Orientador: Luciana Gonzaga de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:18:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gonzalez_GabrielaDesireeTormet_M.pdf: 4315214 bytes, checksum: c9035c7fc38805f3a9804bc69a845c1e (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Epóxido-hidrolases pertencem a um amplo grupo de enzimas hidrolíticas encontradas em todos os tipos de organismos vivos, incluindo insetos, plantas e micro-organismos. Agem sobre uma variedade de epóxidos convertendo-os aos respectivos dióis. As epóxido-hidrolases são de grande interesse para aplicação em biotecnologia uma vez que podem levar à obtenção de epóxidos e dióis enantiomericamente puros como uma alternativa à aplicação dos catalisadores químicos. Neste estudo foram produzidas e caracterizadas funcional e estruturalmente epóxido-hidrolases de dois tipos: uma ?,?-hidrolase (B1EPH2) anotada do genoma de Streptomyces sp B1 e várias hidrolases-ciclases análogas à limoneno epóxido hidrolase (LEH) denominadas enzimas B. As enzimas B são encontradas nos agrupamentos de genes que participam da biossíntese de poliéteres como lasalocida, nigericina, nanchangmicina, tetronasina, tetronomicina e salinomicina. As enzimas B atuam no mecanismo de ciclização oxidativa que origina os anéis do tipo pirano e furano presentes nesses compostos. Todos os genes foram clonados e expressos com sucesso em E. coli BL21(DE3). As enzimas foram purificadas via cromatografia por afinidade. A atividade das enzimas como epóxido-hidrolases foi avaliada utilizando-se o teste de adrenalina. Observou-se que todas as enzimas apresentaram ampla atividade catalítica na hidrólise de epóxidos com diferentes características estruturais; ao contrário da LEH, as enzimas B apresentaram alta capacidade de aceitação por substratos. As estruturas secundárias e terciárias destas enzimas foram previstas por análise in silico e por medições do espectro de dicroísmo circular. As estruturas tridimensionais de algumas enzimas B, assim como a previsão dos resíduos que compõem o sítio ativo, foram obtidas através de estudos de difração de raios-X, evidenciando a similaridade estrutural das enzimas B à LEH / Abstract: Epoxide hydrolases are hydrolytic enzymes found in all living organisms, including insects, plants and microorganisms. Such enzymes act promoting the conversion of a variety of epoxides to the corresponding diols. Epoxide hydrolases are of great interest in biotechnological applications as an alternative to chemical catalysts since it can lead to enantiomerically pure epoxides and diols. This study details the production and structural and functional characterization of one ?,?-hydrolase (B1EPH2) annotated from genome of Streptomyces sp B1 and several hydrolases-cyclases similar to limonene epoxide hydrolase (LEH) named B enzymes. B enzymes are found in biosynthetic gene clusters of polyether antibiotic as lasalocid, nigericin, nanchangmycin, tetronasin, tetronomycin and salinomycin. They are known to participate in the oxidative cyclization process leading to the formation of the pyran and furan rings present in these compounds. All genes were successfully cloned and expressed into E. coli BL21(DE3). The enzymes were purified by affinity chromatography and the activity as epoxide hydrolase was evaluated using the adrenaline fingerprint test. All enzymes showed wide catalytic activity towards the hydrolysis of epoxides with diverse structural features; unlike LEH, B enzymes have high range substrate acceptance. Secondary and tertiary structures of these enzymes were predicted by in silico analyses and circular dichroism spectrum measurements. Three-dimensional structures of some of the B enzymes as well as the prediction of the active site residues were obtained throughout X-ray diffractometry endorsing structural similarities of B enzymes and LEH / Mestrado / Quimica Organica / Mestra em Química

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2009. / Submitted by Luis Felipe Souza (luis_felas@globo.com) on 2008-11-27T19:02:17Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_2007_ DanielAgustinho.pdf: 633554 bytes, checksum: 7fdafd2cfb150d3fac3b9cba5430e0e3 (MD5) / Approved for entry into archive by Georgia Fernandes(georgia@bce.unb.br) on 2009-02-11T15:57:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao_2007_ DanielAgustinho.pdf: 633554 bytes, checksum: 7fdafd2cfb150d3fac3b9cba5430e0e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-02-11T15:57:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_2007_ DanielAgustinho.pdf: 633554 bytes, checksum: 7fdafd2cfb150d3fac3b9cba5430e0e3 (MD5) / A seringueira (Hevea spp.) é uma planta nativa da região amazônica, da qual se extrai o látex para a fabricação da borracha natural. O Brasil já foi o maior produtor mundial de látex, e este já foi responsável por 40% da exportações brasileiras. Esta planta é suscetível ao ataque do fitopatógeno Microcyclus ulei, causador do mal das folhas da seringueira, que é também endêmico da região amazônica e o principal responsável pela queda de produção de látex na América Latina e perda do mercado para países asiáticos como Sri Lanka e Malásia. Entretanto, surgiu dentro deste contexto o fungo micopatogênico Dicyma pulvinata que apresenta alta capacidade de controle do fitopatógeno