Dans cette thèse, le processus d'assemblage ainsi que la maturation du cytochrome c oxydase de type cbb3 (cbb3-Cox) ont été étudiés dans la proteobactérie phototrophique pourpe non soufrée Rhodobacter capsulatus. R. capsulatus contient une chaîne de transfert d'électrons très ramifiée et represente un modèle d’organisme très utilisé dans l'étude des processus respiratoires et photosynthétiques.Les cbb3-Coxs spécifiques des bactéries représentent la deuxième catégorie la plus abondante des cytochromes c oxydases après le type Cox-aa3, mais n'ont jusqu'à présent pas été étudiées en détail. Récemment, la première structure cristalline cbb3-Cox de P. stutzeri a été obtenue, fournissant ainsi une avancée majeure invitant à des etudes plus détaillées sur le mécanisme catalytique et le processus d'assemblage. Les études sur les procédés d'assemblage et de maturation sont d'une très grande importance en raison du fait que de nombreux agents pathogènes humains tels que Helicobacter pylori, Neisseria meningitidis ou Campylobacter jejuni utilisent ce type de Cox, ce qui par conséquent pourrait amener a développer une interessante cible thérapeutique.Cbb3-Cox dans R. capsulatus est encodé par le gène opéron ccoNOQP codant quatre protéines membranaires constitutives de cbb3-Cox. CcoP et CcoO sont des cytochromes de type c, contenant des motifs périplasmiques fixés à l’hème. CcoN est la sous-unité centrale catalytique contenant deux molécules d’hèmes de type b et un ion cuivre. L’étude de la distribution de l’ion Cu à la sous-unité CcoN et l'assemblage des quatre sous-unités dans le complexe actif cbb3-Cox complexe sont les thèmes principaux de ce travail.Ici, le rôle du facteur d'assemblage putatif CcoH, sa structure et son interaction avec cbb3-Cox ont été étudiés en détail. CcoH est une petite protéine membranaire codé dans le groupe de gènes ccoGHIS situé à proximité des gènes codant cbb3-Cox. L'analyse in vivo de la formation de cbb3-Cox dans une souche ne contenant pas le facteur CcoH a montré une absence totale de cbb3-Cox. De même, la stabilité du facteur CcoH a été considérablement altérée dans une souche avec deletion du gene ccoNOQP. La dépendance mutuelle des deux protéines suggère leur interaction directe, ce qui a été confirmé par la photoréticulation directe de CcoH à la sous-unité CcoN, l’immunodétection de CcoH dans les cbb3-Cox complexes sur gels Blue Native, la co-purification par marquage CcoH-cbb3-Cox et le marquage radioactive in vitro des complexes cbb3-Cox avec CcoH.[...] / In this thesis, the assembly and maturation process of the cbb3-type cytochrome c oxidase (cbb3-Cox) was studied in the purple-non-sulphur phototrophic α-proteobacterium Rhodobacter capsulatus. R. capsulatus contains a highly branched electron-transfer chain and is a well studied model organism for investigating respiratory and photosynthetic processes.The bacteria-specific cbb3-Coxs represent the second most abundant class of cytochrome c oxidases after the aa3-type Cox, but have so far not been investigated in much detail. Recently, the first crystal structure of cbb3-Cox from P. stutzeri was obtained, providing a major breakthrough and inviting detailed studies on the catalytic mechanism and the assembly process. Studies on the assembly and maturation processes are of wide significance due to the fact that many human pathogens like Helicobacter pylori, Neisseria meningitides or Campylobacter jejuni use this type of Cox and it therefore might develop into an attractive drug-target. cbb3-Cox in R. capsulatus is encoded by the ccoNOQP gene operon which codes for four membrane proteins constituting cbb3-Cox. CcoP and CcoO are c-type cytochromes, containing periplasmic heme-binding motifs. CcoN is the central catalytic subunit which contains two b-type hemes and a copper ion. Investigating the delivery of Cu to the CcoN subunit and the assembly of all four subunits into the active cbb3-Cox complex were the main topics of this work. Here the role of the putative assembly factor CcoH, its structure and interaction with cbb3-Cox was investigated in detail. CcoH is a small membrane protein encoded in the ccoGHIS gene cluster located adjacent to the genes coding for cbb3-Cox. In vivo analysis of cbb3-Cox formation in a strain lacking ccoH showed the total absence of cbb3-Cox. Likewise, the stability of CcoH was drastically impaired in a ccoNOQP deletion strain. The mutual dependency of both proteins suggested their direct interaction, which was confirmed by site-directed photocrosslinking of CcoH to the CcoN subunit, by immunodetection of CcoH in cbb3-Cox complexes on Blue Native gels, by CcoH-cbb3-Cox co-purification and by in vitro labelling of cbb3-Cox complexes with radioactively labelled CcoH.[...]

