Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6246.pdf: 4525981 bytes, checksum: 69b0012bfc897e466c42b6036376948c (MD5) Previous issue date: 2014-08-12 / Universidade Federal de Minas Gerais / Polygalacturonases (PGases) are enzymes which hydrolyze glycosidic linkages - 1,4 between pectic acid residues, and are produced by plants, fungi, bacteria and yeasts. The fungus L. gongylophorus, Atta sexdens ant mutualist, secretes enzymes with PGase activity. The project was developed in two approaches: study with recombinant and native PGase. The activity on polygalacturonic acid of native PGase in fungus culture medium was determined, and its purification from crude extract was performed by (NH4)2SO4 precipitation and molecular exclusion chromatography. PGase kinetic parameters (Vmax and KM), optimal pH and temperature were determined, and the enzyme was immobilized on magnetic particles, proved to be a good method to future work inhibitors search. A cDNA library was constructed from total RNA obtained from L. gongylophorus culture in induction medium. 816 clones from the library were sequenced, allowing the identification of enzymes sequences involved in the plant cell wall degradation, some already in cloning and expression in our laboratory. Using a deposited L. gongylophorus PGase (PGase-Lg) sequence (GenBank: ADV30326.1), primers were designed to amplify the PGase-Lg gene, with cleavage sites for EcoRI, HindIII and NotI enzymes, respecting the pETSUMO (for E. coli expression) and pPICZA (for P.pastoris expression) reading phase vectors. From the cDNA, the PGase-Lg ORF encoding was amplified by PCR and cloned in both vectors. The clones were confirmed by plasmid DNA extraction and PCR. E. coli expression experiments of pETSUMO-PGase-Lg construction showed a great expression of His.tag-SUMO.tag-Lg-PGase fusion protein in the insoluble form and many expression and solubility assays were inefficient in solubility of expressed fusion protein. The protein refolding was performed and this was obtained in soluble form but lacks PGase activity, showing that folding may not have been correctly or E. coli fusion protein expressed does not undergo post-translational modifications to have enzymatic activity. The rPGase-Lg expressed in P. pastoris showed PGase activity on polygalacturonic acid and electrophoresis analysis suggest more than one enzyme expression, with different glycosylation content. / Poligalacturonases (PGases) são enzimas que hidrolisam ligações glicosídicas -1,4 entre resíduos de ácido péctico, e são produzidas por plantas, fungos, bactérias e leveduras. O fungo L. gongylophorus mutualista da formiga Atta sexdens, secreta enzimas com atividade PGase. O projeto foi desenvolvido sob duas abordagens: estudo com a PGase nativa e recombinante. A atividade sobre ácido poligalacturônico da PGase nativa foi determinada no extrato bruto do fungo, e sua purificação foi feita por precipitação com (NH4)2SO4 e cromatografia de exclusão molecular. Temperatura e pH ótimos e parâmetros cinéticos Vmax e KM foram determinados, e a PGase foi imobilizada em partículas magnéticas, mostrando ser um bom método na busca de inibidores. Construiu-se uma biblioteca de cDNA a partir de RNA total obtido de cultura de L. gongylophorus em meio indutor. Foram sequenciados 816 clones da biblioteca, permitindo identificar sequências de enzimas envolvidas na degradação da parede celular vegetal, algumas em fase de clonagem e expressão em nosso laboratório. Utilizando uma sequência de PGase de L. gongylophorus (PGase-Lg) depositada (GenBank: ADV30326.1), foram desenhados oligonucleotídeos para a amplificação do gene da PGase-Lg, com sítios de clivagens das enzimas EcoRI, HindIII e NotI, respeitando a fase de leitura dos vetores pETSUMO (para expressão em E.coli) e pPICZA (para expressão em P.pastoris). A partir do cDNA, a ORF codificante da PGase-Lg foi amplificada por PCR e clonada nos dois vetores. Os clones foram confirmados por extração de DNA plasmidial e PCR. Experimentos de expressão em E. coli da construção pETSUMO-PGase-Lg apresentaram grande expressão da proteína em fusão His.tag-SUMO.tag-PGase-Lg na forma insolúvel, e vários ensaios de expressão e solubilidade se mostraram ineficientes na solubilidade da proteína em fusão expressa. Realizou-se o refolding da proteína e esta foi obtida na forma solúvel, porém sem atividade, mostrando que o enovelamento pode não ter ocorrido corretamente ou que a proteína em fusão expressa pela E. coli não sofre as modificações pós-traducionais necessárias. A rPGase-Lg expressa em P. pastoris apresentou atividade PGase em ácido poligalacturônico, e análise em eletroforese sugere a expressão de mais de uma proteína, com conteúdos diferentes de glicosilação.