Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-01. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:26:15Z : No. of bitstreams: 1 Publico-13096a.pdf: 2003675 bytes, checksum: 7b943b5a99d94b77ff03b7af8a8f03d5 (MD5). Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:26:16Z : No. of bitstreams: 2 Publico-13096a.pdf: 2003675 bytes, checksum: 7b943b5a99d94b77ff03b7af8a8f03d5 (MD5) Publico-13096b.pdf: 2021148 bytes, checksum: db1f43adb607e0bfce131b4f141309cc (MD5). Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:26:16Z : No. of bitstreams: 3 Publico-13096a.pdf: 2003675 bytes, checksum: 7b943b5a99d94b77ff03b7af8a8f03d5 (MD5) Publico-13096b.pdf: 2021148 bytes, checksum: db1f43adb607e0bfce131b4f141309cc (MD5) Publico-13096c.pdf: 465188 bytes, checksum: e302770e64587fa7f70b463355dc3c59 (MD5) / As enzimas proteolíticas estão amplamente distribuídas em todos os organismos e desempenham diversas funções essenciais a estes. Atualmente são reconhecidos sete grupos de proteases (serino, cisteíno, aspártico, metalo, treonino, glutâmico e a recém identificada asparagino peptídeo liases) que são classificadas de acordo com o seu mecanismo catalítico. As glutâmico peptidases são proteases carboxílicas (ou ácidas) insensíveis à pepstatina e foram reconhecidas como um grupo novo somente em 2004 (Família G1 Merops). Estas peptidases apresentam díade catalítica formada por ácido glutâmico (Glu) e glutamina (Gln) e estrutura única entre as proteases. O protótipo das glutâmico peptidases é a scytalidoglutamico peptidase (SGP), isolada do fungo decompositor de madeira Scytalidium lignicolum na década de 1970. A caracterização da estrutura das glutâmico peptidases scytalidoglutamico peptidase (SGP) e aspergiloglutamico peptidase (AGP), isolada de Aspergillus Níger, mostra que estas enzimas são praticamente idênticas, porém baseados nestes dados estruturais, dois mecanismos catalíticos diferentes foram propostos para SGP e AGP, sendo inconsistentes entre si. Com o propósito de entender o mecanismo catalítico das glutâmico peptidases, nesta tese são demonstrados (1) a caracterização bioquímica do mecanismo catalítico da SGP através da análise da dependência do pH e efeito isotópico cinético do solvente frente a peptídeos FRET e (2) a especificidade da protease para as posições P1 e P1’, descrevendo o papel das interações do subsítio S1 na catálise. Os resultados destes estudos são apresentados no artigo em anexo (Kondo, MY et al, JBC 2010). / Proteolytic enzymes are widespread in all organisms and are involved in a wide range of biological roles. There are seven distinct classes of proteases (serine, cysteine, aspartate, metalloproteases, threonine, glutamate and the newly identified asparagine peptide lyases), grouped according to their catalytic mechanism. The glutamic peptidases are carboxylic (acidic) proteases insensitive to pepstatin inhibitor and were annotated as a new group in 2004 (Family G1 Merops). These proteases have a unique catalytic dyad of residues Glu and Gln and a previously undescribed structure fold. Scytalidoglutamic peptidase (SGP), isolated from the wood-degrading fungus Scytalidium lignicolum on the 1970’s, is the forming member of glutamic peptidases. The three dimensional structures of scytalidoglutamic peptidase (SGP) and aspergilloglutamic peptidase (AGP) from Aspergillus niger revealed that the overall structure of these enzymes are almost identical, however two different catalytic mechanisms were proposed. Aiming at understanding the reaction mechanism of glutamic peptidases, in this thesis the following topics are highlighted, (1) biochemical characterization of the catalytic mechanism of SGP by use of pH rates profiles and solvent kinetic isotopic effects (SKIE) on the enzyme hydrolysis of FRET peptides and (2) specificity of the protease for P1 and P1’ positions describing the interactions of S1 subsite during catalysis. The paper showing results of these studies is attached to this thesis (Kondo, MY et al, JBC 2010). / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Made available in DSpace on 2016-05-11T12:48:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Mestrado_Leonardo_Lopes.pdf: 12121599 bytes, checksum: 8ada8a23679ae5a1676d7acd1fe0acc0 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2012 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde. / Saneantes são produtos controlados pela Vigilância Sanitária devido a sua importância para a saúde coletiva. Os detergentes são uma classe de saneantes usados para a limpeza, e alguns são formulados com adição de enzimas com a função de auxiliar na limpeza de materiais. O uso de destes produtos é uma realidade que vem apresentando contínuo crescimento. Instrumentais que entram em contato com sangue e outros fluidos corporais necessitam de uma limpeza eficiente antes de sofrer os processos de esterilização. As formulações presentes no mercado de produtos de uso em estabelecimento