M. ulei. Considerando esse fato, D. pulvinata pode ser utilizado como uma ferramenta para o controle biológico do mal das folhas da seringueira. Neste trabalho foi analisada a capacidade de produção de glicosil hidrolases (β−1,3-, β−1,3-1-4- e β−1,4-glucanase e quitinase ) por dois isolados CEN62 e CEN93, que haviam demonstrado, em estudos anteriores, serem bons antagonistas do fitopatógeno M. ulei. Assim, foi iniciado um projeto de avaliação da capacidade de produção dessas enzimas por estes dois isolados, e a caracterização de suas propriedades bioquímico-moleculares. Os dois isolados demonstraram capacidades de produção das enzimas β−1,3-, β−1,3-1,4-glucanase e quitinase. No entanto, apenas o isolado CEN62 apresentou atividade de β-glucanase no sobrenadante do meio de cultura. Nenhum dos dois isolados secretou atividade de quitinase. Entretanto, a atividade de quitinase significativa foi encontrada associada ao micélio. Não foi possível, no entanto, a identificação de moléculas relacionadas a essa atividade, quer seja procedendo a lise do micélio na presença de detergente, quer procedendo a lise por sonicação Assim, foi escolhido o sobrenadante do meio de cultura do isolado CEN62 para etapas posteriores de purificação, por apresentar uma atividade de β−1,3-glucanase. O sobrenadante do meio de cultura do isolado CEN62 foi então caracterizado bioquimicamente, observando-se que a atividade de β−1,3-glucanase teve um máximo a 60ºC e pH 5,5, e a atividade de β 1,3-1,4-glucanase o máximo foi de 50ºC e pH 5,5. A β−1,3-glucanase apresentou atividade correspondente a uma meia vida de 10 e 1 minutos a 70ºC e 80ºC respectivamente. O sobrenadante do meio de cultura do isolado CEN62 de D. pulvinata , crescido por dez dias em meio contendo quitina como fonte de carbono, apresentando atividade de β-1,3-glucanase, foi ultrafiltrado com uma membrana de exclusão de 30kDa, concentrado e submetido a uma cromatografia de troca iônica em resina S-Sepharose. Essa cromatografia resultou em um pico de proteínas com atividade de β-1,3-glucanase o qual foi em seguida, recromatografado em uma coluna de troca iônica (DEAE-Sepharose). Um novo pico de proteínas com três espécies protéicas foi obtido, conforme mostrado em gel de poliacrilamida em condições desnaturantes. O rendimento deste processo de purificação parcial desta β-1,3-glucanase foi de 0,023%, e o fator de purificação de 345,3 vezes. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The rubber tree (Hevea spp.) is a native plant from the amazonic region, from which the latex is extracted in order to make the natural rubber. Brazil once was the mundial leader in latex production, and it was the responsible for 40% of brazilian exportations. However, this plant is vulnerable to the attacks from the phytopathogen Microcyclus ulei, agent of the leaf blight of the rubber tree, and is also endemic from the amazonic region and the main responsible for the fall in production in latex in latin America, and loss of market shares for the asian countries of Sri Lanka and Malasia. Nonetheless, in this context, the mycopathogen fungus Dicyma pulvinata came forth, and shows high capacities in the biological control of M. ulei. Base don this, there is a new alternative for the biological control for the leaf blight of the rubber tree. In this work the capacity of production of glicosyl hidrolases (β−1,3-, β−1,3-1-4- e β−1,4-glucanase e quitinase) of two isolates CEN62 e CEN93, which had demonstrated in anterior studies to be good antagonists of the phytopatogen M. ulei, were analyzed. Then, a project started to evaluate the capacity of production of these enzymes by these two isolates, and the characterization of their biochemical and molecular properties. The two isolates have demonstrated capacity to product the enzymes β−1,3-, β−1,3-1,4-glucanase and quitinase. Nevertheless, just the isolate CEN62 demonstrated activity of β-glucanase in the medium filtrate. None of the isolates secreted quitinase activity. However, a significant activity of quitinase was found associated to the mycelium. It was not possible, however, to extract this activity nor by cell lysis using detergent, nor by lysing by sonication.Then, the CEN62 medium filtrate was chosen for further purification steps, by showing β−1,3-glucanase activity. The isolate CEN62 medium filtrate was then biochemically characterized, being possible to evaluate that the β−1,3-glucanase activity had a maximum at 60ºC and pH 5,5, and the β 1,3-1,4-glucanase activity had its maximum at 50ºC and pH 5,5. The β−1,3-glucanase activity showed a half-life period of tem and one minutes at 70ºC e 80ºC respectively. The CEN62 medium filtrate of D. pulvinata after growing for tem days in medium containing chitin as carbon source, and containing β-1,3-glucanase activity was ultrafiltrated with an exclusion membrane of 30kDa, and the concentrated was submitted to ion exchange chromatography in S-Sepharose resin. This chromatography resulted in a protein peak with β-1,3-glucanase activity, which was, thereafter, rechromatographed in a ion exchange column (DEAE-Sepharose), resulting in a new protein peak, with three protein species as shown in SDS-PAGE. The yield of this process of β-1,3-glucanase partial purification was of 0,023%, and purification factor of 345,3 times.