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Retido.pdf: 19733 bytes, checksum: 6aad255badc436a06364517de2344ab6 (MD5) Previous issue date: 2014-12-17 / Universidade Federal de Minas Gerais / Citrus canker, caused by the bacteria Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac), is a disease that causes serious problems to the global citrus industry, especially to orange(Citrus sinensis). In this regard, this thesis describes the development of new methodologies for the diagnosis of citrus canker by volatile biomarkers or macromolecules produced by the C. sinensis-Xac association, as well, performed the chemical study of the wild strain of bacteria Xac searching to isolate and/or identify chemical compounds that may be associated to pathogenicity. The methods for diagnosis of citrus canker involved: dynamic headspace-GC-MS, HS-SPME/GC-MS and MALDI-TOF/MS. The main volatile biomarker identified by dynamic headspace-GC-MS was isoamyl benzoate and by HS-SPME/GC-MS aromatic compounds (benzaldehyde, phenyl methanol, methyl benzoate, 2-phenyl ethanol, benzyl acetate and ethyl benzoate) when N2 was used in the sample preparation, while without N2, benzothiazole and 2-ethylhexyl benzoate were the main biomarkers. The MALDI-TOF/MS technique was effective to differentiate statistically macromolecules produced by the healthy leaves of C. sinensis when in comparation to symptomatic leaves of citrus canker. The chemical study of Xac allowed the isolation or identification of 15 substances, some of them acting as signaling molecules in other bacteria with genomic similarity. Among the substances are: cyclo (Pro-Leu), cyclo (Pro-Val) and two diastereoisomers of cyclo (Pro-Phe), for which the relative configurations were determined, cyclo (Phe-Phe), quinolin-4-carboxaldehyde, fatty acid amides (octadecanamide, cis-9-octadecenamide, cis-13-docosenamide) and cis-11-methyl-2-dodecenoic acid (signaling molecule in X. campestris pv. campestris). According to several studies in literature, some of these compounds are involved in cell communication of some microorganisms or can be phytoxins released by the bacteria into the plant. / O cancro cítrico, causado pela bactéria Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac), é uma doença que provoca sérios problemas à citricultura mundial, principalmente à cultura da laranjeira, Citrus sinensis. Neste sentido, esta tese descreveu o desenvolvimento de novas metodologias para a diagnose do cancro cítrico por meio de biomarcadores voláteis ou macromoléculas produzidas por associação C. sinensis-Xac, bem como, realizou o estudo químico da linhagem selvagem da bactéria Xac buscando isolar e/ou identificar compostos químicos que de algum modo podem estar associados ao mecanismo de patogenicidade. As metodologias para diagnóstico do cancro cítrico envolveram: headspace dinâmico-GC-MS, HS-SPME/GC-MS e MALDI-TOF/MS. O principal biomarcador volátil identificado por headspace dinâmico-GC-MS foi o benzoato de isoamila e por HS-SPME/GC-MS foram identificados uma série de compostos aromáticos (benzaldeído, fenilmetanol, benzoato de metila, 2-feniletanol, acetato de benzila e benzoato de etila), quando utilizado N2 no preparo de amostra, enquanto que sem N2, benzotiazol e benzoato de 2-etilexila foram os principais biomarcadores identificados. A técnica MALDI-TOF/MS foi eficiente para diferenciar estatisticamente macromoléculas produzidas por folhas de C. sinensis sadias de folhas sintomáticas com cancro cítrico tanto de plantas em que o processo de infecção ocorreu artificialmente quanto naturalmente. O estudo químico de Xac levou ao isolamento e/ou identificação de 15 substâncias, algumas delas sinalizadoras em outras bactérias com similaridade genômica. Entre estas substâncias destacam-se: ciclo (Pro-Leu), ciclo (Pro-Val), dois diastereoisômeros de ciclo (Pro-Phe), às quais as configurações relativas foram determinadas, ciclo (Phe-Phe), quinolina-4-carboxaldeído, amidas de ácidos graxos (octadecanamida, cis-9-octadecenamida, cis-13-docosenamida) e o ácido 11-metil-cis-2-dodecenóico (sinalizador em X. campestris pv. campestris). De acordo com vários estudos existentes na literatura, alguns desses compostos são envolvidos na comunicação celular de diferentes micro-organismos ou podem ser fitotoxinas lançadas pela bactéria na planta.