de assistência à saúde possuem alguns tipos de enzimas, entre elas as proteases. Atualmente, não existe nenhum protocolo oficial para a avaliação da atividade proteolítica nos detergentes enzimáticos. O objetivo deste trabalho foi estudar a atividade proteolítica em detergentes enzimáticos, através da adaptação e validação de um método espectrofotométrico e verificação do desempenho destes produtos, comparando os resultados alcançados nos dois métodos. O método para determinação de atividade proteolítica demonstrou ser robusto, exato e preciso, apresentando resultados reprodutíveis e confiáveis, podendo ser empregado em laboratórios de controle da qualidade. Foram determinadas as atividades proteolíticas nas condições recomendadas pelos fabricantes em dez produtos diferentes. A verificação do desempenho destas amostras foi realizada pelo teste de triagem em detergentes descrito na Norma ASTM D 7225-06, utilizando o simulador de sujidade Tosi®. A maioria das amostras (70%) apresentou baixa atividade proteolítica, o que pode ter ocorrido em função do pH ou componentes da formulação. Na avaliação do desempenho verificou-se que amostras com baixas atividades proteolíticas não apresentaram eficiência na limpeza de sujidades nas condições recomendadas pelos fabricantes e pela ASTM. / Sanitizing are products controlled by the Vigilance Surveillance due to its importance to health. Detergents are a class of sanitizing used for cleaning, and some are formulated with addition of enzymes that assist in cleaning materials. The use of these products is a reality that is in continuous growth. Instrumental that come into contact with blood and other body fluids need to be cleaned effectively before undergoing sterilization processes. Market available formulations, for use in hospitals have some types of enzymes, including proteases. Currently there is no official protocol for proteolytic activity evaluation in enzymatic detergents. The aim of this work was evaluate proteolytic activity in enzymatic detergents, through adaptation and validation of a spectrophotometry method in ultraviolet. Detergent performance was also checked, comparing the results for both methods. Proteolytic activity method proved to be robust, accurate and precise, with reproducible and reliable results and it can be used in quality control laboratories. Proteolytic activities were determined in ten different products, under manufacturer’s conditions. The performance verification of these products was conducted by detergent screening test described in ASTM D 7225-06, using Tosi® dirt simulator. Most samples (70%) showed low proteolytic activity, may be due their pH or formulation components. Performance evaluation showed that samples with low activity didn't have cleaning efficiency, under manufacturer´s and ASTM conditions. In more active samples, ASTM conditions produced a better cleaning result. The results of this study could collaborate in the establishment of a specific normative for these products in the Brazilian market.

Made available in DSpace on 2016-05-11T13:02:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 mariana_almeida_ioc_dout_2014.pdf: 10914971 bytes, checksum: 979497712c5a77cc8a8934caa85ef74e (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2014 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Os parasitos do gênero Leishmania, protozoários veiculados por insetos flebotomíneos e responsáveis pelas leishmanioses visceral e tegumentar, se encontram amplamente distribuídos pelo mundo. O potencial adaptativo destes protozoários é um reflexo da diversidade biológica do gênero Leishmania, em especial a espécie Leishmania (Viannia) braziliensis, que se encontra em diversos biomas acometendo diferentes animais e vetores de acordo com a região que se encontra. Os estudos biológicos e de expressão gênica de fatores de virulência do parasito são importantes para auxiliar na elucidação destes mecanismos de adaptação. Portanto este trabalho tem o objetivo de avaliar variações biológicas e na expressão de genes de proteinases de L. (V.) braziliensis, cepa MCAN/BR/1998/R619 e seus clones. Inicialmente foi realizada uma análise do genoma de L. (V.) braziliensis frente aos de L. (L.) infantum, L. (L.) major e L. (L.) mexicana, com o propósito de identificar características espécie-específicas que possam contribuir para compreender as diferenças fenotípicas ou de virulência entre as espécies estudadas. Foi observado que todos os cromossomos das quatro espécies apresentam genes de proteases em diferentes quantidades; alto grau de conservação entre os alelos de proteases; e as sequências dos genes de proteases dos parasitos não apresentam similaridade entre as de genes de proteases de mamíferos. Portanto, a análise dos genomas das Leishmania spp. indica uma grande diversidade de genes da protease nestas espécies Posteriormente foram obtidos clones da cepa em estudo oriundos de um