Orientadores: Anete Pereira de Souza, Valéria Maia Merzel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-24T03:05:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Beloti_LilianLuzia_D.pdf: 11283696 bytes, checksum: dfedaea17b072c7d899caa1ccd4e9032 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The complete abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Genetica de Microorganismos / Doutora em Genética e Biologia Molecular

Introdução e objetivos: β-glicosidases da família GH1 das glicosil-hidrolases possuem um dobramento do tipo barril (β/α)8. Propõe-se que proteínas com este dobramento, que usualmente classificam-se como tendo um único domínio, na verdade são compostas por dois domínios, cada um deles correspondendo a um \"meio barril\" (β/α)4. Assim, as proteínas com dobramento barril (β/α)8 seriam provenientes de uma duplicação e fusão gênica de um ancestral \"meio barril\" (β/α)4. O objetivo geral deste projeto é investigar a existência de dois domínios (β/α)4, as metades N- e C-terminal, na estrutura (β/α)8 barril da β-glicosidase A de Thermotoga maritima (bglTm) e β-glicosidase B de Paenibacillus polymyxa (bglB) por meio de análise da desnaturação térmica e química dessas enzimas. Resultados: Para atingir esse objetivo foram introduzidas mutações que rompem contatos não covalentes entre os supostos domínios destas β-glicosidases. Os segmentos de DNA que codificam as enzimas selvagem e mutantes foram clonados em plasmídeo de expressão pLATE51 e as enzimas recombinantes expressas em Escherichia coli BL21(DE3). Foram purificadas com sucesso as enzimas selvagens e duas mutantes de bglTm, denominadas T1 e T2, que possuem 2 e 4 mutações respectivamente em resíduos na interface inter-metades. Para confirmar o enovelamento destas proteínas recombinantes foi empregada a análise de estruturas secundárias por dicroísmo circular, também o espectro de fluorescência intrínseca de triptofano e sua supressão por acrilamida e finalmente foram determinados parâmetros cinéticos. Observou-se que não houve mudanças significativas na exposição dos triptofanos das proteínas recombinantes, sugerindo que se encontram enoveladas, o que está de acordo com a observação de que as proteínas recombinantes mantêm sua atividade catalítica. Já pela análise de dicroísmo circular concluiu-se que a mutante T1 possui dobramento semelhante à selvagem bglTm e que T2 apresenta diferenças significativas, sendo as porcentagens de α-hélice de 21%, 22% e 10% para bglTm, T1 e T2, respectivamente. Em seguida demonstrou-se que T1 mantém a termo estabilidade semelhante à selvagem, enquanto que T2 tem termo estabilidade reduzida, apresentando kobs de 0,3 min-1 em 80°C e de 0,06 min-1 em 75 °C.. O cálculo de Tm através de Differential Scanning Fluorimetry foi feito para bglB e T2 (42 e 81.7 °C respectivamente), enquanto que bglTm e T1 mantiveram-se estáveis na faixa de temperatura analisada (até 95°C). Na análise do efeito da temperatura sobre a estrutura das mutantes T1 e T2 não se observou nenhuma evidência da presença dos dois supostos domínios (β/α)4. A análise da desnaturação por cloreto de guanidina mostrou que o c50 diminuiu para T2 (2,4 M), mas não mostrou alteração para T1 (4,5 M) em comparação à bglTm (4,3 M). Coerentemente, a estabilidade da enzima selvagem e de T1 na ausência de desnaturante é a mesma (ΔGH2O = 5,2 kcal/mol), mas se reduziu para a T2 (ΔGH2O = 3,5 kcal/mol). Os cálculos do parâmetro m mostraram uma cooperatividade semelhante na desnaturação de bglTm, T1 e T2, não evidenciando independência entre os dois supostos domínios (β/α)4. Em conclusão, a análise estabilidade da β-glicosidase bglTm frente à temperatura e ao cloreto de guanidina não revelaram a presença dos domínios (β/α)4 que correspondem às metades N- e C-terminal desta β-glicosidase. / Introduction and Aims: β-glucosidases from the family GH1 of the glycosil-hidrolases presents a (β/α)8 barrel folding. These proteins are usually classified as single domain, however it has been alternatively proposed that they actually are formed by two \"half barrel\" (β/α)4. Thus, (β/α)8 barrel proteins had evolved from an \"half barrel\" ancestor that underwent a duplication-fusion event. The general goal of this project is the search for the two putative (β/α)4 domains, which form the N- and C-terminal ends of the β-glucosidase A from Thermotoga maritima (bglTm) and β-glucosidase B from Paenibacillus polymyxa (bglB), detecting their presence through the thermal and chemical stability of these (β/α)8 barrel proteins. Results: Site-directed mutagenesis was employed to replace residues forming non-covalent interaction between the putative (β/α)4 domains. DNA segments coding for bglB, bglTm and mutant bglTm were cloned into the pLATE51 expression vector and produced as recombinant proteins in E. coli BL21(DE3). The bglB, bglTm and two mutant bglTm, hereafter called T1 and T2, with 2 and 4 mutations respectively on residues in the interface between the protein halves, were purified. They were stable folded as shown by detecting their catalytic activity