Hidrogéis são macromoléculas tridimensionais formadas por polímeros hidrofílicos, os quais são entrecruzados para manter sua estrutura. Quando expostos a água apresentam grande absorção, porém sem sofrer a dissolução. Nesta tese foram preparados hidrogéis para serem aplicados como materiais de liberação controlada de fertilizantes e condicionadores de solo. Os hidrogéis foram sintetizados através de reações de entrecruzamento de goma gelana (GGHA e GGLA) com (i) quitosana (CH), (ii) Jeffamina (JEF), (iii) L-lisina (LYS), (iv) gelatina (GEL) e alginato (ALG) com quitosana (CH). A formação de redes poliméricas foi confirmada por espectroscopia FT-IR e análises térmicas, também evidenciando a estabilidade térmica dessas amostras acima de 200°C. As morfologias dos hidrogéis liofilizados foram observadas por MEV, evidenciando as estruturas abertas e porosas. Os resultados de hidratação dos hidrogéis mostraram altos valores de absorção de água em relação ao seu peso seco, sendo 218 vezes para GGHA:CH, 164 vezes para GGHA:LYS, 145 vezes para GGHA:JEF, 113 vezes para GGHA:GEL e 80 vezes para ALG:CH. Amostras de GGLA apresentaram baixos valores de absorção de água. Os testes de perda de água dos hidrogéis ALG:CH apresentam tempo 59% maior e os hidrogéis de GGHA:CH 100% maior e, aproximadamente 60% maior para os hidrogéis GGHA:LYS, GGHA:JEF e GGHA:GEL quando comparados com a evaporação de água pura. A liberação completa do fertilizante comercial monopotássio de fosfato (MKP) ocorreu em 8 h de imersão dos hidrogéis em água e foi estimada em aproximadamente 400 mg por um grama de polímero, independente do hidrogel utilizado, enquanto os ensaios de liberação controlada do fertilizante nitrogênio, fósforo e potássio (NPK) revelaram liberação de aproximadamente 300 mg de fertilizante por um grama de hidrogel, também independente do hidrogel utilizado. Os resultados obtidos demonstraram a possível utilização de hidrogéis entrecruzados a base de macromoléculas naturais em sistemas de controle de umidade do solo e liberação controlada de fertilizantes. / New hydrogels based on natural macromolecules such as gellan gum, chitosan, alginate, gelatin and lysine were synthetized and characterized by spectroscopic, thermal and microscopic analysis. The samples were also investigated in terms of water absorption and fertilizers release. The samples were obtained by crosslinking reactions of gellan gum (GGHA and GGLA) with (i) chitosan (CH), (ii) Jeffamine (JEF), (iii) L-lysine (LYS) and (iv) gelatin (GEL). The samples of alginate (ALG) and chitosan (CH) were also obtained and characterized. The formation of polymer networks was confirmed by FT-IR spectroscopy and thermal analysis, which revealed the thermal stability of the samples above 200°C. The morphology of lyophilized hydrogels was observed by SEM presenting open and porous structure. Moreover, the results of swelling showed high water absorption values in relation to the samples dry weight. These values were of 218 times for GGHA:CH, 164 times for GGHA:LYS, 145 times for GGHA:JEF, 113 times for GGHA:GEL and 80 times for ALG:CH. GGLA samples showed lower values of water absorption when compared with other samples. The water retention time of hydrogel ALG:CH hydrogels was 59% higher than pure water. For the sample GGHA:CH the water retention time was 100% higher and about 60% higher for the hydrogels GGHA:LYS, GGHA:JEF and GGHA:GEL. The samples were charged with commercial fertilizers such as phosphate monopotassium (MKP) and phosphate monopotassium (MKP), and they were tested as controlled fertilizer release materials for agriculture. It was observed for all samples that a complete release of MKP occurred after 8 h of its immersion in water and was estimated in about 400 mg per one gram of polymer. The controlled release of NPK was in about 300 mg per one gram of hydrogel, independent of the hydrogel composition. In conclusion, all the obtained results revealed that the natural macromolecules-based hydrogels are very promising alternatives for humidity control system and controlled fertilizers release in agriculture.

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.

O interesse em buscar fontes naturais para compostos antioxidantes aumentou os estudos sobre frutas, principalmente referente a presença das antocianinas. O camu-camu é um fruto oriundo da região amazônica que vem ganhando destaque nas indústrias de cosméticos, medicamento e alimentos por ser uma fonte rica em antocianinas, ácido ascórbico e minerais. O objetivo do trabalho foi avaliar a incorporação das antocianinas presentes na casca do camu-camu em filmes de desintegração oral à base de gelatina e amido. Os filmes foram produzidos pela técnica casting a partir de blendas de gelatina e amido, com diferentes concentrações (0:100; 25:75; 50:50; 75:25; 100:0), plastificante sorbitol e com a adição de diferentes concentrações do extrato aquoso da casca de camu-camu (0, 10, 15 e 20 g/100g solução filmogênica). Foram analisadas as propriedades mecânicas pelo do teste de tração, cor e opacidade, ângulo de contato, tempo de desintegração, FTIR e MEV. Nos filmes com adição do extrato de camu-camu foram realizadas, adicionalmente, análises de pH de superfície, antocianinas totais e estudo da estabilidade. Com relação as propriedades mecânicas, verificou-se que as alterações nas concentrações de amido e gelatina (AMI:GEL) apresentou diferenças significativas para todos os parâmetros estudados (tensão na ruptura, elongação na ruptura e módulo elástico). O aumento da concentração de gelatina elevou a tensão de ruptura e o aumento da concentração de amido produziu filmes mais frágeis e quebradiços. A adição do extrato apresentou diminuição na tensão de ruptura e no módulo elástico, e aumento na elongação dos filmes. Das análises de cor e opacidade observou-se que com maiores