Objetivos: Investigar o dano a lipídios, proteínas e ao DNA, níveis de glicosaminoglicanos (GAGs) e as concentrações de interleucina 1-β (IL1-β) em sangue de pacientes com Mucopolissacaridose (MPS) tipo II no diagnóstico e durante a terapia de reposição enzimática (TRE) e correlacioná-los com parâmetros de estresse oxidativo, bem como analisar o efeito in vitro da genisteína sob o dano ao DNA em leucócitos de pacientes com MPS tipo IVA. Métodos: Amostras de sangue e urina de doze pacientes com MPS II no diagnóstico e sob tratamento com TRE, além de controles saudáveis foram utilizados para avaliar: índice de lipoperoxidação e oxidação de proteínas (medida a partir do conteúdo de grupamentos carbonila e SH) em plasma, GAGs urinários, níveis de IL1-β plasmáticos, bem como índice de dano ao DNA em leucócitos através do ensaio cometa, também utilizada para avaliar o dano ao DNA em leucócitos de pacientes com MPS IVA, previamente incubados em diferentes concentrações de genisteína ou em tampão fosfato salino e dimetilsulfóxido. Resultados e Discussão: Foi observada a presença de dano oxidativo a biomoléculas em sangue de pacientes com MPS II, com altos níveis de lipoperoxidação, conteúdo de grupamentos carbonila, dano ao DNA e redução de grupos sulfidrila. Houve redução no dano ao DNA e na lipoperoxidação após TRE, além de aumento de grupamentos sulfidrila, embora a terapia não tenha sido capaz de reverter o dano a carbonila. Nossos resultados sugerem que o aumento dos GAGs induz o dano aos lipídios e ao DNA. A adição in vitro de genisteína (10, 30 e 50 μM) em amostras de sangue de pacientes MPS IVA acarretou em um aumento estatisticamente significativo no índice de dano ao DNA. Conclusões: Estresse oxidativo e inflamação estão envolvidos na fisiopatologia da MPS II. Além disso, a TRE mostrou ter papel protetor contra o dano ao DNA e a lipídios. A genisteína nas doses 10, 30 e 50 μM aumentou in vitro o índice de dano ao DNA em leucócitos de pacientes MPS IVA, demonstrando citotoxicidade. / Objectives: Investigate lipid, protein and DNA damage, glycosaminoglycans (GAGs) levels and the inflammatory marker interleukin 1-β (IL1-β) concentration of mucopolysaccharidosis (MPS) II patients at the moment of diagnosis and during enzyme replacement therapy (ERT), correlate these findings with oxidative stress parameters, as well as investigate the in vitro effect of genistein on DNA injury in leukocytes from MPS IVA patients. Material and Methods: Blood and urine samples from twelve MPS II patients at diagnosis and under ERT and healthy controls were evaluated regarding the parameters: lipid peroxidation index and protein oxidation (carbonyl and SH group contents) in plasma, urinary GAGs, as well as IL-1β in plasma and DNA damage index in leukocytes. Besides, blood samples from MPS IVA patients were incubated with different concentrations of genistein or phosphate buffered saline (PBS) and dimethylsulfoxide (DMSO), and the DNA damage index in leukocytes was evaluated by the comet assay. Results and Discussion: MPS II patients presented oxidative damage to biomolecules with high levels of lipid peroxidation, carbonyl content and DNA damage, as well as a reduction on SH groups. There was a decrease in DNA damage and lipid oxidative injury after ERT, and an increase in SH levels, although this therapy was not able to reverse carbonyl content. The high levels of urinary GAGs in MPS II patients were reduced after ERT and positively correlated with DNA and lipid oxidative injury, suggesting that GAGs accumulation induce lipid peroxidation and DNA damage. MPS IVA patients blood treated in vitro with genistein (10, 30 e 50 μM) had higher DNA damage index when compared to samples treated with PBS buffer and DMSO. Conclusions: Oxidative stress and inflammation process are involved in MPS II pathophysiology, and ERT protects against DNA and lipid injury, probably by reducing GAGs accumulation. Genistein increased in vitro DNA damage in leukocytes from MPS IVA patients, demonstrating cytotoxicity.

