângulo revelaram uma organização multidomínios desta enzima, com uma estrutura molecular de girino semelhante ao encontrado para as celulases. A sua estrutura é composta por um domínio catalítico N-terminal e um domínio fibronectina de tipo III (FnIII) na região C-terminal, conectados entre si por um longo linker com uma inserção de 100 resíduos de aminoácidos numa conformação estendida. Apesar desta estrutura molecular incomum, os ensaios de eletroforese capilar revelaram um perfil processividade característico de &beta;-glucosidases, e os ensaios enzimáticos confirmaram, também, a ausência de atividade em substratos poliméricos. Nos ensaios adosrção com diferentes compostos poliméricos, a enzima &beta;-glicosidase mostrou uma capacidade de adsorção elevada em lignina. Os mecanismos de ligação FnIII-lignina foram elucidados por simulações de dinâmica molecular, que confirmaram apresença de vários sítios de ligação à lignina no domínio FnIII da enzima. Como segunda parte da presente tese, diferentes biomassas, como bagaço de cana, resíduos de casca de eucalipto e gramíneas (Panicum maximum, Pennisetum purpureum e Brachiaria brizantha) foram submetidas a vários métodos de pré-tratamento (ácido diluído, alcalino, sulfito e água quente) em diferentes condições de tratamento e avaliadas quanto ao seu potencial para a produção de bioetanol. As biomassas in natura e pré-tratadas foram caracterizadas quanto à sua composição química por métodos cromatográficos, ressonância magnética nuclear e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier; o índice de cristalinidade das amostras foi determinado por método químico e difração de raios-x; as análises morfológicas foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura; e os resultados da caracterização foram correlacionados com os perfis de sacarificação enzimática encontrados para cada uma delas. / The search for new technologies aimed at the production of renewable biofuels, specially bioethanol, and other biomaterials has intensified in recent years. There is an increasing world-wide interest in the limitation of environmental impact and climate change by replacing petrochemical products with environment-friendly analogues in order to move towards a sustainable economy. In turn, the lignocellulosic biorefining platforms required for ethanol production present an opportunity to stimulate new markets for the agriculture sector and increase domestic employment, contributing to the development of emerging economies. However, most of conversion processes are based on empirical knowledge, demanding thorough studies about the factors involved on enzymatic hydrolysis of cellulose, such as biomasses characteristics, optimization of pretreatment steps and enzymes activities and molecular action mechanisms. Aiming to contribute for the viability and establishment of lignocellulosic ethanol technologies, on the first part of the present thesis, we performed the purification of main Aspergillus niger &beta;-glucosidase (AnBgl1) from the commercial cocktail Novozymes 188 and its biochemical and biophysical characterization. The small angle x-ray scattering analysis revealed a multidomain organization, with a tadpole-like molecular shape similar to that found for cellulases. Its structure is composed by a N-terminal catalytic domain and a fibronectin type III-like (FnIII) C-terminal domain, connected by a long linker with a 100 aminoacids residues insertion in a extended conformation. In spite of this uncommon molecular structure, capilar zone electrophoresis assays revealed a processivity profile characteristic of &beta;-glucosidases and the enzymatic assays confirmed no-activity on polymeric substrates. On the pull-dowm assays with different polymeric compounds, the &beta;-glucosidase showed a high adsorption ability to lignin. The FnIII-lignin binding mechanisms were elucidated by molecular dynamics simulations, confirming the multiple binding sites to lignin in the enzyme FnIII domain. As a second part of the present thesis, different biomasses such as sugarcane bagasse, eucalyptus bark residues and grasses (Panicum maximum, Pennisetum purpureum and Brachiaria brizantha) were submitted to several pretreatment methods (diluted acid, alkaline, sulfite and hot water) at various conditions and evaluated about their potential to bioethanol production. The raw and pretreated biomasses were characterized about their chemical composition by chromatographic methods, nuclear magnetic ressonance and Fourier transformed infrared spectroscopy; the crystallinity index was determined by chemical method and x-ray diffraction; morphological features were analysed by scanning electron microscopy; and the characterization results were correlated to their enzymatic saccharification profiles.