concentrações de amido e do extrato, aumentam os valores da luminosidade, da croma a* e da opacidade, enquanto para a croma b* ocorre uma diminuição. Os ângulos de contato dos filmes diminuíram significativamente com o aumento da concentração de amido e aumentaram com maiores concentrações de extrato. Os filmes com extrato, apresentaram tempo de desintegração inferior, sendo observados tempos maiores com o aumento da concentração de gelatina. Com relação a estabilidade, os filmes apresentaram elevada perda das quantidades de antocianinas para todas as formulações analisadas. Todos os filmes analisados apresentaram incorporação eficiente do extrato, dessa forma, conclui-se que a produção de filmes de desintegração oral com extrato de camu-camu é uma alternativa eficiente para o aproveitamento dos compostos funcionais presentes da casca. / The interest in finding natural sources for antioxidants increased studies on fruit, especially regarding the presence of anthocyanins. Camu-camu is a fruit originating in the Amazon region that is gaining prominence in the cosmetics, medicine and food to be a rich source of anthocyanins, ascorbic acid and minerals. The objective was to evaluate the incorporation of anthocyanins present in the shell of the camu-camu in films orally disintegrating based gelatin and starch. The films were produced by casting from blends of gelatin and starch with different concentrations (0: 100, 25:75, 50:50, 75:25, 100: 0), plasticizer sorbitol and with the addition of different concentrations the aqueous extract of camu-camu peel (0, 10,15 and 20 g / 100 g film solution). The mechanical properties were analyzed using the tensile test, color, and opacity, contact angle, disintegration time, FTIR and SEM. In the films with the addition of camu-camu extract were performed, additionally, surface pH analysis, anthocyanins and stability. Regarding the mechanical properties, it has been found that changes in starch and gelatin concentrations (AMI:GEL) showed significant differences for all the studied parameters (stress, elongation and elastic modulus). The increase in the gelatin concentration to increased breakdown voltage and increased concentration of starch produced more fragile and brittle films. The addition of the extract showed a decrease in breakdown voltage and elastic modulus, and increased elongation of the films. Analysis of the color and opacity was observed that with higher concentrations of starch and the extract, increases the brightness values of a* chroma and opacity as to chroma b* is decreased. The contact angles of the films decreased significantly with increasing starch concentration and increased with higher extract concentrations. The films to extract showed disintegration time lower, longer times being observed with increasing concentration of gelatin. Regarding stability, the films showed high loss of the amounts of anthocyanins for all formulations analyzed. All samples show efficient incorporation films extract thus concluded that the production of the orally disintegrable films with camu-camu extract is an effective alternative to the use of compounds of the functional shell.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-03-06T12:00:41Z No. of bitstreams: 3 Dissertação - Lorraine Andrade Malaspina - 2014 - (1).pdf: 19847965 bytes, checksum: 80a80b846a7ec7bf574c1a4bbeb45756 (MD5) Dissertação - Lorraine Andrade Malaspina - 2014 - (2).pdf: 481787 bytes, checksum: 75b49000c4d8d2964d52487b43437104 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-03-06T12:06:22Z (GMT) No. of bitstreams: 3 Dissertação - Lorraine Andrade Malaspina - 2014 - (1).pdf: 19847965 bytes, checksum: 80a80b846a7ec7bf574c1a4bbeb45756 (MD5) Dissertação - Lorraine Andrade Malaspina - 2014 - (2).pdf: 481787 bytes, checksum: 75b49000c4d8d2964d52487b43437104 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-06T12:06:22Z (GMT). No. of bitstreams: 3 Dissertação - Lorraine Andrade Malaspina - 2014 - (1).pdf: 19847965 bytes, checksum: 80a80b846a7ec7bf574c1a4bbeb45756 (MD5) Dissertação - Lorraine Andrade Malaspina - 2014 - (2).pdf: 481787 bytes, checksum: 75b49000c4d8d2964d52487b43437104 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-12-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Obtaining 3-dimensional structure of an enzyme can be used as an initial step in projects of genetic engineering and enzymatic engineering when aiming for optimization of catalytic activity and/or production of target enzymes on an industrial scale. Currently, crystallography is the most widely used method for the determination of three-dimensional structures of macromolecules. The plant biomass in the form of cellulose, hemicellulose and lignin, have great potential for biotechnological applications. With the growing demand for renewable energy sources, its been proposed it's use to obtain energy, called biofuels. For such purpose, the main approach is the search of the degradation of biomass via enzymatic hydrolysis. In this context, the study of microorganisms capable of carrying out the degradation of biomass and the study of the enzymes involved in this process play a key role. Particularly, the thermophilic fungus Humicola grisea var. thermoidea presents signi cant production of active lignocellulolytic enzymes at high temperature and has been considered a strong candidate for industrial applications. However, the scienti c literature still lacks of structural information on fungal enzymes involved in the hydrolysis of lignocellulose. In previous work, the cellulolytic enzyme cellobiohydrolase (CBH1.2) from Humicola grisea has been identi ed and cloned into Pichia pastoris as well as one of the endoxylanases (HXYN2) from this same organism. In this master's project, the enzymes CBH1.2 and HXYN2 were expressed using heterologous expression system obtaining