único promastigota e avaliados seu comportamento in vitro e o potencial biológico destes parasitos na infecção experimental in vitro. A cepa em estudo reúne vários clones de parasitos e estas produzem padrões distintos de infecção in vitro de macrófagos de camundongos BALB/c; com produção de citocinas no sobrenadante de forma heterogênea. Algumas são menos indutoras de IL-1\03B2 e IL-6, e as citocinas TNF-\03B1 e IL-12p70, bem como o óxido nítrico, são induzidas de forma equilibrada pelos clones estudados. Uma análise de agrupamento permitiu a classificação de dois grupos distintos dos clones obtidos neste estudo. O conjunto de dados que mais influenciou para a definição destes grupos foi os relativos à infecção em macrófagos peritoneais murinos. Isto ressalta a possibilidade de haver outros marcadores, não contemplados neste estudo, que influenciam no sucesso da adaptação da cepa em estudo ao hospedeiro vertebrado. Também foi observado que os clones da cepa expressam diferentemente os genes das quatro classes de proteinases. Os amastigotas expressam mais proteinases que os promastigotas. Entre os promastigotas há maior expressão de aspártico e metaloproteinase enquanto que os amastigotas expressam mais metalo e serino proteinases. A diversidade da espécie vista entre isolados pôde ser comprovada também dentro de uma única cepa. O conjunto de resultados agrupados aqui enfatiza a capacidade da L. (V.) braziliensis utilizar a plasticidade de seu genoma para modular seu fenótipo e aumentar suas chances de sobrevivência nos hospedeiros / Parasites of the genus Leishmania are protozoans transmitted during the bite of female phlebotomines and are the causative agents of visceral or tegumentary leishmaniasis, presenting a worldwide distribution. The adaptative potential of these protozoa is a reflection of their biological diversity, especially that of the species Leishmania (Viannia) braziliensis, which is found in many biomes and affect different animals and vectors. Studies about the biology of parasites and their expression of virulence factor genes are important to help on the elucidation of their mechanisms of adaptation. Therefore, the purpose of this work is to evaluate the the biology and expression of protease genes of L. (V.) braziliensis, strain MCAN/BR/1998/R619, checking for variations among clones of this strain. Initially, we performed a comparative analysis of L. (V.) braziliensis genome against L. (L.) infantum, L. (L.) major and L. (L.) mexicana genomes to identify species-specific features that could potentially relate to characteristic phenotypic and virulence traits of the species. We could observe that protease genes are present in all chromosomes of the studied species, but in different frequencies. Additionally, a high degree of alleles conservation was noted, as well as a prominent distinction among the protease gene sequences of parasites and those of mammals, with no similarity detected. Thus, the analysis of genome of Leishmania spp. pointed to a great diversity of protease genes in these species. In an additional analysis, we obtained clones from single promastigotes isolated from L. (V.) braziliensis strain MCAN/BR/1998/R619 and evaluated their behaviors in vitro as well as their potential to cause infection in BALB/c macrophage cultures. Our results suggested that this strain is, in fact, composed by many clones with different characteristics, as they are able to promote distinct patterns of infection in macrophages in vitro, with a heterogenic production of cytokines by these cells. While some clones induced lower IL-1β or IL-6 production, TNF-α, IL-12p70 and nitric oxide production were homogeneously induced by the clones. A cluster analysis led to the classification of two distinct groups of clones in this study. Data analysis indicated that the capacity to promote infection in murine macrophages was the feature that most contributed to the clusters definition. However, the possibility remain that other features, no analyzed in the present study, could also play important roles regarding the success the studied strain’s adaptation to the vertebrate host. It was also observed that the clones differentially expressed genes related to the four main protease classes of Leishmania: cysteine, serine, metallo and aspartic-proteinases. Generally, the amastigotes expressed higher levels of proteinases-related mRNAs than promastigotes. Also, it was observed that promastigotes express more aspartic and metalloproteinases mRNAs, while amastigotes express more metallo and serine proteinases mRNAs. Therefore, a reflection of the features diversity already reported among isolates of L. (V.) braziliensis can also be noted among clones of a single strain. The results gathered herein emphasize the ability of L. (V.) braziliensis to apply its genome plasticity to modulate its phenotype and, thus, increase its odds to survive in the vertebrate host.