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Panulirus argus (Latreille, 1804) é uma das principais espécies de lagosta no Atlântico, sendo um dos maiores recursos pesqueiros do Atlântico Ocidental, onde apresenta um alto valor comercial. A forte explotação da espécie resulta em uma grande pressão sobre suas populações. Recentemente, foi descoberto que sob o binômio P. argus estão contidas duas espécies crípticas que ocorrem em alopatria, uma na região do Caribe e outra na costa brasileira. Esta tese tem como objetivo estudar como se estruturam geneticamente as populações dessas duas espécies, com o propósito de fornecer mais informações para a determinação de estoques e um correto manejo das espécies, e analisar os processos históricos evolutivos que moldaram suas histórias demográficas. Para tal, foram estudados dois marcadores mitocondriais (região controle e o gene da Citocromo Oxidase I) e loci de microssatélites de indivíduos de 7 regiões do Caribe (Florida, Bahamas, Turks e Caicos, Porto Rico, Cuba, Colômbia e Venezuela) e 11 estados do Brasil (Pará, Maranhão, Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Pernambuco, Alagoas, Bahia, Espírito Santo, Rio de Janeiro e São Paulo). Dentro de cada espécie foram observadas duas linhagens mitocondriais diferentes, que co-ocorriam, de maneira homogênea, ao longo de suas distribuições. Hipotetiso que essas linhagens foram formadas a partir de um evento de vicariância com contato secundário ou como consequência de um efeito gargalo seguido de expansão. As duas linhagens são evidentes nas sequências da região controle mitocondrial, mas no gene da COI foram evidentes apenas em P. cf. argus do Caribe. As linhagens do Brasil se separaram há aproximadamente 233 - 288 mil anos e cada uma sofreu expansão em tempos diferentes, a primeira se expandiu há 100 mil anos e a segunda linhagem há 50 mil anos. As linhagens do Caribe se separaram cerca de 1 milhão de anos atrás e possuem o mesmo tempo de expansão, 50 mil anos. Os microssatélites não revelaram subdivisão populacional para nenhuma das duas espécies, porém os marcadores, juntos, sugeriram um fluxo gênico diferenciado entre localidades expostas a diferentes correntes marítimas. Considerando que essas lagostas são intensamente explotadas, é importante ser cuidadoso no momento de definir estoques pesqueiros. Para a espécie do Brasil, dois estoques pesqueiros foram sugeridos, o primeiro do Pará à Bahia e o segundo do sul da Bahia a São Paulo. Para a espécie do Caribe, foi mantida e reforçada a hipótese de quatro estoques sugerida pela FAO (Norte, Sul, Centro-Norte e Centro-Sul). / Panulirus argus (Latreille, 1804) is one of the main lobster species in the Atlantic, and one of the largest fisheries in the western Atlantic, with a high commercial value. The heavy exploitation of the species results in much pressure on its populations. Recently, it was discovered that under the name P. argus there are two cryptic species that occur in allopatry, one in the Caribbean and the other on the coast of Brazil. This thesis studies the population genetic structure of those two species with the purpose of providing more information to delimitate stocks for fisheries management, and for understanding the historical processes that have shaped their evolutionary demographic histories. For this, we analysed two mitochondrial markers (control region and the Cytochrome Oxidase I gene) and microsatellite markers of individuals from 7 localities in the Caribbean (Florida, Bahamas, Turks and Caicos, Puerto Rico, Cuba, Colombia, and Venezuela) and 11 States of Brazil (Pará, Maranhão, Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Pernambuco, Alagoas, Bahia, Espírito Santo, Rio de Janeiro, and São Paulo). Within each species two different mitochondrial lineages were observed. They occurred throughout their distributions, and it is hypothesized that they were formed from a vicariance event with