satisfactory yield for in vitro assays. Puri - cation protocols were established via precipitation by ammonium sulfate and initial experiments of enzyme activity were performed via the reducing sugars method for both enzymes. XX Crystallization conditions were found for the enzyme CBH1.2r, where small needleshaped crystals were obtained in crystallization trials. In addition to this, the cloning of the enzyme CBH1.2 from Humicola grisea with the pHIL-D2 expression vector (for extracellular expression) was performed. This vector was used to transform GS115 and SMD1168 strains of the yeast P. pastoris both with the genotype his4-. Transformants that were able to secrete active protein were detected in both strains. / A obten c~ao da estrutura tridimensional de uma enzima pode ser utilizada como passo inicial em projetos de engenharia gen etica e engenharia enzim atica com intuito de optimiza c~ao da atividade catal tica e/ou a produ c~ao em escala industrial de enzimas alvo. Atualmente, a cristalogra a e o m etodo mais empregado para a determina c~ao de estruturas tridimensionais de macromol eculas. A biomassa vegetal, na forma de celulose, hemicelulose e lignina, apresenta grande potencial para aplica c~oes biotecnol ogicas. Com a crescente demanda por fontes renov aveis de energia, tem-se proposto sua utiliza c~ao para a obten c~ao de energia, os ditos biocombust veis. Para esse m, a principal abordagem que se tem procurado e a degrada c~ao da biomassa via hidr olise enzim atica. Neste contexto, o estudo de micro-organismos capazes de realizar a degrada c~ao da biomassa e o estudo das enzimas envolvidas no processo apresentam papel chave. Particularmente, o fungo term o lo Humicola grisea var. thermoidea apresenta produ c~ao signi cativa de enzimas lignocelulol ticas ativas a alta temperatura e tem sido considerado um forte candidato para aplica c~oes industriais. Contudo, a literatura cient ca ainda carece de informa c~oes estruturais sobre as enzimas do fungo envolvidas na hidr olise da lignocelulose. Em trabalhos anteriores, a enzima celulol tica celobiohidrolase (CBH1.2) de H. grisea foi identi cada e clonada em Pichia pastoris bem como uma das endoxilanases (HXYN2) deste mesmo organismo. Neste projeto de mestrado, foram expressadas as enzimas CBH1.2 e HXYN2 utilizando sistema heter ologo de express~ao, obtendo rendimento satisfat orio para ensaios in vitro. Foram estabelecidos protocolos de puri ca c~ao via precipita c~ao por sulfato de am^onio e realizados experimentos iniciais de atividade enzim atica via o m etodo dos a c ucares redutores para as duas enzimas. XVIII Foi encontrada condi c~ao de cristaliza c~ao para a enzima CBH1.2r onde foram obtidos pequenos cristais em forma de agulha nos ensaios de cristaliza c~ao. Al em deste, tamb em foi realizada a clonagem da enzima CBH1.2 de Humicola grisea no vetor de express~ao pHIL-D2 (para express~ao extracelular). Este vetor foi utilizado para transformar as linhagens SMD1168 e GS115 da levedura P. pastoris ambas com o gen otipo his4-. Foram detectados transformantes capazes de secretar a prote na ativa em ambas as linhagens.

Os objetivos da tese são, investigar (i) as estruturas terciária e quaternária de diversas proteínas em solução e (ii) as mudanças conformacionais de proteínas induzidas por ligantes e/ou temperatura, variando-se a concentração dos mesmos, etc. A principal técnica utilizada foi a de espalhamento de raios X a baixos ângulos (no inglês SAXS de mall-angle X-ray scattering), associada a outras metodologias como cristalografia e modelagem de proteínas. As contribuições dos estudos realizados de várias proteínas de interesse científico foram as seguintes: (i) propôs-se pela primeira vez um modelo de um receptor nuclear (RXR) composto por dois domínios, um de ligação ao ligante e outro ao DNA; (ii) elucidou-se o estado configuracional da fosfo-enol-piruvato carboxoquinase em solução; (iii) foi determinado o efeito de agregação e mudança conformacional induzido por ligantesna isoenzima fosfofrutoquinase e (iv) determinou-se a estrutura em solução da interleucina humana 22 e propôs-se modelos de interação com seus receptores. Além disso, (i) foi desenvolvido um método para determinar o estado oligomérico de uma proteína em solução, em quaisquer condições de tampão e concentração, utilizando medidas de SAXS em escala relativa, e (ii) mostrou-se que a densidade das proteínas é uma função do seu peso molecular, contrariando conceitos clássicos, tendo as proteínas pequenas (< 20kDa) uma densidade mais elevada que as maiores. / The purpose of this thesis is to investigate (I) the tertiary and quaternary structure of several proteins in solution and (II) conformational changed that such proteins undergo when they bind to ligands or temperature, pH, etc. conditions are varied. The main experimental technique utilized in this study was Small Angle X-Ray Scattering (SAXS) associated to other techniques and approaches like protein crystallography and homology modeling. The main contributions related to this work are: (i) for the first time a model for a nuclear receptor (RXR) containing two domains was proposed, one DNA binding domain and one ligand binding domain; (ii) the oligomeric state of the phosphor-enol-pyruvate caboxykynase in solution was detennined; (iii) the conformation changed induced by ligants to the isoenzyme phosphofructokinase was determined and (iv) the solution structure of human interleukin revealed and a model with its receptor proposed. Additionally, (i) a method for determining the oligomeric state of a protein in solution under any buffer conditions and concentration using SAXS in relative scale is proposed and (ii) it was also shown that proteins density is a molecular weight dependent function, where small proteins with less than 20kDa have in average a larger density than bigger ones.