A presente tese aborda os principais aspectos da biologia do vírus Epstein-Barr (EBV), suas relações com doenças, seu potencial uso como ferramenta para a biologia celular e a reprodutibilidade desta célula para o auxílio no diagnóstico de Erros Inatos do Metabolismo (EIM) através da medida de atividades de hidrolases lisossômicas. Os objetivos deste trabalho foram investigar as alterações celulares e morfológicas nos linfócitos B infectados com EBV, afim de confirmar a transformação celular nos 12 dias de cultura, para certificação do protocolo empregado; determinar a atividade, no momento da coleta (12 dias de cultivo) e imediatamente após 180, 365 e 730 dias de criopreservação em nitrogênio líquido, das enzimas β-galactosidase, β-glicosidase, a-galactosidase, a- glicosidase e a-iduronidase em Linhagens Celulares Linfoblastóides (LCL) transformados com EBV de indivíduos normais e determinar a atividade, no momento da coleta (12 dias de cultivo) e imediatamente após 180 dias de criopreservação das enzimas β-glicosidase, a-galactosidase e a- iduronidase em LCLs transformados com EBV de pacientes com doenças de Gaucher e Fabry e Mucopolissacaridose tipo I. Este trabalho mostrou que o protocolo empregado foi eficiente na transformação de linfócitos B pelo EBV através das 3 ferramentas utilizadas: imunohistoquímica, microscopia eletrônica de transmissão e microscopia confocal. Foram observados, através destes instrumentos, o aparecimento de clusters celulares, vacúolos citoplasmáticos, binucleação e aumento no conteúdo de organelas, o que é esperado em células infectadas por EBV. Foi observado também que as células cultivadas por 12 dias com EBV apresentavam a atividade da β-glicosidase e da a-iduronidase diferente significativamente daquela de linfócitos não infectados. Após 6 meses, 1 e 2 anos de criopreservação das células transformadas com EBV, em nitrogênio líquido, as enzimas β-galactosidase, β-glicosidase, a-galactosidase, a-glicosidase e a-iduronidase mantiveram suas atividades semelhantes aquelas após 12 dias de cultivo celular. O mesmo ocorreu quando utilizamos amostras de pacientes com doença de Gaucher, Fabry e Mucopolissacaridose tipo I após 6 meses de criopreservação. Este trabalho mostrou que o protocolo empregado foi eficiente na transformação de linfócitos B pelo vírus Epstein Barr e que uma vez congeladas até pelo menos 1 ano em nitrogênio líquido, todas as enzimas analisadas mantém suas atividades semelhantes aquelas após 12 dias de cultivo celular. / The present study addresses the main aspects of the biology of the Epstein-Barr virus (EBV) and its relationships with diseases, its potentials as a tool in cell biology, and the reproducibility of EBV-infected cells to assist in the diagnosis of Inborn errors of metabolism (IEM) using a measure of the activities of lysosomal hydrolases. The objectives of this study were (i) to investigate the cellular and morphological changes in B-lymphocytes infected with EBV to confirm cell transformation within the 12-day culturing period in order to verify the applicability of the method; (ii) to determine the activity of the enzymes β- galactosidase, β-glucosidase, α-iduronidase, α-galactosidase and α- glucosidase in lymphoblastoid cell lines at the moment of collection (12-day culturing) and immediately after 180, 365 and 730 days in lymphoblastoid cell lines (LCLs) transformed with EBV of normal individuals frozen in liquid nitrogen and (iii) to determine the activities of the enzymes β-glucosidase, α- galactosidase and α-iduronidase at the moment of collection (12 days of culturing) and immediately after 180 days in LCLs transformed by the EBV of patients with Gaucher and Fabry diseases and with muccopolysaccharidosis type I frozen in liquid nitrogen. The results showed that the protocol was efficient to transform B-lymphocytes by EBV using three tools: immunohistochemistry, transmission electron microscopy and confocal microscopy. The technique afforded to observe the emergence of clusters, cytoplasm vacuoles, binucleatoon and increased organelle contents, which are expected in EBV-infected cells. Also, it was observed that cells cultured with EBV for 12 days presented β-glucosidase and α-iduronidase significantly different from that of non-infected lymphocytes. Activity of the enzymes β- galactosidase, β-glucosidase, α-galactosidase. α-glucosidase and α- iduronidase measured after 180, 635 and 730 days in cryopreservation of EBVtransformed cells in liquid nitrogen were similar to that of samples after 12-day culturing of cells. The same was observed when we used samples from patients with Gaucher, Fabry and muccopolysaccharidosis type I after a 6-month cryopreservation period. This study shows that the protocol was efficient in transforming B-lymphocytes by EBV and that the activities of all enzymes frozen for at least one year in liquid nitrogen remained similar to that of samples collected after 12-day culturing.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:41:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000401022-Texto+Completo-0.pdf: 970049 bytes, checksum: 1fc17227f3815a94113f9cadc1efc0e4 (MD5) Previous issue date: 2008 / Phosphodiesterases (PDEs) are a super family of enzymes which degrade the intracellular second messengers cyclic guanosine monophosphate (cGMP) and cyclic adenosine monophosphate (cAMP). As essential regulators in cyclic nucleotide signaling with diverse physiological functions, PDEs are drug targets for the treatment of various diseases including heart failure, depression, asthma, inflammation, and erectile dysfunction. Among the eleven PDE gene families, the cGMP-specific PDE5 is the principal cGMP-hydrolyzing activity in the human corpus cavernosum tissue. It is well known as the target of many drugs used in the treatment of erectile dysfunction, like sildenafil. This work aims the synthesis of the coding region, cloning, expression and purification of the catalytic domain of human PDE5 gene which encodes the phosphodiesterase 5. The synthesis of the coding region of the target polypeptide was accomplished by using 24 primers, which were ligated by overlap extension using the polymerase chain reaction. The construction was cloned into pCRBlunt® vector and sequenced to confirm its identity and the absence of mutations. The fragment was subcloned into pET23a(+) expression vector with NdeI and BamHI restriction sites. Escherichia coli Rosetta (DE3) electrocompetent cells were transformed with the recombinant plasmid and the coding region of the catalytic domain of the PDE5 was expressed in its soluble form with 0. 