Devido à sua importante atividade celulolítica, o fungo Trichoderma harzianum possui um grande potencial de aplicação na hidrólise da biomassa. No entanto, as celulases deste fungo filamentoso ainda não foram caracterizadas em profundidade. A celobiohidrolase I (CBHI) é a principal enzima celulolítica produzida por Trichoderma sp. e atualmente é uma das celulases mais investigadas para aplicações de biocombustíveis. A CBHI hidrolisa celulose cristalina à unidades solúveis de celobiose, o que a torna uma enzima chave para a produção de açúcares fermentáveis a partir da biomassa. O objetivo deste trabalho foi purificar e caracterizar a CBHI de Trichoderma harzianum (ThCBHI) bioquímica, biofísica e estruturalmente. Primeiramente foi estabelecido um protocolo de purificação eficiente da proteína a partir da expressão homóloga no fungo. A caracterização bioquímica ThCBHI mostrou que a proteína possui uma massa molecular de 66 kDa, pI de 5,23 e o pH e a temperatura de atividade ótima foram 5,0 e 50 ºC, respectivamente. A influência do pH e temperatura sobre as estruturas secundárias e terciárias e atividade enzimática da ThCBHI foram analisados por espectroscopia de CD, fluorescência e SAXS, e os resultados mostraram que as perturbações de pH e de temperatura afetam a estabilidade por dois mecanismos diferentes. As variações de pH podem modificar a protonação dos resíduos, afetando diretamente sua atividade, levando a desestabilização estrutural apenas em limites extremos de pH, como pH 9,0. A temperatura, por outro lado, tem uma influência direta sobre enovelamento e compactação da enzima, fazendo com que na temperatura em torno de 60 ºC ocorra perda da estrutura secundária, e terciária. Quando as análises foram realizadas na presença do produto de reação e também inibidor competitivo, celobiose, a estabilidade térmica da ThCBHI aumentou significativamente de 61,5 para 65,9 ºC. Os estudos estruturais e simulações de dinâmica molecular mostraram que a flexibilidade do resíduo Tyr260, em comparação com a Tyr247 do homólogo de T. reesei CBHI (TrCBHI), é aumentada devido às cadeias laterais curtas adjacentes de Val216 e Ala384 criando uma abertura adicional na face lateral do túnel catalítico. A ThCBHI também apresenta um loop encurtado na entrada do túnel de interação com a celulose, o que tem sido descrito como o responsável por interagir com o substrato de TrCBHI. Estas características estruturais podem explicar por que a ThCBHI apresenta maior valor de kcat e menor inibição pelo produto em comparação com TrCBHI. / Trichoderma harzianum is a fungus that has a considerable potential in biomass hydrolysis application due to its elevated cellulolytic activity. Cellulases from Trichoderma reesei have been widely used as model in studies of cellulose breakdown. However, cellulases from Trichoderma harzianum are less-studied enzymes which have not been characterized biophysically and biochemically as yet. CBHI, a cellobiohydrolase I, is the major cellulolytic enzyme produced by Trichoderma sp. and is currently one of the most investigated cellulases for biofuel applications. CBHI hydrolyzes crystalline cellulose to soluble cellobiose units, which turns it into a key enzyme for producing fermentable sugars from biomass. The aim of this work was to purify and characterize the CBHI of Trichoderma harzianum (ThCBHI). We established an efficient purification protocol of ThCBHI, from the homologous expression. The biochemical characterization of ThCBHI showed that the protein has a molecular mass of 66 kDa, a pI of 5,23, and the optimum pH and temperature for its activity are 5,0 and 50 ºC, respectively. The effect of pH and temperature on secondary and tertiary structure and enzymatic activity of ThCBHI were analyzed by CD and Fluorescence spectroscopy and showed that they affect protein stability by two distinct mechanisms. Variations of pH modify protonation of the residues, affecting directly its activity, leading to structural destabilization only at extreme pH values, such as pH 9, 0. On the other hand, temperature has direct influence on mobility, fold and compactness of the folding enzyme, at temperatures above 60 ºC, there is loss of secondary and tertiary structure. When the assays were conducted in the presence of the cellobiose, a competitive inhibitor, thermal stability of ThCBHI was significantly increased to 61,5 to 65,9 ºC. Structural studies and molecular dynamics simulations showed that the flexibility of Tyr260, in comparison to the Tyr247 from the homologous T. reesei CBHI, is enhanced due to the short side chains of adjacent Val216 and Ala384 residues and creates an additional gap at the side face of the catalytic tunnel. In addition, CBHI of T. harzianum has a shortened loop at the entrance of the cellulose-binding tunnel, which has been described to interact with the substrate in T. reesei CBHI. These structural features might explain why T. harzianum enzyme displays higher kcat value and lower product inhibition on both glucosides and lactosides substrates in comparison to T. reesei CBHI.

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 β-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 β-glucosidases, e os ensaios enzimáticos confirmaram, também, a ausência de atividade em substratos poliméricos. Nos ensaios adosrção com diferentes compostos poliméricos, a enzima β-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 β-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 β-glucosidases and the enzymatic assays confirmed no-activity on polymeric substrates. On the pull-dowm assays with different polymeric compounds, the β-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.