upon two different substrates and also by circular dichroism (CD) and tryptophan fluorescence analysis. Nevertheless, T2 showed a decrease in the α-helix content (10 %) in the CD analysis, whereas bglTm and T1 are similar (22 %). The wild-type bglTm and T1 are thermostable, whereas T2 was inactivated after pre-incubation at high temperature (kobs = 0,3 min-1 at 80 °C and 0,06 min-1 at 75 °C). The Differential Scanning Fluorimetry experiments revealed Tm of 42 e 81.7 °C for bglB and T2, respectively, whereas wild-type bglTm and mutant T1 did not showed any thermal transition up to 95 °C. Indeed, the analysis of the thermal stability of T1 and T2 did not reveal any evidence of the putative (β/α)4 domains. Following that, the analysis of the protein denaturation by guanidine hydrochloride showed that the c50 for T2 was reduced (2.4 M), whereas no modification was observed for bglTm and T1 (4,3 and 4,5 M, respectively). In agreement the stability of bglTm and T1 (ΔGH2O = 5,2 kcal/mol) is similar, but it was reduced for T2 (ΔGH2O = 3,5 kcal/mol). The m parameter showed a similar cooperative denaturation for wild-type bglTm and mutants T1 and T2, but no evidence of the independent unfolding of the putative (β/α)4 domains was found. Conclusion: In conclusion, the analysis of the thermal and chemical stability of the bglTm did not reveal the presence of the putative (β/α)4 domains that form the N- and C-terminal end of these β-glucosidase.

Introdução e objetivos: β-glicosidases da família GH1 das glicosil-hidrolases possuem um dobramento do tipo barril (β/α)8. Propõe-se que proteínas com este dobramento, que usualmente classificam-se como tendo um único domínio, na verdade são compostas por dois domínios, cada um deles correspondendo a um \"meio barril\" (β/α)4. Assim, as proteínas com dobramento barril (β/α)8 seriam provenientes de uma duplicação e fusão gênica de um ancestral \"meio barril\" (β/α)4. O objetivo geral deste projeto é investigar a existência de dois domínios (β/α)4, as metades N- e C-terminal, na estrutura (β/α)8 barril da β-glicosidase A de Thermotoga maritima (bglTm) e β-glicosidase B de Paenibacillus polymyxa (bglB) por meio de análise da desnaturação térmica e química dessas enzimas. Resultados: Para atingir esse objetivo foram introduzidas mutações que rompem contatos não covalentes entre os supostos domínios destas β-glicosidases. Os segmentos de DNA que codificam as enzimas selvagem e mutantes foram clonados em plasmídeo de expressão pLATE51 e as enzimas recombinantes expressas em Escherichia coli BL21(DE3). Foram purificadas com sucesso as enzimas selvagens e duas mutantes de bglTm, denominadas T1 e T2, que possuem 2 e 4 mutações respectivamente em resíduos na interface inter-metades. Para confirmar o enovelamento destas proteínas recombinantes foi empregada a análise de estruturas secundárias por dicroísmo circular, também o espectro de fluorescência intrínseca de triptofano e sua supressão por acrilamida e finalmente foram determinados parâmetros cinéticos. Observou-se que não houve mudanças significativas na exposição dos triptofanos das proteínas recombinantes, sugerindo que se encontram enoveladas, o que está de acordo com a observação de que as proteínas recombinantes mantêm sua atividade catalítica. Já pela análise de dicroísmo circular concluiu-se que a mutante T1 possui dobramento semelhante à selvagem bglTm e que T2 apresenta diferenças significativas, sendo as porcentagens de α-hélice de 21%, 22% e 10% para bglTm, T1 e T2, respectivamente. Em seguida demonstrou-se que T1 mantém a termo estabilidade semelhante à selvagem, enquanto que T2 tem termo estabilidade reduzida, apresentando kobs de 0,3 min-1 em 80°C e de 0,06 min-1 em 75 °C.. O cálculo de Tm através de Differential Scanning Fluorimetry foi feito para bglB e T2 (42 e 81.7 °C respectivamente), enquanto que bglTm e T1 mantiveram-se estáveis na faixa de temperatura analisada (até 95°C). Na análise do efeito da temperatura sobre a estrutura das mutantes T1 e T2 não se observou nenhuma evidência da presença dos dois supostos domínios (β/α)4. A análise da desnaturação por cloreto de guanidina mostrou que o c50 diminuiu para T2 (2,4 M), mas não mostrou alteração para T1 (4,5 M) em comparação à bglTm (4,3 M). Coerentemente, a estabilidade da enzima selvagem e de T1 na ausência de desnaturante é a mesma (ΔGH2O = 5,2 kcal/mol), mas se reduziu para a T2 (ΔGH2O = 3,5 kcal/mol). Os cálculos do parâmetro m mostraram uma cooperatividade semelhante na desnaturação de bglTm, T1 e T2, não evidenciando independência entre os dois supostos domínios (β/α)4. Em conclusão, a análise estabilidade da β-glicosidase bglTm frente à temperatura e ao cloreto de guanidina não revelaram a presença dos domínios (β/α)4 que correspondem às metades N- e C-terminal desta β-glicosidase. / Introduction and Aims: β-glucosidases from the family GH1 of the glycosil-hidrolases presents a (β/α)8 barrel folding. These proteins are usually classified as single domain, however it has been alternatively proposed that they actually are formed by two \"half