Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2007.

Stuttgart, Univ., Diss., 2005.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-07-28Bitstream added on 2014-06-13T20:35:41Z : No. of bitstreams: 1 pretti_ts_me_araiq.pdf: 459776 bytes, checksum: 4075a8c966b016a5d917d0ff63c38633 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Devido ao crescente interesse na produção de substâncias ativas a partir de fontes naturais, os fungos vêm sendo considerados um grupo importante de microrganismos em função do seu enorme potencial de exploração, representando uma fonte inesgotável para a obtenção de vários produtos biotecnológicos industriais. Dentre estes produtos, o pigmento melanina produzido pelo fungo Aspergillus nidulans tem considerável potencial biotecnológico para ser usado em formulações cosméticas, principalmente pelas suas atividades antioxidante, antiinflamatória e fotoprotetora. No entanto, para uma possível aplicação prática desta substância é necessário estabelecer as condições ótimas de cultivo do fungo para a produção em larga escala com um custo menor comparado à melanina sintética. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do volume de meio de cultura, do tempo de incubação e da utilização de resíduos industriais (água de maceração de milho, bagaço de cana de açúcar e melaço) como fontes de nutrientes no crescimento e produção de pigmento pelas linhagens MEL1 e MEL2 de Aspergillus nidulans. Os resultados mostraram que na presença de 2% de água de maceração de milho o crescimento celular foi maior enquanto que na concentração de 0,2% houve um aumento na produção de pigmento pelas linhagens em estudo. Quando melaço (1% e 10%) foi usado como fonte de carbono, a produção de pigmento foi inibida em ambas as concentrações, enquanto um alto rendimento de biomassa foi obtido com 10% de melaço. A suplementação do meio com hidrolisado do bagaço da cana-de-açúcar não teve um efeito positivo na produção de pigmento, embora tenha proporcionado um aumento no crescimento das linhagens. Também foi observado que a morfologia do fungo (tamanho do “pellet”) influencia a produção de pigmento, sendo que na cultura... / Due to an increasing interest in the production of actives substances from natural sources, fungi has been considered an important group of microorganisms in function of its enormous potential for exploitation, representing an inexhaustible source to obtain several industrials biotechnology products. Among these products, the melanin pigment produced by fungi Aspergillus nidulans has considerable biotechnological potential to be used in cosmetic formulations, mainly for its antioxidant, anti-inflammatory and photoprotetor activities. However, for a possible practical application of this substance, is necessary to establish the optimal conditions of the fungal culture for large scale production with low cost compared to synthetic melanin. In this context, the objective of this work was to evaluate the influence of volume of culture medium, period of incubation and the use of by-products industrial (corn steep liquor, sugar cane bagasse and molasses) as nutritional source on growth and pigment production by strains MEL 1 and MEL 2 from Aspergillus nidulans. The results showed that, in the presence of 2% corn steep liquor, the cell growth was high while at concentration of 0,2% occurred an increase in the pigment production. When molasses (1 or 10%) was used as carbon sources, the pigment production was inhibited in both concentrations while a high yield of biomass was obtained with 10% molasses. The supplementation of medium with sugar cane bagasse hydrolysate didn´t has a positive effect on pigment production but it provided an increase in the fungal growth. Also was observed that the fungal morphology (pellet size) influenced the production of pigment, being the smaller pellets more suitable for maximum production of the pigment. Thus, the results obtained suggest that corn steep liquor contain substances that stimulate the synthesis of pigment and thus the cultivation with... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-05Bitstream added on 2014-06-13T19:29:03Z : No. of bitstreams: 1 caporalin_cb_me_araiq.pdf: 683640 bytes, checksum: 2d8e65511782782f199a04c2a96b0abd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os metais terras-raras (TRs) apresentam um alto valor agregado, o qual não provém de sua baixa ocorrência mineral, mas sim da dificuldade na separação destes pelos métodos clássicos, uma vez que os elementos desta série apresentam semelhantes comportamentos físico-químicos. Desta maneira, altos custos são despendidos anualmente para a obtenção das TRs na forma pura, sendo esta necessária para as suas aplicações tecnológicas. Uma alternativa a esta problemática é o emprego da biossorção, a qual apresenta potencial aplicação para a extração e separação de metais valiosos, por ter como vantagem uma alta eficiência agregada a um baixo custo. Alguns requisitos são necessários para que o processo de biossorção possa ter competitividade técnica e econômica, tais como, o material biológico empregado deve apresentar um baixo custo, sendo