Leishmania é um protozoário parasito flagelado responsável pelas Leishmanioses, classificadas como doenças negligenciadas, que causam um risco a 350 milhões de pessoas em todo o mundo. As fumarato hidratases (FHs) são enzimas que catalisam a hidratação reversível da molécula de fumarato em S-malato e estudos recentes em tripanosomatídeos, utilizando Trypanosoma brucei como modelo, apontam essas enzimas como potenciais alvos para o planejamento de compostos com ação tripanossomicida e leishmanicida. O presente trabalho visou à caracterização funcional e estrutural das enzimas fumarato hidratase de Leishmania major através da determinação da estrutura por técnicas de difração de raios-X em monocristais, aliadas a técnicas espectroscópicas, de mutagênese sítio dirigida e simulação de dinâmica molecular. A susceptibilidade dessa classe de enzimas ao oxigênio devido a presença de um complexo do tipo [4Fe-4S] exigiu a utilização de técnicas modernas para a realização dos experimentos em condição de anaerobiose. A estrutura da isoforma citosólica da FH em L. major (LmFH-2) foi determinada por técnicas de difração de raios-X em monocristais e consiste na primeira estrutura de uma proteína da classe I das FHs a ser determinada. O enovelamento de LmFH-2 foi descrito como novo e consiste em uma proteína dimérica na qual cada monômero apresenta dois domínios denominados domínios N- e C- terminais, que possuem grande mobilidade entre si. A análise das estruturas cristalográficas de LmFH-2 em complexo com o substrato malato e os inibidores malonato e succinato, associada aos estudos de dinâmica molecular, nos permitiu propor que a mobilidade entre os domínios está associada à entrada do substrato no sítio ativo. Os dados estruturais corroborados pelos dados espectroscópicos e bioquímicos foram utilizados para mapear o sítio ativo e construirmos um modelo para descrever o mecanismo de ação enzimática adotado por essa classe de enzimas. Na tentativa de dar ínicio à validação do nosso modelo, o resíduo conservado Thr467, pertencente ao sítio ativo da LmFH-2 e identificado como importante na interação com o substrato, teve seu papel catalítico avaliado através da combinação de técnicas de mutação sítio-dirigida associada a estudos cinéticos e estruturais. A perda significativa na atividade da proteína mutante LmFH-2-T467A fortaleceu nossas hipóteses de que a Thr467 poderia atuar como ácido ou base no mecanismo RESUMO | II de ação das FHs da classe I. Os resultados obtidos nesse trabalho nos fornecerão as bases estruturais para o mapeamento acerca do mecanismo catalítico adotado pelas enzimas fumarato hidratase da classe I, assim como, para o planejamento de ligantes específicos como uma importante ferramenta na avaliação do potencial desta classe de enzimas como alvo para o desenvolvimento de novas terapias contra a Leishmaniose. / Leishmania parasites are the casual agent of leishamaniasis, classified as neglected tropical diseases, with 350 million people at risk of infection. Fumarate hydratases (FH) are enzymes that catalyze the stereospecific reversible hydratation of fumarate to S-malate and recent studies in trypanosomatids, using Trypanosoma brucei as a model suggest that the fumarate hydratase enzymes are essential for the parasite survival and should be exploited as potential targets for the development of new therapies against trypanosomatid related diseases. The present work focused the functional and structural characterization of both fumarate hydratase enzymes from Leishmania major by a combination of crystallographic, spectroscopic, site-direct mutagenesis and molecular dynamics techniques. The susceptibility to oxygen observed for this class of proteins due to the presence of a [4Fe-4S] cluster required the use of state-of-art infrastructure to perform the experiments under anaerobic environment. The structure of LmFH-2 has been determined by X-ray diffraction techniques and consists of the first class I FH structure to be reported. LmFH-2 folding has been found to be unique and consists of a dimer with each monomer composed of two major domains named N- and C-terminal domains. The analysis of the crystallographic structure of LmFH-2 in complex with the substrate malate and with both inhibitors malonate and succinate has allowed us to propose that the movement observed between both N- and C-domains is associated to the entrance of the substrate into the active site. The structural data corroborated with biochemical and spectroscopic studies have been used to map the active site and to build a model to describe the mechanism of action adopted by this class of enzymes. As our first attempt to validate our model, the residue Thr467 that belongs to the active site and has been identified as important in the interaction with the substrate, had its catalytic role evaluated by site-direct mutagenesis in combination with kinetic and structural studies. The significant loss in activity observed for the mutant LmFH-2-T467A supports our hypothesis that Thr467 can act as either acid or base during catalysis. Our results have provided the structural basis for the complete mapping of the catalytic mechanism adopted by fumarate hydratase enzymes, as well as for the design of specific ligands as an important tool for evaluating FHs as drug targets in development of new therapies against Leishmaniasis.

O fornecimento de colostro bovino liofilizado (CBL), fonte alternativa de proteína, foi avaliado como um ingrediente inovador na nutrição de peixes. A influência desta secreção láctea foi estudada sobre o desenvolvimento dos tecidos entérico, hepático e muscular de pacu (Piaractus mesopotamicus) e dourado (Salminus brasiliensis) juvenis, utilizando-se análises da concentração sérica de IGF-I, o estudo da estrutura morfológica e atividade enzimática no intestino e, os indicadores de atividade celular nos tecidos entérico, hepático e muscular. Os pacus (8,5 ± 0,7g; 7,7 ± 0,3cm) e dourados (13,3 ± 0,9g; 10,8 ± 0,3cm), foram distribuídos num delineamento experimental inteiramente casualizado em esquema fatorial 3x2, constituindo-se de três dietas com inclusão de CBL (0%, 10% e 20%) e dois períodos experimentais (30 e 60 dias). Para os indicadores de desempenho no pacu, houve interação para ganho de peso (GP) e conversão alimentar aparente (CAA) (P<0,05). Os valores de GP, para 10 e 20% de CBL, não diferiram do 0% de CBL, indicando que as dietas foram adequadas e atenderam as necessidades nutricionais dos juvenis. Maior índice de conversão alimentar foi encontrado com 10% de CBL, aos 60 dias. A concentração de IGF-I não diferiu entre as dietas nas duas espécies, contudo, foi maior no dourado aos 60 dias (P<0,05). A morfologia do epitélio intestinal de pacu e dourado juvenis não foi alterada pelo fornecimento de CBL, entretanto, observaram-se diferenças entre os segmentos intestinais. A atividade da enzima aminopeptidase N foi maior nos pacus alimentados com 10% e 20% de CBL (P<0,05); a atividade das peptidases e dissacaridases foi menor aos 60 dias; exceto para aminopeptidase A, que apresentou elevada atividade neste mesmo período. No dourado, apenas houve diferença para aminopeptidase A, que foi menor aos 60 dias (P<0,05). Com relação aos indicadores de atividade celular, no intestino