secondary contact or are the result of a genetic bottleneck followed by expansion. The lineages of P. cf. argus from Brazil were only observed in the mitochondrial control region and were separated approximately 233-288 thousand years ago, and each lineage underwent expansion at different times: the first expanded 100,000 years ago and the second 50,000 years ago. The lineages of the Caribbean species were found for the two mitochondrial markers. They were separated about 1 million years ago and have had the same expansion time, 50,000 years. Microsatellites revealed no population subdivision for either species, but the molecular markers together suggest a differential gene flow between localities exposed to different currents. Since these lobsters are heavily exploited, it is important to be conservative when defining their fishing stocks. For the species from Brazil, two fishing stocks are suggested, the first from Pará to Bahia States and the second from Southern Bahia to São Paulo State. For the species of the Caribbean, our data give support to the four stocks suggested by FAO (North, South, North Central and South Central).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The organotellurium compounds have been the subject of research due to their pharmacological and toxicological properties. It is believed that the main mechanism involved in the toxicity of these compounds is the ability to interact with sulfhydryl groups from molecules biologically active. Beyond the toxicological effects, some pharmacological properties have been attributed to organotellurium compounds. This study aimed to investigate the potential toxicological and pharmacologic of 2-phenylethynyl-butyltellurium (PEBT) through experiments in vitro and in vivo in rodents. To evaluate the toxicological effect the PEBT was used at different concentrations in the oxidation of mono and dithiols and analysis of enzyme Na+K+ -ATPase and lactate dehydrogenase in vitro. Furthermore, lethality studies were performed to calculate the LC50 LD50 of this compound and for better understanding their toxicity. To evaluate the pharmacological effect the PEBT was used at a dose of 1mg/kg 30 minutes before the behavioral experiments, evaluation of locomotor activity, forced swim test (FST) and the tail suspension test (TST), immediately after testing the cerebral cortex was removed for analysis of monoamine oxidase (MAO) enzyme. The results showed that the PEBT oxidized thiols of low molecular weight and inhibits the activity of the enzyme Na+K+ - ATPase by oxidation of sulfhydryl groups, and such oxidation is dependent on the tellurium atom in the structure of this compound. Moreover, the acute administration of PEBT showed an antidepressant-like effect on TNF in mice, as well inhibits the activity of MAO-A enzyme in the cerebral cortex, demonstrating the involvement of this enzyme in its antidepressant-like effect. / Os compostos orgânicos de telúrio têm despertado o interesse dos pesquisadores, devido as suas propriedades farmacológicas e toxicológicas. Acredita-se que o principal mecanismo envolvido na toxicidade desses compostos, seja a capacidade de interagir com os grupamentos sulfidrílicos de moléculas biologicamente ativas. Além dos efeitos toxicológicos, propriedades farmacológicas vêm sendo atribuídas aos compostos orgânicos de telúrio. Esse estudo teve como objetivo investigar o potencial toxicológico e farmacológico do 2- feniletinilbutil-telúrio (PEBT), através de experimentos in vitro e in vivo em roedores. Para a avaliação toxicológica, o PEBT foi utilizado em diferentes concentrações na oxidação de mono e ditiois e na determinação da atividade das enzimas Na+K+ -ATPase e lactato desidrogenase, in vitro. Ainda nesse sentido estudos de letalidade foram realizados para calcular a CL50 e DL50 desse composto para melhor compreender a sua toxicidade. Para a avaliação farmacológica, o PEBT foi administrado em camundongos, na dose de 1 mg/kg 30 minutos antes dos experimentos comportamentais, avaliação da atividade locomotora, teste do nado forçado (TNF) e teste de suspensão da cauda (TSC). Após os testes comportamentais, os animais foram mortos e o córtex cerebral foi retirado para determinação da atividade da enzima monoamina oxidase (MAO). Os resultados mostraram que o PEBT oxida tióis de baixo peso