barrel\" (β/α)4. Thus, (β/α)8 barrel proteins had evolved from an \"half barrel\" ancestor that underwent a duplication-fusion event. The general goal of this project is the search for the two putative (β/α)4 domains, which form the N- and C-terminal ends of the β-glucosidase A from Thermotoga maritima (bglTm) and β-glucosidase B from Paenibacillus polymyxa (bglB), detecting their presence through the thermal and chemical stability of these (β/α)8 barrel proteins. Results: Site-directed mutagenesis was employed to replace residues forming non-covalent interaction between the putative (β/α)4 domains. DNA segments coding for bglB, bglTm and mutant bglTm were cloned into the pLATE51 expression vector and produced as recombinant proteins in E. coli BL21(DE3). The bglB, bglTm and two mutant bglTm, hereafter called T1 and T2, with 2 and 4 mutations respectively on residues in the interface between the protein halves, were purified. They were stable folded as shown by detecting their catalytic activity upon two different substrates and also by circular dichroism (CD) and tryptophan fluorescence analysis. Nevertheless, T2 showed a decrease in the α-helix content (10 %) in the CD analysis, whereas bglTm and T1 are similar (22 %). The wild-type bglTm and T1 are thermostable, whereas T2 was inactivated after pre-incubation at high temperature (kobs = 0,3 min-1 at 80 °C and 0,06 min-1 at 75 °C). The Differential Scanning Fluorimetry experiments revealed Tm of 42 e 81.7 °C for bglB and T2, respectively, whereas wild-type bglTm and mutant T1 did not showed any thermal transition up to 95 °C. Indeed, the analysis of the thermal stability of T1 and T2 did not reveal any evidence of the putative (β/α)4 domains. Following that, the analysis of the protein denaturation by guanidine hydrochloride showed that the c50 for T2 was reduced (2.4 M), whereas no modification was observed for bglTm and T1 (4,3 and 4,5 M, respectively). In agreement the stability of bglTm and T1 (ΔGH2O = 5,2 kcal/mol) is similar, but it was reduced for T2 (ΔGH2O = 3,5 kcal/mol). The m parameter showed a similar cooperative denaturation for wild-type bglTm and mutants T1 and T2, but no evidence of the independent unfolding of the putative (β/α)4 domains was found. Conclusion: In conclusion, the analysis of the thermal and chemical stability of the bglTm did not reveal the presence of the putative (β/α)4 domains that form the N- and C-terminal end of these β-glucosidase.

Epóxido hidrolases (EHs) são enzimas que catalisam a hidrólise de epóxidos a seus correspondentes dióis, apresentam potencial aplicação biotecnológica (separação de enantiômeros na produção de fármacos), estão envolvidas no metabolismo de ácidos graxos poliinsaturados e inibidores de EHs estão sendo estudados para possível utilização no tratamento de doenças. Uma enzima epóxido hidrolase (TrEH) do fungo filamentoso Trichoderma reesei QM9414 foi clonada, expressa, purificada e caracterizada funcionalmente e estruturalmente. A atividade de TrEH foi determinada com o substrato óxido de estireno (racêmico), demonstrando maior atividade nas temperaturas de 23 a 50 °C, no pH 7,2 a 37 °C, e as constantes cataliticas Km= 4,6 mM e kcat= 336 s-1. A enzima recombinante mostrou ser enantiosseletiva, pois hidrolisa preferencialmente (S)-(-)-óxido de estireno, (R)-(-)- epicloridrina e (S)-(-)-1,2-epoxibutano. Moléculas inibidoras da atividade de TrEH foram identificadas e algumas delas inibem até 60% o crescimento de T. reesei. A estrutura terciária de TrEH (1,7 Å) foi determinada por cristalografia, apresenta dobramento α/β-hidrolase e não tem alta homologia com nenhuma outra estrutura de EH. TrEH é uma nova enzima epóxido hidrolase solúvel cujas propriedades mostram seu potencial de utilização em aplicações biotecnológicas. / Epoxide hydrolases (EHs) are enzymes that catalyze the hydrolysis of epoxides to their corresponding diols, present a potential biotechnological application (separation of enantiomers for the production of drugs), they are involved in the metabolism of polyunsaturated fatty acids and EH inhibitors are being studied for possible use in the treatment of diseases. An epoxide hydrolase enzyme(TrEH) from the filamentous fungus Trichoderma reesei QM9414 was cloned, expressed, purified and functionally and structurally characterized. The activity of TrEH was determined with the substrate styrene oxide (racemic), showing higher activity at temperatures of 23 to 50 °C, at pH 7.2 at 37 °C, and the catalytic constants Km= 4.6 mM and kcat= 336 s-1. The recombinant enzyme has been shown to be enantioselective, because it preferably hydrolyzes (S)-(-)-styrene oxide, (R)-(-)-epichlorohydrin and (S)-(-)-1,2- epoxybutane. TrEH inhibitors have been identified and some of them inhibit up to 60% growth of T. reesei . The tertiary structure of TrEH (1.7 Å) was determined by crystallography, showing α/ β-hydrolase folding and low homology with any other EH structure. TrEH is a new soluble epoxide hydrolase enzyme whose properties show its potential for use in biotechnological applications.