Este trabalho foi realizado com a finalidade de avaliar atividade da redutase do nitrato (RN), sintetase da glutamina (GS) e conteúdo de proteína total solúvel (PTS) em folhas de cafeeiro durante o desenvolvimento dos frutos em condições de campo. O experimento foi instalado em blocos ao acaso em esquema fatorial 3x6, constituído pela combinação de 3 doses de N (0, 150 e 350 kg ha-1) e avaliado em seis diferentes fases fenológicas (janeiro, fevereiro, março, abril, maio e junho), com sete repetições. No experimento foi utilizada a cultivar Catuaí Vermelho IAC 44 com seis anos implantada num Nitossolo Vermelho Eutroférrico, no município de Piracicaba-SP. Com relação à atividade da RN, GS e PTS em função das doses de N verificou incremento nos valores da atividade destas enzimas e do teor de proteína total solúvel em função da dose de N. As maiores atividades da RN foram obtidas no mês de janeiro (0,834, 1,370 e 1,781 &#181;mol NO2 - g-1 MF h-1), bem como para a GS (82,47, 95,31 e 136,72 &#181;mol &#947;GH h-1 mg-1 PTS). O teor de proteína solúvel total (PTS) apresentou a mesma tendência (0,62, 5,66 e 6,52 mg mL-1). Estes valores foram obtidos em frutos na fase chumbinho. Durante o desenvolvimento dos frutos do cafeeiro a atividade das enzimas estudadas e o conteúdo de PTS foliar diminuíram, ao longo do tempo de janeiro a junho (maturação frutos). / The aim of this work was to evaluate the nitrate reductase (NR) and glutamine synthetase (GS) activity, total soluble protein content (PTS) in coffee leaves during the fruits development in field conditions. The study was carried out in ESALQ/USP (University of São Paulo), Piracicaba, São Paulo, Brazil in a Red Nitosol eutrofic. The experimental design was a complete randomized, in a factorial outline 3 x 6, constituted by combination of 3 levels (0, 150 and 350 kg ha-1) of nitrogen in six different periods (January, February, March, April, May and June) in plants (Cultivar Catuaí Vermelho IAC 44). The RN, GS activity and leaves PTS content was linear increased in relation of levels of N applied. In accordance with the present study, the enzymes had presented greater activity during the January than other months (0,834, 1,370 and 1,781 µmol NO2 - g-1 DF h-1) of RN; (82,47, 95,31 and 136,72 µmol &#947;GH h-1 mg-1 PTS) of GS and (0,62, 5,66 and 6,52 mg mL-1) of total soluble protein (PTS), in the treatments T0, T1 and T2, respectively. In January, the fruits were young grains and this period the coffee plant has high enzymatic activity. However, the capacity of nitrate assimilation during the annual cycle of coffee plants can be change through the environment and climatic variations and this phase (January) was verified a great precipitation. During the coffee fruits development, the RN and GS activity and the foliar PTS content had decreased, this occur due to the process of senescence of leaves, promote it the remobilization to other plant organs, as seed filling.

Fungos de decomposição branca atuam eficientemente na biodegradação de substratos altamente lignificados, como a madeira. Tal característica permite supor que esses organismos apresentem um sistema celulolítico com atividade diferenciada em substratos ricos em lignina. O presente trabalho avaliou o efeito da adição de enzimas derivadas do fungo de decomposição branca Pleurotus ostreatus em preparações de celulases comerciais durante a hidrólise enzimática do bagaço de cana previamente submetido a tratamento quimiotermomecânico com sulfito alcalino. Duas cargas de sulfito alcalino foram empregadas nos pré-tratamentos: uma mais elevada de 10 g de Na2SO3 e 5 g de NaOH para cada 100g de bagaço, que gerou um substrato de baixa recalcitrância; e uma carga diminuída à metade da anterior, que originou um substrato de elevada recalcitrância. Primeiramente, a produção de endoglucanases (EG) em cultivos submersos de P.ostreatus foi avaliada em diferentes fontes de carbono, sendo a maior produção de EG (342 UI L-1) verificada após 20 dias de cultivo em meio contendo bagaço de cana moído e carboximetilcelulose (CMC). Contudo, devido a CMC ser considerada um interferente nos ensaios de hidrólise do bagaço, optou-se por utilizar enzimas derivadas dos cultivos que empregaram somente bagaço de cana como fonte de carbono. Os experimentos de hidrólise empregaram cargas de enzimas correspondentes a 10FPU (carga alta) e 5FPU (carga média) de celulases derivadas de Trichoderma reesei ATCC 26921, misturadas com uma carga de 15 UI.g-1 de ?