molecular e inibe a atividade da enzima Na+K+ -ATPase, pela oxidação de seus grupamentos sulfidrilicos, sendo essa oxidação depende da presença do átomo de telúrio na estrutura do composto. Além disso, a administração aguda do PEBT produz um efeito do tipo antidepressivo no TNF em camundongos, bem como inibe a atividade da enzima MAO-A em córtex cerebral, demonstrando o envolvimento dessa enzima no seu efeito do tipo antidepressivo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Monoamines appear to play an important modulatory role on pain descending pathways and are involved in the antinociceptive mechanism of several drugs commonly used for the management of pain. In this study, we assessed the involvement of monoamine oxidase B (MAO-B), a key enzyme implicated in monoamine metabolism, on models of postsurgical and neuropathic pain in mice. For this purpose, we evaluated the effects of the selective and irreversible MAO-B inhibitor selegiline on mechanical sensitivity and ex vivo MAO-B activity in different central nervous system regions in mice submitted to incisional and partial sciatic nerve ligation (PSNL) pain models. Mice subjected to plantar incision showed a significant decrease in mechanical threshold when compared with sham-operated mice, characterizing the development of mechanical allodynia. Selegiline, at a dose sufficient to inhibit selectively the MAO-B activity (10 mg/kg), showed an anti-allodynic effect from 0.5 until 6 h after incision. The MAO-B activity was not altered in incision submitted mice when compared with sham-operated animals in any analyzed structure. Likewise, PSNL submitted mice also developed mechanical allodynia, which was reversed by selegiline (10 mg/kg) from 2 until 6 h after treatment. In addition, a significant increase on striatal MAO-B activity was observed in mice subjected to PSNL when compared with sham-operated animals, which was reversed by selegiline treatment. Taken together, our results showed that selegiline presented an antinociceptive effect on mice models of both acute and chronic pain, suggesting a potential involvement of MAO-B on pain mechanisms. / As monoaminas possuem uma função modulatória importante nas vias descendentes do controle da dor e estão envolvidas no mecanismo antinociceptivo de diversos fármacos comumente utilizados no tratamento de síndromes dolorosas. Nesse estudo, nós avaliamos a participação da monoamina oxidase B (MAO-B), uma enzima chave envolvida no metabolismo das monoaminas, em modelos de dor pós-operatória e neuropática em camundongos. Para esse propósito, foram avaliados os efeitos da selegilina, um inibidor seletivo e irreversível da MAO-B, na sensibilidade mecânica e na atividade ex vivo da MAO-B em diferentes regiões do sistema nervoso central (córtex cerebral, estriado e medula espinhal) de camundongos submetidos à incisão plantar ou à ligação parcial do nervo ciático (PSNL). Os camundongos que foram submetidos à incisão plantar apresentaram uma diminuição significativa no limiar mecânico quando comparados aos animais falso-operados, caracterizando o desenvolvimento de alodínia mecânica. Tanto o pré quanto o pós-tratamento com selegilina, em uma dose capaz de inibir seletivamente a atividade da MAO-B (10 mg/kg, p.o.), apresentaram efeito anti-alodínico a partir de 0,5 até 6 h após o tratamento. A atividade da MAO-B, medida 4 h após o procedimento cirúrgico, não foi alterada nos camundongos submetidos à incisão quando comparada com a atividade dos animais falso-operados em nenhuma das estruturas analisadas. Os camundongos submetidos à PSNL também desenvolveram alodínia mecânica, a qual foi revertida pela selegilina (10 mg/kg, p.o.) de 2 até 6 h após o tratamento. Além disso, os camundongos submetidos à PSNL apresentaram um aumento significativo na atividade da MAO-B no estriado 4 h após o tratamento, o qual foi revertido pela selegilina. Foi observado também que a selegilina, em uma dose sem efeito antinociceptivo (1 mg/kg, p.o.) em ambos os modelos de dor utilizados, não foi capaz de inibir a atividade da MAO-B. Nossos resultados mostram que a selegilina apresentou um efeito antinociceptivo tanto em um modelo de dor aguda quanto em um modelo de dor crônica, sugerindo um possível envolvimento da MAO-B nos mecanismos da dor.