Orientador: Luciana Gonzaga de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T05:28:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rampasio_RaquelRodrigues_M.pdf: 2052024 bytes, checksum: 07f4cd2fcba87af264e6efceab06d527 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Epóxidos enantiopuros e dióis vicinais têm sido utilizados na síntese de inúeras moléculas bioativas. Dessa forma, as epóxido-hidrolases microbianas capazes de hidrolisar enantioseletivamente epóxidos racêmicos emergiram como uma alternativa promissora na obtenção destes compostos. Recentemente, a linhagem P. stipitis CCT 2617 foi selecionada por apresentar atividade hidrolítica frente a epóxidos terminais e teve seu genoma completo publicado. Assim, esta levedura foi selecionada para o trabalho de clonagem e expressão de sua epóxido hidrolase. Neste trabalho, a clonagem do gene SEH1, que codifica para a epóxido hidrolase de P. stipitis, foi efetuada com sucesso em P. pastoris, tanto no vetor pPICZa A, quanto no vetor pPICZ B. A clonagem da proteína com a cauda de histidina deve auxiliar na detecção da expressão. A detecção de uma banda, referente a uma proteína de 46 kDa, no gel de eletroforese foi um indício de que a expressão da enzima SEH (contendo o fator a) ocorreu, porém, não conseguimos reproduzir este resultado posteriormente. Além disso, buscamos melhores alternativas para a detecção da atividade enzimática, como o teste de adrenalina e o ensaio baseado em substrato fluorogênico, que devem ser aperfeiçoados para a utilização com células íntegras. A modelagem computacional da estrutura tridimensional da PSEH resultou em um modelo contendo 40% de hélices a e 12% de folhas b. Determinamos que os resíduos que devem fazer parte do sítio ativo são Tyr319, Asp209, Asp352 e His383 e, tendo em vista que a PSEH deve se apresentar na forma de um homodímero com sítio ativo similar ao das EHs de P. aeruginosa, A. radiobacter e A. niger, nossa hipótese é que esta enzima deve hidrolisar epóxidos pouco volumosos e aromáticos com algum nível de enantiosseletividade / Abstract: Enantiopure epoxides and vicinal diols have been used to prepare a number of bioactive molecules. Thus, the microbial epoxide hydrolases able to enantioselectivity hydrolyze racemic epoxides emerged as a promising alternative in the synthesis of these compounds. Recently, the P. stipitis CCT2617 strain was selected due to the presence of hydrolytic activity against terminal epoxides and had its genome completely described. Therefore, this yeast was selected for cloning and expression of the gene SEH1, which was annoted as epoxide hydrolase. In this work, the cloning of SEH1 gene, codifying for the epoxide hydrolase of P. stipitis, was done with success in P. pastoris, both in pPICZa A and pPICZ B vectors. The cloning of the protein with a histidine tag should help in the detection of expression. The detection of a protein with 46 kDa evidenced that the expression of SEH enzyme (containing the a factor) is occurring, however, this result was not reproducible due to the sample degradation. Furthermore, better alternatives for the detection of enzyme activity were performed, as adrenaline test and fluorogenic assay, which must be optimized for application with whole cells. The 3D structure computational modeling of PSEH resulted in a model that contains 40% of a helices and 12% of b sheets. Our hypothesis is that the residues that make part of the active site are Tyr319, Asp209, Asp352 and His 383. And, considering that the PSEH should be in the homodimeric form with an active site similar to that of the EHs of P. aeruginosa, A. radiobacter and A. niger, this enzyme should hydrolyze small and aromatic epoxides probably with some enantioselectivity / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

Orientador: Anita Jocelyne Marsaioli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T18:00:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_BrunaZucolotoda_D.pdf: 6212345 bytes, checksum: ec8b84a214cbc377e0f9f13d33ddc561 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os processos biocatalíticos foram abordados nesta tese de doutorado deste a triagem de micro-organismos para a seleção de biocatalisadores adequados até o uso de enzimas isoladas em reações de interesse biotecnológico. O primeiro capítulo apresenta o isolamento, identificação e a triagem enzimática de bactérias heterotróficas isoladas de rejeitos de mineração de cobre. A partir destas amostras foi possível isolar 189 bactérias, as quais apresentaram uma diversificada atuação catalítica. As bactérias isoladas foram identificadas por MALDI-TOF e por sequenciamento do gene RNAr 16S sendo encontrados diversos gêneros como