1mM of IPTG induction. The purification yielded 2. 39 mg. mL-1 through 3 steps of purification. The pure catalytic domain of PDE5 will allow screening for the discovery of new natural inhibitors from the brazilian biodiversity that could be used in the treatment of erectile dysfunction. / Fosfodiesterase (PDE) é uma super família de enzimas responsáveis pela degradação dos segundos mensageiros intracelulares adenosina monofosfato cíclico (AMPc) e guanosina monofosfato cíclico (GMPc). Como reguladoras essenciais na sinalização de segundos mensageiros cíclicos com diversas funções fisiológicas as PDEs são alvo de drogas para o tratamento de diversas doenças. Dentre estas estão insuficiência cardíaca, depressão, asma, inflamação e disfunção erétil. Dentre as 11 famílias de genes de PDE, a fosfodiesterase 5 (PDE5) é específica para GMPc, sendo responsável pela atividade de hidrólise que sofre o GMPc dentro dos tecidos dos corpos cavernosos penianos dos homens. A PDE5 é amplamente conhecida por ser alvo de diversas drogas utilizadas no tratamento da disfunção erétil, como por exemplo, o sildenafil (Viagra®). Este trabalho tem por objetivo a síntese da região codificante, clonagem, expressão e purificação do domínio catalítico da PDE5 humana. A síntese da região codificante do polipeptídeo alvo foi realizada através da técnica de overlap, utilizando 24 oligonucleotídeos que foram unidos através da reação em cadeia da polimerase (PCR). A construção foi clonada em vetor pCRBlunt® e sequenciada para confirmar sua identidade e a ausência de mutações. O fragmento foi subclonado em vetor de expressão pET23a(+) com sítios de restrição NdeI e BamHI, para o N terminal e C terminal, respectivamente. Células eletrocompetentes de E. coli Rosetta (DE3) foram transformadas com o plasmídeo recombinante, a região que codifica para o domínio catalítico da PDE5 foi expressa em sua forma solúvel e ativa na presença de 0,1 mM do indutor IPTG. Quando o domínio catalítico da PDE5 foi isolado, um rendimento de 2,39 mg. mL-1 foi obtido através de 3 passos de purificação.O domínio catalítico da PDE5 puro permitirá a realização de uma triagem de extratos vegetais oriundos da biodiversidade brasileira. Com o intuito de buscar novos compostos que possam se tornar possíveis inibidores de PDE5, e assim serem utilizados no tratamento da disfunção erétil.

A Doença de Gaucher (DG) é a doença lisossômica de depósito mais frequente, sendo causada pela deficiência da atividade da enzima β-glicosidase ácida (GBA), que é responsável pela degradação de glicosilceramidas nos lisossomos. Seu déficit resulta no acúmulo intracelular de glicosilceramidas formando as chamadas Células de Gaucher. A DG é dividida em três grupos baseada na ausência (tipo 1) ou presença e gravidade de envolvimento do sistema nervoso central (tipo 2 e 3). A demonstração da deficiência da atividade da GBA é considerada o método padrão ouro para o diagnóstico, sendo complementada pela medida da atividade da enzima quitotriosidase (QT), que é considerada um biomarcador para a DG. Embora a função exata das células de Gaucher ainda permaneça desconhecida, acredita-se que elas secretam fatores que induzem resposta inflamatória e a produção de espécies reativas. Sabe-se que a instituição do tratamento por reposição enzimática (TRE) diminui significativamente a atividade da QT, porém essa diminuição não chega até os níveis de normalidade. A deficiência da GBA na DG também induz uma cascata de eventos, culminando secundariamente na produção de espécies reativas. Visto isso, o objetivo deste trabalho foi mensurar os níveis de citocinas próinflamatórias (IL-6, TNF-α e IL-17a), proteína S100B em pacientes com DG com e sem tratamento por reposição enzimática e relacioná-los com a atividade da QT, e também, determinar o nível de alguns marcadores de dano oxidativo como substancias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), conteúdo de carbonilas, atividade da catalase (CAT) e superoxido dismutase (SOD) e mensurar o conteúdo total de sulfidrilas (SH), marcadores da defesa antioxidante, visando um método auxiliar para o diagnóstico e acompanhamento do tratamento destes pacientes. Observamos que os níveis de IL-6 em pacientes DG sem tratamento foi duas vezes maior do que os encontrados nos indivíduos saudáveis e que a instituição do TRE provoca uma diminuição significativa nos níveis de IL-6 no soro dos pacientes. Também foi observada uma correlação positiva entre os níveis de IL-6 e a atividade da QT, ou seja, quanto maior a atividade da QT, maior os níveis de IL-6 no soro de pacientes em tratamento. Já as outras citocinas pró-inflamatórias mensuradas, TNF-α e IL-17a, não apresentaram diferença significativa entre os indivíduos saudáveis e os pacientes Gaucher, bem como a medida da proteína S100B. Nos fatores oxidativos observamos alterações na CAT, SOD e sulfidrilas, o que sugere que pacientes DG sofrem mudanças na produção de espécies reativas quando comparados aos indivíduos normais. Este aumento na CAT, SOD e sulfidrilas poderia estar relacionado com a prevenção do aumento do peróxido de hidrogênio e a prevenção de danos lipídicos. No entanto, os outros três parâmetros (TBARS, carbonila e relação SOD / CAT) não demonstraram uma diferença significativa entre os grupos. Com isso, concluímos que a IL-6 mostrou-se a melhor ferramenta a ser utilizada juntamente com a QT para auxiliar no diagnóstico e acompanhamento do tratamento de pacientes DG.