assim necessário estabelecer as condições ótimas de cultivo do micro-organismo para sua produção em larga escala, e também a utilização do biossorvente na forma imobilizada possibilita seu uso como um adsorvente convencional, o qual apresenta tamanho desejado, alta porosidade e um bom desempenho físicoquímico. Por esta razão, o presente trabalho teve como principal objetivo avaliar a potencialidade de utilização da biomassa melanizada (inativa) obtida da linhagem mutante MEL 1 do fungo Aspergillus nidulans, na sua forma livre e imobilizada, no processo de biossorção dos metais terras-raras neodímio, lantânio e cério em soluções monometálicas. Com os resultados obtidos foi possível estabelecer a condição ótima de cultivo da linhagem MEL 1 do A. nidulans que proporcionou uma biomassa mais melanizada, a qual apresentou uma maior capacidade biossortiva. Para tal condição, a massa micelial obtida após o crescimento do fungo por três dias, sob agitação à... / The rare-earth metals (TRs) have a high added value, which does not come from its low mineral occurrence, but the difficulty in separating these by classical methods, since the elements of this series show similar physical and chemical behavior. Thus, high costs are spent annually to obtain the TRs in pure form, which is necessary for their technological applications. An alternative to this problem is the use of biosorption, which has potential application for extraction and separation of valuable metals, having the advantage of a high aggregate efficiency at a low cost of production. Some requirements are necessary for the biosorption process may have technical and economic competitiveness, such as the biological material used must be low cost and it is necessary to establish the optimum conditions for cultivation of the microorganism to its large scale production, and also the use of biosorbent immobilized in the form enables its use as a conventional adsorbent, which has the desired size, high porosity and good physical and chemical performance. For this reason, this study aimed to evaluate the potential use of biomass melanized inactive mutant of the fungus Aspergillus nidulans MEL1 in its free form and immobilized in calcium alginate, in the process of biosorption of neodymium rare-earth metals, lanthanum and cerium. The results concerning the kinetics of biosorption showed that the ability of TRs biosorptive varied between different forms of biomass, and this capacity was higher compared to free biomass immobilized. Regarding the maximum biosorption capacity (Qmax), we observed that the immobilized biomass caused a reduction in Qmax of lanthanum and neodymium in approximately 60 and 33% respectively, have kept their Ce Qmax for both types of biomass (open and immobilized). The affinity of biomass... (Complete abstract click electronic access below)

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A transformação de Aspergillus nidulans, com RNA de macrófagos de ratos, resultou na linhagem RT2, produtora de uma glicoproteína antiinflamatória. Nosso objetivo foi avaliar esta linhagem genenomicamente e caracterizar esta glicoproteína quanto à natureza bioquímica e sua atividade. Para tal, foi realizado RAPD e análise fenotípica desta linhagem. A Nandina foi purificada e submetida à espectrometria de massa para sequenciamento e identificação dos carboidratos. Testes da atividade antiinflamatória in vivo foram realizados em peritonite e edema de pata e inibição dos receptores de glicocorticóides. Os testes in vitro, sobre a produção das COXs e de PGE2, foram realizados em cultura de macrófagos. Os resultados mostraram que a linhagem RT2 é resultante da UT448, mas contém diferenças em seu genoma. A proteína purificada possui 40KDa. A espectrometria de massa caracterizou dois fragmentos da proteína e sua glicosilação. Os testes in vivo mostraram que a proteína inibe o edema e o influxo leucocitário e que esta atividade não é dependente de glicocorticóides, mas sim da inibição in vitro de COX-2, mas não de COX-1 e nem de PGE2. / Aspergillus nidulans transformation with rat macrophage RNA results on RT2 strain, producer of an antiinflammatory glycoprotein. Our objective was to evaluate this strain genomically and characterize biochemically and activity of its glycoprotein. To this, RAPD and fenotipical analysis were performed. The Nandin was purified and mass spectrometry analyzed to sequencing and carbohydrates analysis. Antiinflammatory activity testes in vivo in peritonitis and edema, and glucocorticoid receptors inhibition were performed. The in vitro testes, over expression and activity of COXs and PGE2, were performed in macrophage culture. The results show that RT2 strain came from UT448, but have genomics differences. The purified glycoprotein has been 40KDa. The mass spectrometry sequenced two protein fragments and showed that glycosylation. The in vivo testes showed that the glycoprotein has antiinflammatory activity inhibiting the edema and leukocyte influx. The RU38486 experiments evidenced that activity is not glucocorticoid receptors dependent, but in vivo inhibition of COX-2, but not COX-1 neither its product PGE2.