de pacu, a relação proteína total (PT)/RNA foi menor aos 30 dias. No fígado de dourado houve interação entre dieta e período para DNA, sendo maior nos peixes alimentados com 20% de CBL, aos 60 dias. No músculo de pacu PT/RNA foi maior com 10% de CBL; RNA, PT/DNA e RNA/DNA menor aos 60 dias, enquanto DNA e PT/RNA, maior neste mesmo período. No músculo do dourado, RNA e RNA/DNA, foram menores aos 60 dias e, PT/RNA, maior neste mesmo período (P<0,05). Considerando os aspectos estudados para avaliar as consequências do fornecimento de colostro bovino para pacu e dourado juvenis, observou-se que foram mantidas inalteradas a plasticidade e atividade das enzimas no epitélio intestinal e a atividade celular nos tecidos entérico, hepático e muscular. Esta condição sugere a possibilidade de uso desta secreção láctea na nutrição dos peixes estudados. / The supply of lyophilized bovine colostrum (LBC), alternative protein source, has been evaluated as an innovative ingredient in fish nutrition. The milk secretion influence was studied on enteric, liver and muscle tissues development of pacu (Piaractus mesopotamicus) and dourado (Salminus brasiliensis), using analysis of serum IGF-I concentration, morphological structure study and enzyme activity in intestine, as well as the responses of cellular indicators in enteric, liver and muscle tissues. Juveniles of pacu (8.5 ± 0.7g; 7.7 ± 0.3cm) and dourado (13.3 ± 0.9g; 10.8 ± 0.3cm) were distributed in a completely randomized design in a factorial scheme 3x2, constituting of three diets with LBC inclusion (0, 10 or 20%) and two experimental periods (30 or 60 days). The performance indicators in pacu, interaction between diet and period was observed to weight gain (WG) and feed conversion rate (FCR) (P<0.05). GP values in 10 and 20% LBC did not differ from the values of 0% LBC, indicating that the diets were adequate and met the nutritional needs of the juveniles. Higher FCR was found with 10% LBC at 60 days. IGF-I concentration did not differ between diets in both species, but was higher in dourado at 60 days (P<0.05). The pacu and dourado intestinal epithelium histomorphometry, was not altered by the LBC supply, however, there were differences between intestinal segments. The enzyme activity of aminopeptidase N was higher in pacu fed 10% and 20% of LBC (P<0.05); the activity of peptidases and disaccharidases was lower at 60 days; except for aminopeptidase A which showed high activity in this period. In the dourado, was difference only to aminopeptidase A, which was lower at 60 days (P<0.05). Regarding the indicators of cellular activity, in intestine of pacu, total protein (TP)/RNA ratio was lower at 30 days. In liver of dourado, there was interaction between diet and period for DNA, being higher in fish fed 20% LBC, at 60 days. In muscle of pacu, TP/RNA was higher with 10% LBC; RNA, TP/DNA and RNA/DNA ratio lower at 60 d, while TP and DNA/RNA ratio increased during the same period. In muscle of dourado, RNA and RNA/DNA were lower at 60 days and, TP/RNA higher in the same period (P<0.05). Considering the aspects studied to evaluate the effects of bovine colostrum for juvenile pacu and dourado, it was observed that were kept unchanged the plasticity and enzymes activity in intestinal epithelium and cellular activity in enteric, liver and muscle tissues. This condition suggests the possibility of using this milk secretion in nutrition of fish studied.

Cultivares de cana-de-açúcar com tolerância à seca e alta produtividade são desejáveis para a rápida expansão do cultivo da cana-de-açúcar em regiões caracterizadas por um período de déficit hídrico prolongado. Nas plantas, o estresse hídrico induz o dano oxidativo devido ao aumento da produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) sem o seu consequente controle. A tolerância à seca pode incluir mecanismos distintos que permitam que as plantas mantenham o metabolismo em níveis normais, exigindo um sistema antioxidante robusto para inativar ROS, o qual consiste de vias enzimáticas, incluindo superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbato peroxidase (APX), glutationa redutase (GR), glutationa-S-transferase (GST) e glutationa peroxidase (GPX). A elucidação dos mecanismos bioquímicos e moleculares adotados pela cana-de-açúcar em resposta à deficiência hídrica seria relevante para o desenvolvimento de genótipos tolerantes, contribuindo para uma redução na necessidade de água para irrigação. Duas cultivares selecionadas com base em seu comportamento contrastante na resposta à seca foram avaliadas, \'IACSP94-2094\' considerada tolerante e \'IACSP97-7065\' considerada sensível à seca. O déficit hídrico foi imposto via suspensão da irrigação 4 meses após o plantio em casa de vegetação. A desidratação indicada tanto pelo potencial hídrico da folha quanto pelo conteúdo relativo de água (CRA) corrobora com a redução na assimilação de CO2 (A), condutância estomática (gS), transpiração (E) em ambas as cultivares. Também foram detectadas, quedas no redimento quântico da fotoquímica do fotossistema II, que comprovam o estabelecimento do déficit hídrico para a cultivar \'IACSP94-2094\', corroborado pelas análises de peroxidação lipídica, indicadora da ocorrência do estresse oxidativo. Com relação à atividade específica e expressão gênica das enzimas do sistema antioxidante, foi demonstrado que a superóxido dismutase (SOD), ascorbato peroxidase (APX) e glutationa redutase (GR) são as enzimas chave para o controle do estresse oxidativo desencadeado pela seca na cultivar tolerante. O perfil das isoformas da SOD revelou que a cultivar tolerante (\'IACSP94-2094\') possui um maior número de isoformas do que a cultivar sensível (\'IACSP97-7065\'), sendo a Fe-SOD a mais representativa. Teores de prolina e compostos fenólicos em folhas não mostraram relação direta com resposta ao déficit hídrico para a \'IACSP94-2094\', e somente sob máximo déficit hídrico a \'IACSP97-7065\' apresentou incrementos no teor de fenólicos, sugerindo que as cultivares podem adotar mecanismos alternativos para superar os efeitos prejudiciais da seca / Sugarcane cultivars with drought tolerance and high yield are highly desirable to the rapid expansion of sugarcane plantings to regions characterized by a period of prolonged water deficit. Water deficit stress in plants induces oxidative damage due to the increase of the production of reactive oxygen species (ROS) without their subsequent control. Drought tolerance may