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Traumatic brain injury (TBI) is a major cause of death and disability. This condition results in neurological and cognitive impairment. In this context, it has been demonstrated that bradykinin, the main metabolite of the kallikrein-kinins system is involved in the increased permeability of the blood-brain barrier, in edema formation and leukocyte accumulation induced by TBI. Experimental findings also indicate an connection between kinin receptors and the activity of the enzyme nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH)-oxidase, an enzyme that produces superoxide radical. It is known that the kalikrein-kinin and NADPH-oxidase activity participate of neuroinflammation triggered by TBI. However, few studies have evaluated their effects on the development of posttraumatic cognitive impairment. Hence, the present study evaluated the role of kinin receptors (B1 and B2) and the NADPH-oxidase inhibitor (apocynin)in neuromotor deficits, memory impairment, cortical lesion volume, oxidative and inflammatory damage induced by moderate lateral fluid percussion injury in mice. Therefore, we determined the effects of kinin receptors antagonists (des - Arg9-[Leu8]-bradykinin and HOE-140) and apocynin injected subcutaneously 30 min 24 hours post trauma. The present study demonstrated that both, HOE-140 and apocynin, protected against memory impairment triggered by trauma, but showed no effects in motor dysfunction caused by TBI. It should be noted that memory improvements was not due to nonspecific effects over the memory test, because the pharmacological treatment used in this study did no alter locomotor and/or anxiety-like behavioral. Treatment with HOE-140 also attenuated the NADPH-oxidase activity, reinforcing the connection between the B2 receptor and this enzyme. Moreover, both treatments attenuated the ipsilateral cortex inflammation (levels of interleukin-1β, tumoral necrosis factor-α and nitric oxide metabolites) and oxidative damage (lipid peroxidation, protein carbonylation and inhibition of Na+, K+ ATPase) induced by tested model. On the other hand, only treatment with HOE-140 reduced the cerebral edema. The results presented in this study suggest that kinins, through of the B2 receptor and possibly through NADPH-oxidase, are involved in neuroinflammation and oxidative stress caused by trauma. Moreover, it is plausible that excessive activation of B2 receptors and subsequent activation of the enzyme NADPH-oxidase facilitate the cortical lesion progression resulting in deterioration of object recognition memory. / O traumatismo crânio encefálico (TCE) é uma das maiores causas de morte e de incapacitação, resultando frequentemente em disfunções neurológicas e prejuízo cognitivo. Neste contexto, tem sido demonstrado que a bradicinina, o principal metabólito do sistema calicreína-cininas, está envolvida no aumento da permeabilidade da barreira hematoencefálica, na formação de edema e no acúmulo de leucócitos induzidos pelo TCE. Achados experimentais também indicam uma interconexão entre os receptores das cininas e a atividade da enzima Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Fosfato (NADPH)-oxidase. Esta enzima é uma conhecida produtora de radical superóxido e também parece estar envolvida na toxicidade induzida pelo TCE. Embora se conheça o envolvimento do sistema calicreína-cininas e da atividade da NADPH-oxidase na neuroinflamação desencadeada pelo TCE, poucos trabalhos têm avaliado seus efeitos no desenvolvimento do déficit cognitivo pós-traumático. Diante disto, o presente estudo avaliou o papel dos receptores das cininas (B1 e B2) e da apocinina (um inibidor da NADPH-oxidase) nos déficits neuromotor e de memória, bem como no volume de lesão cortical e nas alterações oxidativas e inflamatórias induzidas pelo modelo de lesão cerebral moderada por percussão de fluido lateral em camundongos. Para tanto, avaliou-se os efeitos dos antagonistas dos receptores das cininas dos subtipos B1 (des-Arg9-[Leu8]-bradicinina) e B2 (HOE-140) e da apocinina, injetados subcutaneamente 30 min e 24 horas após o trauma. O presente estudo demonstrou que tanto o HOE-140, como a apocinina protegeram contra o prejuízo de memória desencadeado pelo trauma, mas não apresentaram efeitos estatisticamente significantes sobre a disfunção motora. Cabe salientar que os testes de ansiedade e locomoção