Orientadores: Chang Tien Kiang, Elias Hage Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-20T05:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_Giselia_M.pdf: 2679256 bytes, checksum: 20c2cfedadeeb83bd8a03e60f9c2c1a4 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Misturas poliméricas binárias de poliamida 6,6 com aditivo macromolecular ¿ poliamida 6 modificada, policarbonato e poli(metacrilato de metila) ¿ em quantidades de 1 a 10% em massa, foram preparados por fusão e moldadas por injeção através do Mini Max Molder de fabricação da Custom Scientific Instruments. Os produtos obtidos foram caracterizados por microscopia ótica (MO), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise dinâmico-mecânica (DMA). A análise em microscopia ótica foi realizada de forma qualitativa na observação da influência da natureza química e da quantidade de aditivo macromolecular na modificação da microestrutura da poliamida 6,6. as análises de DSC foram realizadas de duas maneiras: varredura de temperatura, na verificação de existência de miscibilidade nas e determinação. Pela equação de Nishi ¿ Wang, do parâmetro de interação de Flory ('X IND. 12¿); e isotérmica, na avaliação do efeito da presença dos aditivos macromoleculares na velocidade de cristalização da poliamida 6,6. A existência de separação de fase no estado sólido das misturas foi verificada através da análise do comportamento dinâmico-mecânico. O estudo conclui que a adição de pequena quantidade de macromoléculas retarda o aparecimento e reduz a taxa de crescimento dos esferulitos na poliamida 6,6 / Abstract: Binary polymeric blends of polyamide 6,6 with macromolecular additive ¿ modified polyamide 6, polycarbonate and poly(methyl methacrylate) ¿ in amounts varying from 1% to 10% in mass, were prepared by melting and injection ¿ molded a Mini Max Molder ¿ Custom Scientific Instruments. The obtained products were characterized by optical microscopy (OM), differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA). The optical microscopy analysis was performed as a qualitative observation of the influence of chemical nature and quantity of macromolecular additive in the modification of microstructure of polyamide 6,6. the DSC analysis were done in two ways: temperature scanning, where it was verified the miscibility of mixtures and the Flory¿s interaction parameter 'X IND. 12¿ was determined by Nishi ¿ Wang equation; and isothermally, where the presence of macromolecular additives in the rate of crystallization of polyamide 6,6 was evaluated. DMA of rod samples were performed to evaluate the presence of phase separation in the solid state. It is concluded that blending small amounts of macromolecular additives can delay and reduce the spherulitic crystallization growth in the polyamide 6,6 / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Os filmes de desintegração oral são dosagens farmacêuticas que apresentam como vantagens a facilidade de administração e não necessidade de água, e poderiam possibilitar, além de medicamentos alopáticos tradicionais, a incorporação de extratos de plantas utilizadas na medicina popular. Logo, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de filmes de desintegração oral produzidos a partir de macromoléculas naturais e incorporados com extratos de erva baleeira (Cordia verbenacea) e cúrcuma (Curcuma longa), que apresentam importantes atividades farmacológicas. Os extratos de erva baleeira e cúrcuma, produzidos com 20g de planta/100 mL de álcool 80%, apresentaram as maiores concentrações de flavonóides e curcuminóides, respectivamente, e foram concentrados e utilizados na produção dos filmes. Os filmes de desintegração oral foram produzidos por casting com diferentes concentrações de amido pré-gelatinizado e hidroxipropilmetil celulose, e sorbitol como plastificante. A formulação do filme selecionada através da caracterização foi utilizada para a produção dos filmes incorporados com os extratos. Na produção dos filmes bioativos, os extratos de erva baleeira e cúrcuma foram adicionados à solução filmogênica de modo que cada dose unitária de filme (6 cm2) apresentasse as concentrações de 0,25, 0,50 e 0,75 mg de flavonóides ou curcuminóides. Foram caracterizados quanto ao aspecto visual, microscopia, espectroscopia de infravermelho (FTIR), propriedades mecânicas, mucoadesividade in vitro, e tempo de desintegração in vitro e in vivo. Os filmes com os extratos foram quantificados quanto ao teor de flavonóides e curcuminóides. Os extratos e os filmes bioativos foram caracterizados quanto à atividade antioxidante in vitro (DPPH, FRAP, Folin-Ciocalteu e ORAC), atividade antimicrobiana contra Streptococcus mutans, atividade anti-inflamatória in vitro (inibição da enzima COX-2), e avaliados quanto à estabilidade de flavonóides e curcuminóides em condições controladas de umidade e temperatura (25°C-60% UR e 40°C-75% UR), por 90 dias. Os filmes bioativos foram avaliados sensorialmente através de um teste de aceitação. Os extratos de erva baleeira e cúrcuma concentrados obtiveram os valores de 1,2 mg eq. quercetina/mL de extrato e 16,3 mg eq.de curcumina/mL de extrato, respectivamente. A formulação 80A:20HPMC, apresentou boas características mecânicas e o menor tempo de desintegração in vivo, sendo selecionada para a produção dos filmes com os extratos vegetais. Os filmes com os extratos apresentaram boas caraterísticas visuais, mas com alterações microscópicas. As análises de FTIR revelaram que os picos de absorção foram ligeiramente deslocados com a adição dos extratos. Os extratos de erva baleeira e cúrcuma promoveram mudanças significativas nas propriedades mecânicas dos filmes, redução da mucoadesividade, e aumento do tempo de desintegração in vitro. A quantificação de flavonóides e curcuminóides nas doses unitárias dos filmes revelou a uniformidade das mesmas em todas as concentrações. Os extratos e os filmes bioativos apresentaram propriedades antioxidantes, no entanto apenas os filmes com extrato de erva baleeira foram efetivos contra