derive from distinct mechanisms that allow plants to maintain metabolism at normal levels, requiring a robust antioxidant system to inactivate ROS, which consists of enzymatic pathways including superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), glutathione reductase (GR), glutathione S-transferase (GST) and glutathione peroxidase (GPX). The elucidation of the biochemical and molecular mechanisms adopted by sugarcane in response to water deficit would be relevant to the development of tolerant cultivars, contributing to the reduction in the requirement for irrigation. Two cultivars selected based on their contrasting behavior in response to drought were evaluated, \'IACSP94-2094\' selected as tolerant, and \'IACSP97-7065\' as more sensitive to drought. Water deficit was imposed by withholding water in plants 4 months after planting in the greenhouse. Water stress was indicated by both leaf water potential and the leaf relative water content (CRA), together by the reduction in CO2 assimilation (A), stomatal conductance (gS), transpiration (E) in both cultivars. A decrease in quantum yield of photochemistry from photosystem II corroborated the occurrence of water deficit for \'IACSP94-2094\', together with results from lipid peroxidation analysis, indicator of oxidative stress. In relation of the specific activity and gene expression of antioxidant enzymes system, it was demonstrated that superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) were the key enzymes controlling oxidative stress triggered by drought in the tolerant cultivar. SOD isoform activity profiles showed that the tolerant cultivar (\'IACSP94-2094\') displayed more isoforms than the sensitive cultivar (\'IACSP97-7065\'), with the Fe-SOD being the most representative. Proline and phenolic compound contents in leaves did not show direct relationship with response to drought for \'IACSP94-2094\', and only under maximum water deficit \'IACSP97-7065\' presented increments in the phenolics content, suggesting that cultivars can adopt alternative mechanisms to overcome the harmful effects of dry

Nesse trabalho foram produzidas lipases da levedura Pseudozyma hubeiensis (HB85A) em reator de 14 L. Após produção da enzima, a lipase foi imobilizada por adsorção em suporte hidrofóbico por processo contínuo em reator de leito fixo. As melhores condições de imobilização foram: tempo de imobilização de 2 h e 29 min., pH de 4,76 e quantidade de enzima livre adicionada por grama de suporte de 1282 U/ g de suporte, sendo que, a máxima atividade da lipase imobilizada obtida foi de 143 U/g de suporte. O sobrenadante contendo lipase e o biocatalisador heterogênio foram caracterizados por planejamento fatorial. A máxima atividade da enzima imobilizada (71 U/g de suporte) foi obtida em pH 6,0 à temperatura de 52 °C. A imobilização da lipase resultou em um aumento na estabilidade dessa enzima em temperaturas altas, pH ácidos e neutros, presença de detergentes não-iônicos e altas concentrações de solventes orgânicos como iso-propanol, metanol e acetona. Foi possível a reutilização da lipase imobilizada por apenas uma vez na reação de hidrólise, havendo uma perda de 72 % da atividade após o primeiro reuso. Analisou-se ainda a estabilidade da lipase livre e imobilizada durante 40 dias de armazenamento a 4 °C. Durante o período de armazenamento, a lipase imobilizada manteve 50 % de sua atividade original e a lipase livre apresentou 80 %. O catalisador heterogêneo foi testado quanto a sua eficácia na produção de biodiesel. A reação de transesterificação foi realizada na ausência de co-solvente utilizando-se como matérias-primas metanol, etanol e iso-propanol e quatro fontes diferentes de triglicerídeo (óleo de soja, óleo de mamona, óleo residual de restaurante e a gordura bovina). A partir dos testes realizados, obteve-se um rendimento máximo quanto à produção de biodiesel de 3,15 % utilizando-se óleo de mamona e iso-propanol como matéria-prima pelo período de 24 h. A produção de biodiesel utilizando diferentes quantidades de lipase imobilizada e também a lipase livre como catalisador foi testada na presença de hexano, iso-propanol e óleo de mamona pelo período de 24 h nas temperaturas de 40, 50 e 60 °C. No entanto, não houve produção de biodiesel nas condições analisadas. / In this work, lipases from yeast Pseudozyma hubeiensis (strain HB85A) were produced in a 14 L reactor. After lipase from yeast P. hubeiensis (strain HB85A) production, the enzyme was immobilized by adsorption in polyestyrene divinylbenzene hydrophobic support in a packet bed column. The best conditions for lipase immobilization were: 2 h and 29 min. immobilizing time, pH 4.76 and rate of free enzyme added per gram of support equal to 1282 U/g. The maximum activity of immobilized lipase was reached of 143 U/g. The lipases of P. hubeiensis (HB85A) supernatant culture and the heterogeneous catalyst were characterized through response surface methodology by factorial design. The maximum activity of immobilized lipase was reached for a support rate of 71 U/g, with pH 6.0 and temperature of 52 °C. It was detected that lipase immobilization increased enzyme stability under high temperatures, neutral and acid pH levels, non-ionic detergent and high concentration of organic solvent like iso-propanol, methanol and acetone. The reuse of immobilized lipase was possible only once for hydrolysis reaction, with activity losses of 72 % after first re-use. Also, it was tested lipase stability in a period of 40 days, under 4 °C storage conditions. During storage period, immobilized lipase kept 50 % of its original activity. Free lipase kept 80 %. After the development of heterogeneous catalyst, its efficiency as catalyst for biodiesel production was analyzed in this study. The transesterification reaction was tested in co-solvent absence using as raw material three differents sources of alcohols (methanol, ethanol and iso-propanol) and four differents triglicerides source (soybean oil, castor oil, waste cooking oil and bovine fat) and as catalystis the immobilized lipase. Based in test results, the maximum biodiesel production yield was 3.15 % using castor oil and methanol as raw material for 24 h. The biodiesel production was also tested with different amount of immobilized lipase and with free lipase as catalystis at the presence of methanol, castor oil and the co-solvent hexane for 24 h at 40, 50 e 60 °C. However there was no biodiesel production at the tested conditions.