Bacillus, Acinetobacter, Pseudomonas, Delftia, Stenotrophomonas, Hydrogenophaga, Rhodococcus, entre outros. O segundo capítulo apresenta o estudo do potencial catalítico de uma nova epóxido hidrolase de Aspergillus brasiliensis CCT1435, recombinante e expressa em E. coli. Esta EH é ativa em uma ampla faixa de pH e temperatura, apresentando um desempenho ótimo em pH 6,0 e 30 °C. Este trabalho ainda permitiu uma avaliação detalhada da aplicação biocatalítica desta EH na hidrólise do óxido de estireno em meio aquoso e bifásico. Por fim, o terceiro capítulo apresenta resultados preliminares envolvendo um processo quimio-enzimático para a produção de alcalóides pirrolidínicos a partir das respectivas 1,4-dicetonas. Esta metodologia é promissora uma vez que diversas 1,4-dicetonas foram convertidas nas suas respectivas iminas cíclicas, sendo que a subsequente etapa de redução com NaBH3CN promoveu a formação das pirrolidinas de interesse. Portanto, esta tese de doutorado apresenta um estudo amplo e diversificado envolvendo processos biocatalíticos aplicados em uma série de reações de interesse biotecnológico / Abstract: Biocatalytic processes have been addressed in this thesis from the microorganism screening for the selection of suitable biocatalysts to the use of isolated enzymes in biotechnological reactions. The first chapter presents the isolation, identification and enzymatic screening of heterotrophic bacteria isolated from copper mine drainages. From these samples, 189 bacteria were isolated, which showed diverse catalytic activities. The isolated bacteria were identified by MALDI-TOF and 16S rRNA gene sequencing and several genera were found: Bacillus, Acinetobacter, Pseudomonas, Delftia, Stenotrophomonas, Hydrogenophaga, Rhodococcus, among others. The second chapter presents the catalytic potential of a new epoxide hydrolase from Aspergillus brasiliensis CCT1435 (AbEH), recombinant and expressed in E. coli. This EH is active in a wide pH and temperature range, with a great performance at pH 6.0 and 30 °C. This work also presents the AbEH biocatalytic application for the styrene oxide hydrolysis in aqueous and biphasic media. Finally, the third chapter presents preliminary results involving a chemo-enzymatic method for the production of pyrrolidine alkaloids from the corresponding 1,4-diketones. This approach is promising since several 1,4-diketones were converted to their respective cyclic imines, and the subsequent reduction with NaBH3CN promoted the pyrrolidines formation. Therefore, this thesis presents a broad and diverse study of biocatalytic processes applied in a number of interesting biotechnological reactions / Doutorado / Quimica Organica / Doutora em Ciências

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:32:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndreiaFC_DISSERT.pdf: 3035785 bytes, checksum: a9769f0a294924c551036d1a098b7d2a (MD5) Previous issue date: 2014-02-12 / A displasia epitelial (DE) oral ? uma desordem potencialmente maligna (DPM), cujo diagn?stico e grada??o histol?gica se baseiam nas suas altera??es arquiteturais e citol?gicas. Para avaliar o risco de transforma??o maligna dessas les?es de forma mais precisa ? fundamental entender e localizar altera??es gen?ticas e epigen?ticas nas c?lulas displ?sicas, as quais podem ajudar a compreender melhor a progress?o para a malignidade. Dessa forma, o presente estudo objetivou avaliar a imunoexpress?o de EGFR e PTEN nas DEs orais e relacionar esse aspecto com as caracter?sticas cl?nicas e grada??o histol?gica pelo sistema bin?rio (baixo e alto risco de transforma??o maligna). Para tanto, foram selecionados 20 casos de DE de alto risco e 20 de baixo risco para serem submetidos ? an?lise imunoistoqu?mica para os biomarcadores supracitados. A imunomarca??o de cada caso foi avaliada semiquantitativamente atrav?s de escores e quanto ? localiza??o nos estratos epiteliais. A an?lise estat?stica foi realizada atrav?s dos testes de Mann-Whitney, Qui-quadrado de Pearson, Exato de Fisher e de correla??o de Spearman com n?vel de signific?ncia estabelecido em 5%. Os resultados mostraram que 57,5% dos pacientes eram do g?nero feminino, a m?dia de idade foi de 57,5 anos, 42,5% foram diagnosticados clinicamente como leucoplasia e a maioria dos casos foi proveniente de les?es localizadas na l?ngua (32,5%). De forma geral, g?nero e idade n?o exerceram influ?ncia na imunoexpress?o do EGFR e PTEN. A express?o do EGFR foi observada em 100% dos casos, nos quais houve predom?nio do escore 3 (75%) e imunoreatividade em todas as camadas epiteliais (55%), independente da grada??o histol?gica (p = 0,453 e p = 0,204, respectivamente). O PTEN revelou positividade de marca??o em 87,5% dos casos, nos quais observou-se predom?nio do escore 0 (55%) e imunoreatividade limitada ? camada basal (40%), por?m sem diferen?as significativas entre os grupos histol?gicos (p = 0,904 e p = 0,915, respectivamente). Por fim, quando analisados, em conjunto, os 40 casos de DEs, foi observada uma fraca correla??o positiva, estatisticamente significativa, entre os padr?es de imunoexpress?o do EGFR e do PTEN (r = 0,317; p = 0,046). Com base nesses resultados, altera??es no padr?o de express?o do EGFR e PTEN sugerem que essas prote?nas participam de processos moleculares relacionados com a carcinog?nese em mucosa oral