A hidrólise enzimática de penas residuais da indústria avícola constitui uma alternativa ao descarte irregular e uma fonte rica em aminoácidos para a produção de rações animais. A presença de queratinases em linhagens bacterianas probióticas, pode, concomitantemente, permitir um melhor aproveitamento de rações contendo queratina, devido a possibilidade de suplementação da dieta de animais monogástricos com tais microrganismos. Igualmente, proteases queratinolíticas possuem ampla utilização na indústria. Neste contexto, uma protease queratinolítica da linhagem probiótica FTC01PR01 de Bacillus subtilis foi purificada através de cromatografia líquida (Sephadex G-75 e DEAE Sepharose) e caracterizada por ensaio de proteólise em azocaseína com diversos interferentes, revelando uma serinoprotease com, aproximadamente, 31 kDa e atividade ótima a 60 °C em pH neutro e alcalino. Embora a enzima não seja termoestável, constatou-se que sua atividade é alterada na presença de íons manganês, apresentando estimulação em temperatura de 37 °C e aumento da termotolerância à 55°C. O crescimento do microrganismo em substratos queratinosos demonstrou eficiência para degradação de farinha de pena e penas brancas seguido por menor degradação de penas melânicas. Sendo constituído exclusivamente de α-queratina, o cabelo humano não sofreu proteólise. A enzima pode ser aplicada na indústria para a degradação de materiais recalcitrantes bem como a produção de ração animal. A efetividade do microrganismo in vivo para aumentar a digestibilidade da farinha de pena aliada a função probiótica, demanda mais estudos. / Enzymatic hydrolysis of waste feathers constitute an alternative to irregular disposal and a rich source of aminoacids for animal feed production. The presence of keratinases in probiotic bacterial strains may, concomitantly, allow better use of keratin-based feeds, due to the possibility of diet supplementation with beneficial microorganisms. In this context, a keratinolytic protease of Bacillus subtilis FTC01PR01 was purified by liquid chromatography (Sephadex G-75 and DEAE Sepharose) and characterized by azocasein proteolysis assay, revealing a serine protease with, approximately 31 kDa, and optimal activity at 60 ° C on neutral and alkaline pH. Although the enzyme was not thermostable, it’s activity was altered in presence of manganese ions, with stimulation at temperature of 37 °C and increased thermal tolerance at 55 °C. Microorganism growth on keratin substrates demonstrated efficiency for feather meal and white feathers degradation, followed by less degradation of melanized feathers. As a source of pure α-keratin, human hair was not degraded. The enzyme may be applied in industry for recalcitrant materials degradation and animal feed production. The effectiveness of the microorganism to increase the feather meal digestibility; ally to the probiotic function, demand further studies.