Streptococcus mutans. O extrato de erva baleeira e os filmes com este extrato apresentam atividade anti-inflamatória in vitro, com inibições de COX-2 entre 71 e 90,5%. O extrato de cúrcuma apresentou uma inibição de 86,1%, mas os filmes com extrato apresentaram atividade reduzida. Os extratos e os filmes bioativos apresentaram excelente estabilidade de flavonóides e curcuminóides, em função do armazenamento. O teste sensorial mostrou que os filmes com cúrcuma apresentaram melhor aceitação do consumidor do que os filmes com erva baleeira, principalmente devido ao sabor amargo do extrato de erva baleeira. Logo, este estudo mostrou a possibilidade de produção de filmes de desintegração oral aditivados com extratos de plantas e a manutenção das propriedades funcionais dos extratos nos filmes. / Oral disintegrating films are pharmaceutical dosages that have the following advantages: they are easy to be administered, there is no need to use water and they may enable, besides their use in traditional allopathic drugs, the incorporation of plant extracts used in popular medicine. The objective of this study was to develop oral disintegrating films from natural macromolecules and incorporated with Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts, which present important pharmacological activity. Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts produced with 20g of the plant / 100 mL of 80% alcohol showed the greatest concentrations of flavonoids and curcuminoids, respectively, and were concentrated and used in film production. Oral disintegrating films were produced by casting with different concentrations of pre-gelatinized starch and hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), and with sorbitol as the plasticizing agent. Film formulation that was selected by characterization was used in the production of films incorporated with the extracts. Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts were added to the filmogenic solution in a way that each film unit (6 cm2) presented 0.25; 0.50; and 0.75mg of flavonoids and curcuminoids. Films were analyzed in terms of appearance, microscopy, infrared spectroscopy (FTIR), mechanical properties, in vitro mucoadhesiveness, and in vitro and in vivo disintegration time. Films with the extracts were analyzed quantitatively for flavonoid and curcuminoid concentration. Extracts and bioactive films were characterized in terms of in vitro antioxidant activity (DPPH, FRAP, Folin-Ciocalteu and ORAC), antimicrobial activity against Streptococcus mutans, in vitro inflammatory activity (COX-2 inhibition), and were evaluated for flavonoid and curcuminoid stability in controlled relative humidity and temperature conditions (25°C-60% RH and 40°C-75% RH) for 90 days of storage. Bioactive films were submitted to sensory evaluation by acceptance testing. Concentrated Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts showed 1.2mg eq. quercetin/mL of extract, and 16.3 mg eq. curcumin/mL of extract, respectively. The formula 80A:20HPMC showed good mechanical characteristics and shorter in vivo disintegration time, and was selected for the production of films with plant extracts. Films with the extracts showed adequate visual appearance, but microscopic changes. FTIR showed absorption peaks that were slightly displaced with the addition of the extracts. Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts led to significant changes in the mechanical properties of the films, reduced mucoadhesiveness, and increased in vitro disintegration times. The quantification of flavonoids and curcuminoids in film units was uniform in all concentrations. The extracts and bioactive films showed antioxidant properties. However, only films with Cordia verbenacea were effective against Streptococcus mutans. Cordia verbenacea extract and films with this extract showed in vivo anti-inflammatory activity, with 71 and 90.5% of COX-2 inhibition. Curcuma longa showed inhibition of 86.1%, but the films with the extract had reduced activity. The extracts and bioactive films showed excellent stability of flavonoids and curcuminoids during storage. Sensory testing showed that films with Curcuma longa were better accepted by the consumer than films with Cordia verbenacea. Thus, this study demonstrated the possibility of producing oral disintegrating films added with plant extracts with the maintenance of functional properties of the extracts used in the films.

Os filmes de desintegração oral são dosagens farmacêuticas que apresentam como vantagens a facilidade de administração e não necessidade de água, e poderiam possibilitar, além de medicamentos alopáticos tradicionais, a incorporação de extratos de plantas utilizadas na medicina popular. Logo, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de filmes de desintegração oral produzidos a partir de macromoléculas naturais e incorporados com extratos de erva baleeira (Cordia verbenacea) e cúrcuma (Curcuma longa), que apresentam importantes atividades farmacológicas. Os extratos de erva baleeira e cúrcuma, produzidos com 20g de planta/100 mL de álcool 80%, apresentaram as maiores concentrações de flavonóides e curcuminóides, respectivamente, e foram concentrados e utilizados na produção dos filmes. Os filmes de desintegração oral foram produzidos por casting com diferentes concentrações de amido pré-gelatinizado e hidroxipropilmetil celulose, e sorbitol como plastificante. A formulação do filme selecionada através da caracterização foi utilizada para a produção dos filmes incorporados com os extratos. Na produção dos filmes bioativos, os extratos de erva baleeira e cúrcuma foram adicionados à solução filmogênica de modo que cada dose unitária de filme (6 cm2) apresentasse as concentrações de 0,25, 0,50 e 0,75 mg de flavonóides ou curcuminóides. Foram caracterizados quanto ao aspecto visual, microscopia, espectroscopia de infravermelho (FTIR), propriedades mecânicas, mucoadesividade in vitro, e tempo de desintegração in vitro e in vivo. Os filmes com os extratos foram