Os dispositivos biossensores foram primeiramente pesquisados por Clark e Lyons, em 1962, visando medir o nível de glicemia. Atualmente, há uma popularização dos medidores de glicemia e diversas tecnologias foram desenvolvidas, principalmente, para aplicações em diagnósticos médicos e monitoramento ambiental. No entanto, há uma ampla quantidade de aplicações para biossensores ainda não disponível no mercado. A imobilização de espécies bioativas que interagem diretamente com o analito, chamada de superfície bioativa, é frequentemente considerada a etapa mais difícil no desenvolvimento de biossensores para novas aplicações. O objetivo deste trabalho é demonstrar a caracterização da camada bioativa desenvolvida pela técnica de construção de camadas auto-organizadas usando o princípio da adsorção eletrostática. Para isto, foram utilizadas três diferentes concentrações de soluções compostas por ligações covalentes entre nanotubos de carbono de paredes múltiplas e três diferentes biomateriais, Polietilenoimina, Ácido Desoxirribonucléico e enzimas do tipo Hidrolase de Organofosforados. As diferentes soluções polieletrolíticas foram caracterizadas pela técnica de ressonância de plasmons de superfície e simultaneamente formaram camadas auto-organizadas na superfície de um eletrodo de carbono vítreo. A atividade das enzimas foi analisada por voltametria cíclica para as diferentes concentrações das soluções utilizadas. Os resultados mostraram que a caracterização por ressonância de plasmons de superfície promove o controle da adsorção eletrostática. A variação do ângulo de ressonância de plasmons de superfície corresponde à intensidade e à saturação das interações eletrostáticas entre as camadas. Biossensores desenvolvidos com soluções de maior concentração, consequentemente, ampliaram os limites de detecção e elevaram a resolução do sinal elétrico. Em aplicações para medir baixas concentrações do analito, o adequado controle das concentrações das soluções poli eletrolíticas reduz os custos no desenvolvimento de biossensores especialmente, com relação ao custo de enzimas isoladas. / The biosensor devices were first researched by Clark and Lyons in 1962, aiming to measure the blood glucose level. Currently, there is a popularization of blood glucose meters and several technologies have been developed mainly for applications in medical diagnostics and environmental monitoring. However, there is a wide range of applications for biosensors not yet available. The immobilization of bioactive species that interact directly with the analyte, called bioactive surface, is often considered the most difficult step in the biosensors development for new applications. The objective of this work is to demonstrate the characterization of the bioactive surface developed by self-assembled monolayers technique using the electrostatic adsorption principle. For this, we used three different concentrations of solutions composed of covalent bonds between multi-walled carbon nanotubes and three different biomaterials, Polyethyleneimine, Deoxyribonucleic Acid and Organophosphorous Hydrolase enzymes. These enzymes catalyze the hydrolysis of phosphorus compounds such as organophosphorous neurotoxins. The different polyelectrolyte solutions were characterized by the technique of surface plasmon resonance, and simultaneously, self-assembled monolayers were formed on the surface of a glassy carbon electrode. The enzymes activity was analyzed by cyclic voltammetry for the different concentrations of the solutions used. The results showed that the surface plasmon resonance characterization promote the control of electrostatic adsorption. The variation of the surface plasmon resonance angle corresponds the intensity and saturation of electrostatic interactions between the layers. Biosensors developed with solutions of higher concentration, consequently, widened the detection limits, and increased the resolution of the electrical signal. In applications to measure low concentrations of analyte, adequate control of the concentrations of polyelectrolytes solutions reduces costs in the development of biosensors especially, the cost of isolated enzymes.