A importância do estudo das celulases não se limita à aquisição de conhecimento científico, mas também ao grande potencial biotecnológico que elas representam. Isso se deve ao fato da celulose ser a molécula mais abundante presente na natureza e prover uma vasta gama de produtos e processos sustentáveis. Muitas famílias de celulases já foram bem caracterizadas, enquanto outras permanecem ainda desconhecidas. Dentre estas últimas, a família 45 das hidrolases de glicosídeos é a família de celulases fúngicas menos caracterizada tanto estruturalmente quanto funcionalmente. Recentemente foi proposta a divisão dessa família em três subfamílias e, até agora, apenas membros da subfamília A tiveram enzimas estruturalmente elucidadas. Nesse trabalho reportamos a estrutura cristalográfica da proteína recombinante endoglucanase de Phanerochaete chrysosporium (PcCel45A), a primeira das hidrolases de glicosídeos da subfamília C, e seu complexo com celobiose a 1,4 Å e 1,7 Å de resolução, respectivamente. A PcCel45A é uma enzima de domínio único, com uma estrutura em β-barril e seu empacotamento geral remete ao formato de âncora. O sítio ativo da enzima forma um longo sulco na superfície da estrutura, sendo que o seu centro catalítico é diferente das outras enzimas publicadas dessa família e o aspartato catalítico, que atua como aceptor de próton na reação de inversão, (Asp10) não é conservado. Adicionalmente, a estrutura cristalográfica dessa enzima apresenta mais similaridades com as β-expansinas (proteínas de plantas) e transglicosilases líticas (proteínas que clivam o peptidoglicano de bactérias) do que com as outras representantes da família 45, o que a torna ainda mais singular. Para entendermos melhor seu funcionamento foram realizadas mutações sítio-dirigidas nos principais resíduos do sítio ativo. O Asp121, conhecido por participar da reação de inversão das outras enzimas da família como doador de próton, mostrou-se essencial para a atividade da enzima, enquanto que outros resíduos conservados como a Tyr25, o Trp161 e o Asp92 afetaram, mas não aniquilaram a atividade da enzima, apresentando aproximadamente 20%, 50% e 10% da atividade da enzima nativa, respectivamente. / The importance of the study of the cellulases is not limited to generating significant scientific knowledge, since these enzymes represents an enormous potential in biotechnology. This is partly because cellulose is the most abundant molecule in nature and provides a wide range of products and sustainable process. Many cellulases families have been well characterized, while others still remain unknown. Among them, the glycoside hydrolase family 45 is the least well characterized both structurally and functionally, between fungal cellulases. It was recently proposed the subdivision of this family into three subfamilies, with structural information available only for subfamily A. In this work, we report the chrystallographic structure of the recombinant endoglucanase from Phanerochaete chrysosporium (PcCel45A), the first GH45 subfamily C and its complex with cellobiose at 1.4 Å and 1.7 Å respectively. The PcCel45A is a single domain enzyme, which has a β-barrel structure with the overall shape resembling an anchor. The active site of the enzyme has a long cleft on the surface, being remarkably different from those members of subfamily A, and the catalytic aspartate responsible for acting as proton acceptor (Asp10) is not present. Additionally, the chrystallographic structure of this enzyme has shown more similarity with β -expansins (plant proteins) and lytic transglycosylase (proteins that cleave the peptidoglycan of bacteria) than others representants of family 45, which makes it more singular. For a better understanding of its function, we perform pontual mutations in the main residues from active site. The Asp121, known for acting as proton acceptor in the inversion reaction of others enzymes, proved to be essential for the enzyme activity, while others conserved residues as Tyr25, Trp161 and Asp92 affected but not annihilated the enzyme activity, leaving approximately 20%, 50% and 10% of the native enzyme activity.

A busca por substâncias benéficas à saúde humana tem impulsionado o desenvolvimento de pesquisas visando o estudo de enzimas e seus produtos através da otimização de bioprocessos. Um dos principais componentes utilizados como base para a indústria de alimentos funcionais são carboidratos denominados frutooligossacarídeos (FOS) derivados da sacarose. Estes são sintetizados por enzimas denominadas frutosiltransferases que podem ser encontradas em plantas, bactérias e fungos. Os FOS têm atraído grande interesse da indústria, devido às suas características fisiológicas e biomoduladoras. Por serem polissacarídeos prebióticos não-digeríveis, têm a capacidade de estimular seletivamente o crescimento de bifidobactérias e lactobacilos, auxiliando na prevenção da cárie dentária e câncer de cólon em humanos. Podem também contribuir na diminuição do colesterol total e triglicerídeos no sangue, promover a reabsorção de cálcio e magnésio e serem utilizados em dietas com restrições alimentares, por serem açúcares de baixo valor calórico e elevado valor nutricional. Tendo em vista a existência de diferentes formas de FOS sintetizados por diferentes mecanismos, o presente trabalho buscou realizar a caracterização estrutural e funcional de um conjunto de 13 frutosiltransferases de bactérias e fungos. Os genes alvo foram clonados e as enzimas expressas e purificadas. Ensaios estruturais e de atividade enzimática, incluindo de hidrólise e polimerização da sacarose, foram conduzidos para a melhor compreensão das bases moleculares envolvidas no reconhecimento do substrato. Oito enzimas, duas β-frutofuranosidases de B. adolescentis, três sucrose-6-phosphate hydrolase de B. licheniformis e L. gasseri e uma invertase de A.niger foram cristalizadas e as enzimas de B. adolescentis e de L. gasseri tiveram suas estruturas resolvidas e seus sítios catalíticos mapeados. Estas