Objetivos: Investigar o dano a lipídios, proteínas e ao DNA, níveis de glicosaminoglicanos (GAGs) e as concentrações de interleucina 1-β (IL1-β) em sangue de pacientes com Mucopolissacaridose (MPS) tipo II no diagnóstico e durante a terapia de reposição enzimática (TRE) e correlacioná-los com parâmetros de estresse oxidativo, bem como analisar o efeito in vitro da genisteína sob o dano ao DNA em leucócitos de pacientes com MPS tipo IVA. Métodos: Amostras de sangue e urina de doze pacientes com MPS II no diagnóstico e sob tratamento com TRE, além de controles saudáveis foram utilizados para avaliar: índice de lipoperoxidação e oxidação de proteínas (medida a partir do conteúdo de grupamentos carbonila e SH) em plasma, GAGs urinários, níveis de IL1-β plasmáticos, bem como índice de dano ao DNA em leucócitos através do ensaio cometa, também utilizada para avaliar o dano ao DNA em leucócitos de pacientes com MPS IVA, previamente incubados em diferentes concentrações de genisteína ou em tampão fosfato salino e dimetilsulfóxido. Resultados e Discussão: Foi observada a presença de dano oxidativo a biomoléculas em sangue de pacientes com MPS II, com altos níveis de lipoperoxidação, conteúdo de grupamentos carbonila, dano ao DNA e redução de grupos sulfidrila. Houve redução no dano ao DNA e na lipoperoxidação após TRE, além de aumento de grupamentos sulfidrila, embora a terapia não tenha sido capaz de reverter o dano a carbonila. Nossos resultados sugerem que o aumento dos GAGs induz o dano aos lipídios e ao DNA. A adição in vitro de genisteína (10, 30 e 50 μM) em amostras de sangue de pacientes MPS IVA acarretou em um aumento estatisticamente significativo no índice de dano ao DNA. Conclusões: Estresse oxidativo e inflamação estão envolvidos na fisiopatologia da MPS II. Além disso, a TRE mostrou ter papel protetor contra o dano ao DNA e a lipídios. A genisteína nas doses 10, 30 e 50 μM aumentou in vitro o índice de dano ao DNA em leucócitos de pacientes MPS IVA, demonstrando citotoxicidade. / Objectives: Investigate lipid, protein and DNA damage, glycosaminoglycans (GAGs) levels and the inflammatory marker interleukin 1-β (IL1-β) concentration of mucopolysaccharidosis (MPS) II patients at the moment of diagnosis and during enzyme replacement therapy (ERT), correlate these findings with oxidative stress parameters, as well as investigate the in vitro effect of genistein on DNA injury in leukocytes from MPS IVA patients. Material and Methods: Blood and urine samples from twelve MPS II patients at diagnosis and under ERT and healthy controls were evaluated regarding the parameters: lipid peroxidation index and protein oxidation (carbonyl and SH group contents) in plasma, urinary GAGs, as well as IL-1β in plasma and DNA damage index in leukocytes. Besides, blood samples from MPS IVA patients were incubated with different concentrations of genistein or phosphate buffered saline (PBS) and dimethylsulfoxide (DMSO), and the DNA damage index in leukocytes was evaluated by the comet assay. Results and Discussion: MPS II patients presented oxidative damage to biomolecules with high levels of lipid peroxidation, carbonyl content and DNA damage, as well as a reduction on SH groups. There was a decrease in DNA damage and lipid oxidative injury after ERT, and an increase in SH levels, although this therapy was not able to reverse carbonyl content. The high levels of urinary GAGs in MPS II patients were reduced after ERT and positively correlated with DNA and lipid oxidative injury, suggesting that GAGs accumulation induce lipid peroxidation and DNA damage. MPS IVA patients blood treated in vitro with genistein (10, 30 e 50 μM) had higher DNA damage index when compared to samples treated with PBS buffer and DMSO. Conclusions: Oxidative stress and inflammation process are involved in MPS II pathophysiology, and ERT protects against DNA and lipid injury, probably by reducing GAGs accumulation. Genistein increased in vitro DNA damage in leukocytes from MPS IVA patients, demonstrating cytotoxicity.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-07-27T13:41:38Z No. of bitstreams: 1 Maria Rafaella da Fonseca Pimentel.pdf: 507313 bytes, checksum: 55535a872766309fc506921e00b76d82 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-27T13:41:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria Rafaella da Fonseca Pimentel.pdf: 507313 bytes, checksum: 55535a872766309fc506921e00b76d82 (MD5) Previous issue date: 2012-09-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Considering the recent commercial interest of exotic fruit and the need to obtain data for consumers and producers, this study aimed to characterize the fruits of achachairu (Garcinia humilis) from commercial plantation located in Bonança, district of Moreno-PE. Ripe fruits were used for physical measurements, proximate composition, fiber, sugars, minerals, ascorbic acid, soluble solids, titratable acidity and pH. Hydroacetonic and hydromethanolic extracts, both at 80%, of the skin, pulp and seed were submitted to quantification of total phenolic compounds and determination of free radical ABTS+● scavenging activity. The enzymatic activity of the different parts of the fruit was also assessed using solvents such as water, phosphate buffer and sodium chloride. With respect to physical characteristics, the pulp yield of achachairu was 31.8%. Regarding to the proximate composition, the seed stood out with higher content of ash, protein, lipid and carbohydrates; the pulp with the values of total sugars and non-reducing sugars, while the skin with the reducing