-glicosidase (BGL) derivadas de Aspergillus niger, para cada grama de bagaço. Para os experimentos de hidrólise que empregaram enzimas derivadas de P. ostreatus ajustou-se a carga de endoglucanase para que 50% da atividade fosse derivada de T. reesei, e 50% proveniente de P. ostreatus. A suplementação com enzimas de P. ostreatus causou uma alteração no teor das demais enzimas hidrolíticas, verificando-se valores de atividades de xilanases e celulases, com exceção das celobiohidrolases, superiores aos observados com o emprego da carga alta de enzimas comerciais. A conversão da celulose obtida durante a hidrólise dos bagaços pré-tratados mostraram que as enzimas de P. ostreatus proporcionaram valores de velocidade inicial de hidrólise equivalentes aos obtidos nos ensaios com carga alta de enzimas comerciais. Esse resultado foi atingido mesmo com uma carga de celobiohidrolases duas vezes inferior a existente nos ensaios com alta carga de enzimas comerciais, o que levou a considerar que as enzimas derivadas de P. ostreatus possam apresentar atividade celulolítica diferenciada. Além disso, o maior teor de enzimas xilanolíticas nos extratos de P. ostreatus resultou em maiores valores de conversão da xilana. A maior remoção de xilana também pode ter favorecido a maior conversão de celulose obtida mesmo com baixa carga de celobiohidrolases nas misturas reacionais, visto que a remoção da xilana associada à celulose aumentaria a disponibilidade do substrato às celulases. Contudo, a conversão de celulose a partir de 8-24h de hidrólise suplementada com enzimas de P. ostreatus foi ligeiramente inferior ao obtido na hidrólise com carga alta de celulases de T. reesei. / White-rot fungi are able to degrade highly lignified substrates, such as wood. This characteristic allows us to assume that these organisms possess a cellulolytic system with differentiated activity on lignin-rich substrates. This study evaluates how cellulolytic enzymes produced by the white-rot fungus Pleurotus ostreatus perform in the hydrolysis of pretreated sugarcane bagasse. The sugar cane bagasse was initially pretreated with two chemical loadings of alkaline sulphite: 10 g of Na2SO3 and 5 g of NaOH per 100g of pulp (high chemical load), generating a substrate with low recalcitrance; and a load decreased to half of the previous one, which gave a more recalcitrant substrate. The production of endoglucanases (EG) in submerged cultures of P.ostreatus was evaluated using different carbon sources in the culture media. The highest EG production (342 IU L-1) was observed after fungal growth for 20 days in the culture medium that contained sugarcane bagasse and carboxymethylcellulose (CMC) as carbon sources. However, residual CMC present in the culture extracts was considered to interfere in subsequent hydrolysis assays and we decided to use enzymes derived from the cultures that used only sugarcane bagasse as carbon source. The reference hydrolysis experiments were performed with enzyme loadings of 10 FPU (high loading) and 5 FPU (medium loading) from cellulases derived from Trichoderma reesei ATCC 26921 mixed with 15 UI of ?-glucosidase (BGL) from Aspergillus niger (enzyme loadings expressed in units per gram of pretreated bagasse). For the hydrolysis experiments that used enzymes from P. ostreatus, the enzyme loading was adjusted in order to have 50% of original endoglucanase activity from T. reesei enzymes replaced by enzymes from P. ostreatus enzymes. The addition of P. ostreatus enzymes caused a change in the overall levels of hydrolytic enzymes present in the reaction medium. Xylanase and beta-glucosidase activities were higher than those observed in the commercial enzymes mixture. However, the cellobiohydrolase levels were the half of the original values from the commercial enzymes. The cellulose conversion during the hydrolysis of pretreated bagasses showed that the enzymes from P. ostreatus provided initial hydrolysis rate values similar to those obtained in tests with the high loading of commercial enzymes. This result was achieved even with a cellobiohydrolase loading twice lower than in the assays with high loading of commercial enzymes, which led to the conclusion that the enzymes derived from P. ostreatus can show differentiated cellulolytic activity. In addition, the higher content of xylanolytic enzymes in P. ostreatus extracts resulted in higher xylan conversion. The higher removal of xylan may have also resulted in the higher conversion of cellulose, even with low cellobiohydrolases in the reaction mixtures, since removal of xylan increases the accessibility of the cellulases to the substrate. However, the cellulose conversion after 8-24h hydrolysis supplemented with enzymes from P. ostreatus was slightly lower than that obtained in the hydrolysis with high loading of cellulases from T. reesei.