Os conhecimentos sobre os mecanismos regulatórios responsáveis pelo crescimento dos fungos filamentosos apresentam lacunas e sua compreensão é necessária para o desenvolvimento de uma terapêutica antifúngica mais adequada, assim como para incrementar a síntese de produtos de interesse comercial. Assim sendo, estudar o envolvimento do Ca2+ na resposta de um fungo modelo como A. nidulans sob fontes de carbono diferentes constitui um meio de gerar conhecimentos sobre as características de crescimento dos fungos filamentosos, de sua resposta a adaptação ambiental e dos mecanismos que controlam essa resposta. Analisou-se na linhagem A26 e na AP27, esta última com ruptura do gene da plcA, o gradiente de Ca2+ citosólico, a morfologia das hifas, a germinação e o ciclo de divisão nuclear quando as linhagens tinham calcineurina ou calmodulina inibidas e quando os canais de Ca2+ estavam bloqueados ou abertos. Os níveis de Ca2+ citosólico na linhagem A26, crescendo em presença de glicose, foram maiores que os detectados em meio suplementado com pectina. O ciclo de germinação e divisão celular no AP27, independentemente da fonte de carbono, mostrou-se mais lento se comparado com a linhagem A26, provavelmente devido ao fato de seus estoques intracelulares de Ca2+, tanto em nível vesicular quanto citosólico, serem menores. A linhagem AP27 apresentou ramificações dicotômicas nas pontas das hifas e nas hifas laterais em ambas as fontes de carbono nas quais foi cultivada, o que não se observou na linhagem A26. Quando calcineurina foi inibida por ciclosporina A, as hifas das duas linhagens, em ambas condições de cultivo, alongaram-se menos e apresentaram-se mais ramificadas, no entanto este efeito foi mais pronunciado em presença de glicose, e entre as duas linhagens pode-se dizer que foi mais intenso na linhagem AP27, demonstrando a importância dos níveis de cálcio na atividade desta enzima e conseqüentemente no desenvolvimento normal das hifas. A abertura dos canais de Ca2+, por ionóforo, produziu hiperramificação em ambas as linhagens, mas principalmente quando cresciam em pectina e ao contrário do efeito observado em presença de verapamil, que bloqueia os canais de Ca2+, não promoveram hifas laterais e nem pontas dicotômicas. No entanto o outro bloqueador dos canais de Ca2+ testado, ácido caurenóico, apresentou efeito morfológico diferente, pois as hifas tornaram-se curvas o que indica perda de polaridade. O inibidor da calmodulina (TFP) retardou a germinação, principalmente no mutante AP27, quando crescendo em presença de glicose. Lembrando que o complexo Ca2+/CaM ativa a calcineurina e que o mutante apresenta menores níveis de cálcio, esse resultado é justificável. A ruptura do gene plcA não impediu o crescimento e desenvolvimento do mutante, provavelmente porque a função desta enzima poder ser provida por outras partes do genoma, mas comprometeu os níveis intracelulares de cálcio e conseqüentemente a sua morfologia. Este estudo mostra a importância da fosfolipase C, para manutenção dos níveis intracelulares de Ca2+, no desenvolvimento normal das hifas de A. nidulans e, pela primeira vez, demonstra que esses níveis são diferentes quando o fungo cresce em presença de uma fonte de carbono, prontamente metabolizável ou não. Esses resultados conferem ao cálcio um papel modulador nessas condições de cultivo. / The knowledge about regulatory mechanisms responsible for filamentous fungi growth presents lacks and its understanding is important to develop adequate antifungal therapy either to contribute the synthesis of interestingly commercial products. By this way, study Ca2+ relationship to a fungal model as A. nidulans about different carbon sources, constitute knowledge about the filamentous fungi growing characteristics, environment adaptation and its control mechanisms. The strains A26 and AP27 was analyzed, this last one with disruption plcA gene, cytosolic Ca2+ gradient hyphal morfology, germination and nuclear division cycle when these strains had calcineurin or calmodulin inhibition and Ca2+ channel were blocked or opened. Cytosolic Ca2+ levels in A26 strain, growing in the presence of glucose was higher than supplemented media with pectin. AP27 strain, independently of carbon source, demonstrated lower germination and cell division than A26 strains, probably due to the fact that intracellular Ca2+ stocks either vesicular as cytosolic levels were lower. AP27 strain presented dichotomous branching at tip-high and lateral hyphae, at both carbon source that was grown, didnt observed at A26 linkage. When calcineurin was inhibited by cyclosporin A, hyphae from both strains, in both growth conditions, had less elongated and showed more branching, however this effect was more pronounced in presence of glucose, and between both strains was more intense at AP27 strain, indicating the importance of Ca2+ levels