sugars and potassium content. There were statistical differences between the analyzed parts of the fruit for pH, titrable acidity, soluble solids and ascorbic acid. The total phenolic content of skin in methanol statistically differed from the others, and showed the highest level of this phytochemical (EAG 4,137.03 mg 100g-1). Among the solvents, the phenols extraction of the skin was more efficient with methanol, on the pulp, was acetone, whereas on the seed, both solvent exhibited statistically similar (p>0.05) extraction capacity. The antioxidant activity of skin in acetone against the radical ABTS●+ was higher than the other solvents extractors and parts of the fruit, and the pulp in methanol was the less effective combination. For the enzymatic activity, the values obtained showed wide variation between enzymes, extraction solutions and parts of the fruit. Thus, the consumption of achachairu can contribute with nutrients to the human diet, and its skin and seed can be an alternative to obtain natural antioxidant. / Diante do recente interesse comercial das frutíferas exóticas e da necessidade de obtenção de dados para os consumidores e produtores, este estudo objetivou caracterizar os frutos de achachairu (Garcinia humilis) provenientes de plantio comercial localizado em Bonança, distrito de Moreno-PE. Frutos maduros foram utilizados para determinações físicas, composição centesimal, fibras, açúcares, minerais, ácido ascórbico, sólidos solúveis, acidez titulável e pH. Extratos hidroacetônicos e hidrometanólicos, ambos a 80%, da casca, polpa e semente foram submetidos à quantificação de compostos fenólicos totais e determinação da capacidade de sequestro do radical livre ABTS●+. A atividade enzimática das diferentes partes do fruto também foi avaliada utilizando como solventes a água, tampão fosfato e cloreto de sódio. Com relação às características físicas, o achachairu apresentou rendimento em polpa de 31,8%. Quanto à composição química, a semente apresentou destaque nos teores de cinzas, proteínas, lipídeos e carboidratos; a polpa nos valores de açúcares totais e não redutores, enquanto a casca, no conteúdo de açúcares redutores e potássio. Houve diferença estatística entre as partes do fruto analisadas quanto aos valores de pH, acidez total, sólidos solúveis, e ácido ascórbico. O teor de fenólicos totais da casca em metanol diferiu estatisticamente dos demais, tendo apresentado o maior teor deste fitoquímico (4.137,03mg de EAG 100g-1). Dentre os solventes, a extração dos fenólicos presentes na casca foi mais eficiente com o uso do metanol e, os presentes na polpa, como uso da acetona; enquanto que na semente, ambos os solventes apresentaram capacidade de extração estatisticamente igual (p>0,05). A ação antioxidante da casca em acetona frente ao radical ABTS●+ foi superior aos demais solventes extratores e as partes do fruto, sendo a polpa em metanol a combinação menos efetiva. Quanto à atividade enzimática, os valores obtidos demonstraram grande variação entre as enzimas, soluções extratoras e as partes do fruto. Desta forma, o consumo do achachairu pode contribuir com nutrientes necessários à dieta humana e, sua casca e semente, podem ser uma alternativa para obtenção de antioxidante natural.

Submitted by Raquel Vergara Gondran (raquelvergara38@yahoo.com.br) on 2016-04-27T01:06:48Z No. of bitstreams: 1 renata aline dos santos da fonseca - atividade antioxidante de peptdeos provenientes de hidrolisado proteico de bijupir rachycentron canadum.pdf: 1691827 bytes, checksum: e9a7f8b7b6d0b7f659f997831b433f42 (MD5) / Approved for entry into archive by Gilmar Barros (gilmargomesdebarros@gmail.com) on 2016-05-03T18:51:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 renata aline dos santos da fonseca - atividade antioxidante de peptdeos provenientes de hidrolisado proteico de bijupir rachycentron canadum.pdf: 1691827 bytes, checksum: e9a7f8b7b6d0b7f659f997831b433f42 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-03T18:51:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 renata aline dos santos da fonseca - atividade antioxidante de peptdeos provenientes de hidrolisado proteico de bijupir rachycentron canadum.pdf: 1691827 bytes, checksum: e9a7f8b7b6d0b7f659f997831b433f42 (MD5) Previous issue date: 2014 / Algumas proteínas além das propriedades tecnológicas, funcionais e nutricionais apresentam atividade biológica, entre esta a antioxidante, associada a peptídeos bioativos liberados após hidrólise. Antioxidantes são utilizados em alimentos para retardar a peroxidação lipídica que gera compostos indesejáveis afetando a qualidade. Espécies reativas de oxigênio (ERO) presentes em organismos vivos podem danificar proteínas, lipídios e ácidos nucléicos, levando ao desenvolvimento de várias doenças. Uma grande fonte de proteínas são os pescados, principalmente seus rejeitos do beneficiamento industrial, assim as proteínas do bijupirá (Rachycentron canadum), pescado de grande porte e facilmente adaptável ao cultivo em aquicultura, desponta como uma alternativa na obtenção de peptídeos com atividade antioxidante. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi obter peptídeos provenientes de hidrolisados proteicos do músculo e do resíduo do bijupirá com diferentes enzimas comerciais, ultrafiltrar em frações peptídicas, comparar o efeito antioxidante dos hidrolisados integrais e suas frações por métodos in vitro, avaliar a toxicidade e a inibição de ERO em células in vivo e aplicar os hidrolisados e frações peptídicas em sistemas alimentícios. Foram obtidos seis hidrolisados através da hidrólise do músculo e resíduo do bijupirá com Alcalase, Flavourzyme e Protamex, em que a última apresentou maior capacidade hidrolítica alcançando grau de hidrólise de 27,94% em 760 min para o músculo e 33,14% em 580 min para o resíduo. O teor de proteínas solúveis (tirosina) variou de acordo com substrato e enzima. A atividade antioxidante foi determinada através dos métodos do sequestro do DPPH, em que o músculo hidrolisado por Protamex apresentou maior efetividade (50 mg/mL) alcançando efeito sequestrante de 81,35%, seguido pelos hidrolisados de músculo e resíduo com Flavourzyme – 60,77 e 60,25%. O resíduo hidrolisado por Protamex apresentou-se como o mais promissor para o poder redutor e todos os hidrolisados apresentaram inibição da peroxidação lipídica do ácido linoleico por seis dias semelhante ou superior aos controles comerciais. A ultrafiltração forneceu frações de peptídeos maiores e menores que 3 kDa. As frações maiores que 3 kDa apresentaram maior quantidade de grupos sulfidrila, mas não foram capazes de sequestrar o DPPH, demonstraram maior potencial no poder redutor e aumentaram a inibição da peroxidação lipídica, chegando a mais de 80% frente ao branco. As frações menores que 3 kDa apresentaram capacidades menores ou semelhantes de sequestro do DPPH, poder redutor e na inibição da peroxidação do ácido linoleico quando comparados aos hidrolisados integrais. Foram selecionados os hidrolisados com Protamex (músculo e resíduo) menores que 3 kDa para avaliar seu efeito sobre células de hepatócitos de zebrafish, demonstrando não haver citotoxicidade nas concentrações estudadas (0,1 – 100 μg/mL), contudo não foram capazes de diminuir as ERO. A incorporação dos hidrolisados e suas frações em toucinho e carne bovina moída evidenciou que a maioria dos compostos reduziu o índice de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico alcançando mais de 80% frente ao branco. Portanto, através da hidrólise enzimática das proteínas do músculo e resíduo do bijupirá sob a atuação das enzimas Alcalase, Flavourzyme e Protamex foi possível obter hidrolisados e frações peptídicas antioxidantes com potencial para serem utilizados em alimentos. / Some proteins, in addition to their technological, functional and nutritional properties, present biological activity, being one of them, the antioxidant activity, associated to bioactive peptides released after the hydrolysis. The antioxidants are used in foods to slow the lipid peroxidation that generates undesirable compounds, affecting the quality. Reactive oxygen species (ROS) present in organisms can damage proteins, lipids and nucleic acids, leading to the development of various diseases. A great source of proteins is the fish, specially their industrial processing wastes. Therefore, the proteins from the cobia (Rachycentron canadum), a large fish that is easily adaptable to cultivation in aquaculture, emerges as an option to obtain peptides with antioxidant activity. Thus, the aim of this study was to obtain peptides from protein hydrolysates from the muscles and residues of cobia with different enzymes, ultrafiltrate in peptide fractions, compare the antioxidant effect between the whole hydrolysates and their peptides fractions using in vitro methods, measure the toxicity and the ROS inhibition in vivo cells and apply both hydrolysates and peptide fractions in food matrix. Six hydrolysates were obtained through the hydrolysis of the muscles and residues of the cobia with Alcalase, Flavourzyme and Protamex, wherein the last one presented greater hydrolytic capacity for the subtrates, reaching a degree of hydrolysis of 27.94% in 760 min for the muscle and 33.14% in 580 min for the residue. The content of soluble protein (tyrosine) varied depending on the substrate and the enzyme. The antioxidant activity was determined through the DPPH free radical scavenging assay, in which the muscle with Protamex showed itself more effective (50 mg/ml) reaching 81.35%, followed by the muscle and the residue with Flavourzyme – 60.77 and 60.25%. The residue, also hydrolyzed by Protamex, showed the best effect in the reducing power and, in the 6 days lipid peroxidation of the linoleic acid, in which all the hydrolysates presented the same or higher inhibition compared to the commercial controls. The ultrafiltration provided larger and smaller than 3 kDa fractions. The larger than 3 kDa fractions showed a higher amount of sulfhydryl groups, but were not capable to sequestrate the DPPH, also showed higher potential in the reducing power and increased the inhibition of the lipid peroxidation, achieving more than 80% comparing to the blank. The smaller than 3 kDa fractions results were similar or smaller in the DPPH sequestering, in the reducing power and in the lipid peroxidation of the linoleic acid when compared to the whole hydrolysates. Smaller than 3 kDa hydrolysates (muscle and residue) with Protamex were selected to measure its effect over zebrafish hepatocyte cells, demonstrating no cytotoxicity with the studied concentrations (0.1 - 100 μg/ml), however they were not capable to reduce the ROS. The incorporation of the hydrolysates and its fractions in bacon and ground beef showed that most of the composites reduced the tiobarbituric acid reactive substances index, achieving more than 80% in comparison to the blank. Therefore, through the enzymatic hydrolysis of proteins from muscles and residues of cobia, under the action of Alcalase, Flavourzyme and Protamex, it was possible to obtain antioxidant hydrolysates and peptide fractions with potential to be used in foods.