indicam que a melhora de memória alcançada com os tratamentos não se devem a interferências inespecíficas sobre a execução do teste de memória. O tratamento com HOE-140 atenuou ainda a atividade da NADPH-oxidase, reforçando a interconexão entre o receptor B2 e a enzima. Além disso, ambos os tratamentos foram eficazes em atenuar, em córtex ipsilateral, os parâmetros inflamatórios (níveis de interleucina-1β, fator de necrose tumoral-α e de metabólitos do óxido nítrico) e o dano oxidativo (lipoperoxidação, carbonilação proteica e inibição da Na+, K+ATPase) induzidos pelo modelo estudado. Por outro lado, apenas o tratamento com HOE-140 obteve uma redução estatisticamente significante sobre o edema cerebral. Os resultados apresentados permitem concluir que as cininas, por ação do receptor B2 e possivelmente da NADPH oxidase, estão envolvidas na neuroinflamação e no estresse oxidativo. Além disso, é plausível que a excessiva ativação dos receptores B2 seguida da ativação da enzima NADPH-oxidase facilite a progressão da lesão cortical repercutindo, desta forma, na deterioração da memória de reconhecimento de objetos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5040.pdf: 2753762 bytes, checksum: 183de6a78d0f606bfd3485cc5c3d7711 (MD5) Previous issue date: 2013-03-21 / Universidade Federal de Sao Carlos / The sugarcane sugar (sucrose) is a raw material produced in abundance in Brazil, being attractive to produce high added-value by-products. The gluconic acid (GA) can be obtained by multienzymatic conversion of sucrose, using three enzymes. Invertase, responsible for the inversion of sucrose to glucose and fructose, glucose oxidase (GOD) responsible for the glucose oxidation and catalase (CAT) responsible for decomposition of hydrogen peroxide. In multienzymatic process fructose is obtained as a byproduct, also of great interest to the food, pharmaceutical and chemical industries. In this study, the production of GA from sucrose in airlift reactor is evaluated. Temperature and pH of maximum activity were determined for the enzymes invertase, GOD and CAT , as well as the thermal stability in the absence of substrate. Invertase enzymatic activity was quantified by formation of reducing sugars on a 200 mM sucrose solution at 30 ° C, and pH 4.8. The enzymatic activity of GOD and the CAT were determined by monitoring respectively the formation of H2O2 from a solution of glucose 1 g/L, 25°C, pH 5.0 and the decomposition of H2O2 from a solution of H2O2 35 mM, 25°C, pH 7.5. Invertase showed maximum activity at 45 ºC and pH 5.0; GOD at 55ºC and pH 6.0 and CAT at 25 ° C and pH 8.0, respectively. From the activity profiles as a function of temperature and pH, the operational conditions of 50, 45 and 40°C at pH 5.0 and 6.0 were pre-selected for the multienzymatic process. It was found that the best half-lives times of the soluble enzymes, invertase, GOD and CAT, occurred in the condition of 40°C and pH 6.0, respectively 137, 105 and 98 h. A kinetic study was carried out at 40°C and pH 6.0. The kinetics of the enzyme invertase showed a behavior best predicted by the model of substrate inhibition. Michaelis-Menten model (MM) was fitted to experimental data of GOD and substrate inhibition model best predicted the kinetics behavior of CAT. The proposed kinetic models were used to estimate enzyme/substrate ratio (w/w) used in the production of GA in agitated and aerated and airlift bioreactors. On the other hand, in the batch assays conducted in airlift bioreactor were obtained AG real yields of 80.38 ± 5.69% and global yields of 103.20 ± 13.96% and conversion of sucrose of 98.86 ± 0.97%; obtained after 5 h. A new set of kinetic parameters including volumetric oxygen transfer coefficient (kLa) was based on the experimental data from tests in airlift bioreactor. These showed that Bi-Bi Ping-Pong model both with or without product inhibition correspond satisfactorily to the tendency of the experimental data. / O açúcar de cana (sacarose) é uma matéria-prima produzida em abundância no Brasil, sendo atrativa a produção de derivados com maior valor agregado. O ácido glucônico (AG) pode ser obtido através da conversão multienzimática da sacarose, utilizando como biocatalisadores as enzimas invertase, glicose oxidase (GOD) e catalase (CAT), responsáveis respectivamente pela inversão da sacarose, oxidação