Atividades peptidásicas têm sido relacionadas à artrite reumatoide (AR). Os mecanismos de ação do tratamento usual, o metotrexato (MTX), e de terapias alternativos da AR, como a acupuntura com veneno de abelhas (BV), não são completamente compreendidos. Para contribuir com o conhecimento da AR, o presente estudo avaliou parâmetros consagrados para AR e atividades de aminopeptidases básica (APB), neutra (APN) e dipeptidil peptidase 4 (DPP4), e da endopeptidase prolil oligopeptidase (POP) em amostras de animais controle e submetidos à indução de artrite por colágeno (CIA) com ou sem tratamento sistêmico com BV e/ou MTX, e em animais resistentes, bem como efeitos diretos do BV ou do MTX sobre as atividades de aminopeptidases sob estudo. Em conclusão: atividades aminopeptidásicas estão envolvidas na CIA e podem ser potencialmente úteis na avaliação diagnóstica e prognóstica da AR; os tratamentos com BV e/ou MTX são capazes de amenizar ou normalizar essas alterações nas aminopeptidases; o BV não tem efeito analgésico, mas é capaz de diminuir o TNF-<font face=\"Symbol\">a; o BV pode conter algum inibidor da APN, enquanto o MTX parece agir como um inibidor não seletivo de APB, APN e DPP4. / Peptidase activities have been related to rheumatoid arthritis (RA). The mechanisms of action of the usual treatment, methotrexate (MTX), and alternative therapies for RA, such as bee venom (BV) acupuncture, are not completely known. To contribute to the understanding of RA, this study evaluated parameters of RA and activities of basic (APB), neutral (APN) and dipeptidyl peptidase 4 (DPP4) aminopeptidases, and oligopeptidase prolyl endopeptidase (POP) in samples from rats with collagen-induced arthritis (CIA) and in control rats with or without systemic treatment with BV and /or MTX and in resistant animals, as well as the direct effects of BV or MTX on the aminopeptidase activities under study. In conclusion: aminopeptidase activities are involved in CIA and may be potentially useful in the diagnostic and prognostic evaluation of RA; treatment with BV and / or MTX are able to reduce or normalize these aminopeptidase alterations; BV has no analgesic effect, but it is able to decrease TNF-<font face=\"Symbol\">a; BV may contain some inhibitor of APN, while the MTX seems to act as a nonselective inhibitor of APB, APN and DPP4.

Com o surgimento da metagenômica, a descoberta de compostos bioativos aumentou. A Arrabidaea chica é uma planta trepadeira, usada em tatuagens pelos índios. O enriquecimento da extração dos antocianosídeos através da fermentação das folhas com xilanase de Bacillus pumilus foi estudado anteriormente. A análise qualitativa da produção de xilanase por clones de bibliotecas metagenômicas e B. pumilus SG-32 e B. firmus P1-1 foi feita com a finalidade de elaborar um método miniaturizado para encontrar novas fontes dessa enzima. Bem como avaliar o seu potencial enzimático sobre os antocianosídeos. Os clones e o B. firmus não expressaram xilanases em meio sólido de xilana de bétula. Porém, o B. pumilus SG-32 expressou, como confirmado pelo atividade xilanolítica. Por isso, o caldo enzimático desta espécie foi utilizado como inóculo para o tratamento enzimático das folhas de A. chica que liberou suas antocianidianas, como confirmado pelo método de Bial e CLAE-DAD. Uma nova fonte de xilanase foi descoberta com atividade hidrolítica sobre os antocianosídeos de A. chica. / With the advent of metagenomics, the discovery of bioactive compounds increased. The Arrabidaea chica is a climbing plant, used in tattoos by the Indians. The extraction of anthocyanosides enrichment through fermentation of the leaves with xylanase from Bacillus pumilus has been studied previously. Qualitative analysis of xylanase production by clones of metagenomics libraries and B. pumilus SG-32 and B. firmus P1-1 was made in order to develop a miniaturized method to find new sources of this enzyme. And to evaluate the potential enzymatic on the anthocyanosides. The clones and the B. firmus xylanases did not express in solid birch xylan. However, B. pumilus SG-32 expressed as confirmed by the xylanolytic activity. Therefore, the broth enzymatic of this specie was used as inoculum for the enzymatic treatment of the leaves of A. chica that liberated their anthocyanidines, as confirmed by Bial method and HPLC-DAD. A new source of xylanase was discovered with hydrolytic activity on anthocyanosides from A. chica.