apresentam em sua estrutura uma região β-propeller, local identificado como sítio catalítico, conectada à um módulo β-sanduíche. Ambas as enzimas apresentaram atividade hidrolítica da sacarose e a enzima de L. gasseri apresentou a formação dos FOS nistose e 1-cestose com concentrações de 1 M de sacarose bem como em tempos de 8 e 12 horas de incubação. Estes estudos, somados às análises das outras enzimas, permitirão o melhoramento na produção em larga escala, além da otimização e o controle destes processos de obtenção de FOS. / The search for beneficial substances to human health has driven the development of researches on the study of enzymes and their products through bioprocess optimization. One of the main components used as a basis for functional food industry are carbohydrates called fructooligosaccharides (FOS) derived from sucrose. These are synthesized by enzymes called fructosyltransferases which can be found in plants, bacteria and fungi. The FOS has attracted great interest of the industry due to its physiological and biomodulator properties. Because it is non-digestible polysaccharides prebiotics, have the ability to selectively stimulate the growth of bifidobacteria and lactobacilli, assisting in the prevention of tooth decay and colon cancer in humans. They can also contribute to decrease total cholesterol and triglycerides in the blood, to promote the absorption of calcium and magnesium and can be used in diets with dietary restrictions, because they are low-calorie sugars presenting high nutritional value. Considering there are different forms of FOS synthesized by different mechanisms, the present work attempts to make structural and functional characterization of a set of 13 fructosyltransferases of bacteria and fungi. The target genes were cloned and the enzymes were expressed and purified. Structural testing of X-ray crystallography and enzymatic activity, including sucrose hydrolysis and polymerization were carried out for a better understanding of the molecular basis involved in substrate recognition. Eight enzymes, two β-frutofuranosidases B. adolescentis, three sucrose-6-phosphate hydrolase of B. licheniformis and L. gasseri and A. niger invertase, were crystallized and the enzymes from B. adolescentis and from L. gasseri had their structures determined and their catalytic site mapped. These are similar to each other and present in their structure one β-propeller region which was identified as catalytic site, connected to one β-sandwich module. Both enzymes showed hydrolytic activity of the sucrose and L. gasseri showed the formation of FOS, 1-kestose and nystose with 1 M sucrose concentrations and times of 8 and 12 hours of incubation. These studies together with the analysis of other enzymes will enable the improvement in large-scale production, besides the optimization and control of these processes for the production of FOS.

A Doença de Gaucher (DG) é a doença lisossômica de depósito mais frequente, sendo causada pela deficiência da atividade da enzima β-glicosidase ácida (GBA), que é responsável pela degradação de glicosilceramidas nos lisossomos. Seu déficit resulta no acúmulo intracelular de glicosilceramidas formando as chamadas Células de Gaucher. A DG é dividida em três grupos baseada na ausência (tipo 1) ou presença e gravidade de envolvimento do sistema nervoso central (tipo 2 e 3). A demonstração da deficiência da atividade da GBA é considerada o método padrão ouro para o diagnóstico, sendo complementada pela medida da atividade da enzima quitotriosidase (QT), que é considerada um biomarcador para a DG. Embora a função exata das células de Gaucher ainda permaneça desconhecida, acredita-se que elas secretam fatores que induzem resposta inflamatória e a produção de espécies reativas. Sabe-se que a instituição do tratamento por reposição enzimática (TRE) diminui significativamente a atividade da QT, porém essa diminuição não chega até os níveis de normalidade. A deficiência da GBA na DG também induz uma cascata de eventos, culminando secundariamente na produção de espécies reativas. Visto isso, o objetivo deste trabalho foi mensurar os níveis de citocinas próinflamatórias (IL-6, TNF-α e IL-17a), proteína S100B em pacientes com DG com e sem tratamento por reposição enzimática e relacioná-los com a atividade da QT, e também, determinar o nível de alguns marcadores de dano oxidativo como substancias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), conteúdo de carbonilas, atividade da catalase (CAT) e superoxido dismutase (SOD) e mensurar o conteúdo total de sulfidrilas (SH), marcadores da defesa antioxidante, visando um método auxiliar para o diagnóstico e acompanhamento do tratamento destes pacientes. Observamos que os níveis de IL-6 em pacientes DG sem tratamento foi duas vezes maior do que os encontrados nos indivíduos saudáveis e que a instituição do TRE provoca uma diminuição significativa nos níveis de IL-6 no soro dos pacientes. Também foi observada uma correlação positiva entre os níveis de IL-6 e a atividade da QT, ou seja, quanto maior a atividade da QT, maior os níveis de IL-6 no soro de pacientes em tratamento. Já as outras citocinas pró-inflamatórias mensuradas, TNF-α e IL-17a, não apresentaram diferença significativa entre os indivíduos saudáveis e os pacientes Gaucher, bem como a medida da proteína S100B. Nos fatores oxidativos observamos alterações na CAT, SOD e sulfidrilas, o que sugere que pacientes DG sofrem mudanças na produção de espécies reativas quando comparados aos indivíduos normais. Este aumento na CAT, SOD e sulfidrilas poderia estar relacionado com a prevenção do aumento do peróxido de hidrogênio e a prevenção de danos lipídicos. No entanto, os outros três parâmetros (TBARS, carbonila e relação SOD / CAT) não demonstraram uma diferença significativa entre os grupos. Com isso, concluímos que a IL-6 mostrou-se a melhor ferramenta a ser utilizada juntamente com a QT para auxiliar no diagnóstico e acompanhamento do tratamento de pacientes DG.