quantificados quanto ao teor de flavonóides e curcuminóides. Os extratos e os filmes bioativos foram caracterizados quanto à atividade antioxidante in vitro (DPPH, FRAP, Folin-Ciocalteu e ORAC), atividade antimicrobiana contra Streptococcus mutans, atividade anti-inflamatória in vitro (inibição da enzima COX-2), e avaliados quanto à estabilidade de flavonóides e curcuminóides em condições controladas de umidade e temperatura (25°C-60% UR e 40°C-75% UR), por 90 dias. Os filmes bioativos foram avaliados sensorialmente através de um teste de aceitação. Os extratos de erva baleeira e cúrcuma concentrados obtiveram os valores de 1,2 mg eq. quercetina/mL de extrato e 16,3 mg eq.de curcumina/mL de extrato, respectivamente. A formulação 80A:20HPMC, apresentou boas características mecânicas e o menor tempo de desintegração in vivo, sendo selecionada para a produção dos filmes com os extratos vegetais. Os filmes com os extratos apresentaram boas caraterísticas visuais, mas com alterações microscópicas. As análises de FTIR revelaram que os picos de absorção foram ligeiramente deslocados com a adição dos extratos. Os extratos de erva baleeira e cúrcuma promoveram mudanças significativas nas propriedades mecânicas dos filmes, redução da mucoadesividade, e aumento do tempo de desintegração in vitro. A quantificação de flavonóides e curcuminóides nas doses unitárias dos filmes revelou a uniformidade das mesmas em todas as concentrações. Os extratos e os filmes bioativos apresentaram propriedades antioxidantes, no entanto apenas os filmes com extrato de erva baleeira foram efetivos contra Streptococcus mutans. O extrato de erva baleeira e os filmes com este extrato apresentam atividade anti-inflamatória in vitro, com inibições de COX-2 entre 71 e 90,5%. O extrato de cúrcuma apresentou uma inibição de 86,1%, mas os filmes com extrato apresentaram atividade reduzida. Os extratos e os filmes bioativos apresentaram excelente estabilidade de flavonóides e curcuminóides, em função do armazenamento. O teste sensorial mostrou que os filmes com cúrcuma apresentaram melhor aceitação do consumidor do que os filmes com erva baleeira, principalmente devido ao sabor amargo do extrato de erva baleeira. Logo, este estudo mostrou a possibilidade de produção de filmes de desintegração oral aditivados com extratos de plantas e a manutenção das propriedades funcionais dos extratos nos filmes. / Oral disintegrating films are pharmaceutical dosages that have the following advantages: they are easy to be administered, there is no need to use water and they may enable, besides their use in traditional allopathic drugs, the incorporation of plant extracts used in popular medicine. The objective of this study was to develop oral disintegrating films from natural macromolecules and incorporated with Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts, which present important pharmacological activity. Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts produced with 20g of the plant / 100 mL of 80% alcohol showed the greatest concentrations of flavonoids and curcuminoids, respectively, and were concentrated and used in film production. Oral disintegrating films were produced by casting with different concentrations of pre-gelatinized starch and hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), and with sorbitol as the plasticizing agent. Film formulation that was selected by characterization was used in the production of films incorporated with the extracts. Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts were added to the filmogenic solution in a way that each film unit (6 cm2) presented 0.25; 0.50; and 0.75mg of flavonoids and curcuminoids. Films were analyzed in terms of appearance, microscopy, infrared spectroscopy (FTIR), mechanical properties, in vitro mucoadhesiveness, and in vitro and in vivo disintegration time. Films with the extracts were analyzed quantitatively for flavonoid and curcuminoid concentration. Extracts and bioactive films were characterized in terms of in vitro antioxidant activity (DPPH, FRAP, Folin-Ciocalteu and ORAC), antimicrobial activity against Streptococcus mutans, in vitro inflammatory activity (COX-2 inhibition), and were evaluated for flavonoid and curcuminoid stability in controlled relative humidity and temperature conditions (25°C-60% RH and 40°C-75% RH) for 90 days of storage. Bioactive films were submitted to sensory evaluation by acceptance testing. Concentrated Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts showed 1.2mg eq. quercetin/mL of extract, and 16.3 mg eq. curcumin/mL of extract, respectively. The formula 80A:20HPMC showed good mechanical characteristics and shorter in vivo disintegration time, and was selected for the production of films with plant extracts. Films with the extracts showed adequate visual appearance, but microscopic changes. FTIR showed absorption peaks that were slightly displaced with the addition of the extracts. Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts led to significant changes in the mechanical properties of the films, reduced mucoadhesiveness, and increased in vitro disintegration times. The quantification of flavonoids and curcuminoids in film units was uniform in all concentrations. The extracts and bioactive films showed antioxidant properties. However, only films with Cordia verbenacea were effective against Streptococcus mutans. Cordia verbenacea extract and films with this extract showed in vivo anti-inflammatory activity, with 71 and 90.5% of COX-2 inhibition. Curcuma longa showed inhibition of 86.1%, but the films with the extract had reduced activity. The extracts and bioactive films showed excellent stability of flavonoids and curcuminoids during storage. Sensory testing showed that films with Curcuma longa were better accepted by the consumer than films with Cordia verbenacea. Thus, this study demonstrated the possibility of producing oral disintegrating films added with plant extracts with the maintenance of functional properties of the extracts used in the films.