at this enzymatic activity and therefore the normal development of hyphae. The opening of Ca2+ channel by ionophore, produced hyperbranching in both strains, even when growth in pectin and in contrast of effect observed in the presence of verapamil, that blocks Ca2+ channels, didnt promote lateral or tip high dichotomous branching. However kaurenoic acid, an another Ca2+ channel blocker tested, presented different morphological effect, because hyphae became curved, indicating loss of polarity. Calmodulin inhibitor (TFP) delayed germination mainly at mutant AP27, when growing in the presence of glucose. Remembering that Ca2+/CaM complex activate calcineurin and the mutant exhibit lower Ca2+ levels, justifying this results. The rupture of plcA gene didnt affected growth and development of mutant, probably because the function of this enzyme can be provided by another parts of genoma, damaged the Ca2+ intracellular levels and consequently its morphology. This study shows the importance of fosfolipase C to maintaining the intracellular Ca2+ levels, at the normal hyphae development of A. nidulans and for the first time, demonstrating that this levels are different when fungi are grown in the presence of carbon source, promptly metabolizable or not. This results gives to Ca2+ as modulator at growth conditions.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O aumento da poluição/degradação ambiental tem sido observado com uma crescente preocupação pelas comunidades globais, considerando como sua principal resultante os problemas de saúde e perdas significativas dos sistemas naturais. Dentre os contaminantes, os metais pesados vêm obtendo destaque por sua toxicidade e acumulação nas cadeias tróficas. Dentre os métodos de remoção/minimização de metais, a biorremediação vem ganhando espaço como alternativa viável para o tratamento de ambientes poluídos. O cádmio é um metal de altíssima toxicidade, e induz alterações celulares, que atingem a morfologia, bem como a atividade de polímeros e sistemas enzimáticos dos sistemas vivos. Contudo, alguns sistemas exibem tolerância á presença do cádmio e o estudo dessas modificações poderá fornecer dados importantes para contribuir com a biorremediação de metais pesados. Dessa formal, a presente proposta visa avaliar o comportamento de enzimas oxidativas, bem como proteínas totais, polifosfatos e estrutura celular e sorção do íon metálico em Aspergillus nidulans como resposta ao crescimento em presença de 1mM, 2mM e 3mM de cádmio. Os resultados servirão como elemento de base para o entendimento dos mecanismos metabólicos associados á sobrevivência e manutenção e viabilidade celular, que podem ser aplicados em protocolos de biorremediação de ambientes contaminados com metais pesados. Com isso, a fim de uma melhor compreensão do potencial tóxico de um componente ambiental e seus efeitos sobre a biota local, é necessária um visão ampla que envolva conhecimentos relacionados à genética, proteômica, metabolismo celular e de níveis de organização biológica mais elevada, a fim de tornar este tipo de estudo com biomarcadores uma ferramenta fundamental para o manejo e conservação do meio ambiente. / Increased pollution / environmental degradation has been observed with a growing concern for global communities , considering its main resulting health problems and significant losses of natural systems . Among the contaminants , heavy metals have been gaining prominence for its toxicity and accumulation in food chains . Among the methods of removing / minimizing metals , bioremediation is gaining momentum as a viable alternative for the treatment of polluted environments . Cadmium is a metal of high toxicity , and induces cellular changes that affect the morphology and activity of polymers and enzyme systems of living systems . However , some systems exhibit tolerance to the presence of cadmium and the study of these changes may provide important data to contribute to the bioremediation of heavy metals . This formal, this proposal aims to evaluate the behavior of oxidative enzymes and total proteins , polyphosphates and cellular structure and sorption of metal ion in Aspergillus nidulans in response to growth in the presence of 1 mM , 2 mM and 3 mM cadmium. The results will serve as input for understanding the metabolic mechanisms associated with survival and maintenance and cell viability , which can be applied in bioremediation of heavy metal contaminated environments protocols . Thus , in order to better understand the potential toxicity of an environmental component and its effects on local biota , one broad view is needed that involves knowledge related to genetics, proteomics , cellular metabolism and higher levels of biological organization, order to make this type of study biomarkers with an essential tool for the management and conservation of the environment .