da glicose e decomposição de peróxido de hidrogênio (H2O2). No processo multienzimático obtém-se como subproduto a frutose, também de grande interesse para as indústrias alimentícia, farmacêutica e química. No presente trabalho foi avaliada a produção de AG a partir de sacarose em reator airlift. As enzimas invertase, GOD e CAT solúveis foram caracterizadas quanto à temperatura e ao pH de máxima atividade, bem como quanto à estabilidade térmica na ausência de substrato. A atividade enzimática da invertase foi quantificada pela ação da invertase sobre uma solução de sacarose 200 mM a 30ºC, pH 4,8, acompanhando-se a formação de açúcares redutores totais. As atividades enzimáticas da GOD e da CAT foram determinadas monitorando respectivamente a formação de H2O2 a partir de uma solução de glicose 1 g/l, 25ºC, pH 5,0 e a decomposição de H2O2 a partir de uma solução de H2O2 35 mM, 25ºC, pH 7,5. Invertase apresentou máxima atividade a 45ºC e pH 5,0; GOD a 55ºC e pH 6,0 e CAT a 25ºC e pH 8,0, respectivamente. A partir dos perfis de atividade em função da temperatura e do pH, as condições operacionais de 50, 45 e 40ºC em pHs 5,0 e 6,0 foram pré-selecionadas para a bioconversão multienzimática de sacarose a AG. Verificou-se que os melhores tempos de meias-vidas das enzimas invertase, GOD e CAT solúveis ocorreram na condição de 40ºC e pH 6,0, respectivamente 137, 105 e 98 h. Um estudo cinético foi realizado a 40ºC e pH 6,0. A cinética da enzima invertase apresentou comportamento previsto pelo modelo de inibição pelo substrato. O modelo de Michaelis-Menten (MM) foi ajustado aos dados experimentais da GOD e o modelo de inibição pelo substrato foi o que melhor se ajustou à cinética da CAT. Os modelos cinéticos propostos serviram para a estimativa das relações enzima/substrato (m.m-1) empregadas na produção de ácido glucônico em biorreatores agitado e aerado e airlift. Os ensaios em batelada em biorreator airlift apresentaram eficiências real e global em AG de respectivamente 80,40 ± 5,70 % e 103,20 ± 13,96 % e conversão de sacarose de 98,86 ± 0,97 %; obtidas após 5 h. Um novo ajuste dos parâmetros cinéticos incluindo o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa) foi realizado com base nos dados experimentais dos ensaios em biorreator airlift. Este mostrou que os modelos Bi-Bi Ping-Pong com ou sem inibição pelo produto responderam de forma satisfatória à tendência dos dados experimentais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T18:55:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6148.pdf: 667547 bytes, checksum: f68fc760491d5919cffc86069dd54cf8 (MD5) Previous issue date: 2014-03-21 / Financiadora de Estudos e Projetos / The Roundup Ready (RR) soybean facilitated weed management by allowing the use of glyphosate in all stages of crop development. But the continuous use of this herbicide can select resistant weed biotypes and tolerant species, suggesting the need of developing new management practices. Thus, the aim of this proposal was to evaluate the effectiveness of different managements in soybean using residual and post-emergent herbicides in the control of weeds and the interference caused by straw and rainfall on the efficacy of the herbicides diclosulam and sulfentrazone. In the first experiment, in the field, was used the randomized block design with four repetitions and 14 treatments, involving the application of glyphosate (712 g ha-1) + 2,4-D (670 g ha-1) in the burndown application of weeds, 14 days before planting soybeans, with and without the presence of residual herbicides, diclosulam (29.4 g ha-1) and sulfentrazone (600 g ha-1), and treatments with glyphosate in post emergence at a single time in stages V2 (Second fully expanded trifoliate) or V4 (Fourth fully expanded trifoliate) at the dose (712 g ha-1) or in both stages V2 and V4 (356 g ha-1 in each one). In the second trial, in the greenhouse, was used a randomized block design with four repetitions in a factorial 2 x 3 x 5, being two herbicides diclosulam (29.4 g ha-1) and sulfentrazone (600 g ha-1), three levels of corn straw on the soil surface (0, 5 and 10 t ha-1) and five simulations of 20mm of rain (without rain, 24, 72, 120 and 240 hours after application of the herbicide), each experimental unit consisted of a vase and after rain simulation was sown in pots one biomarker, which was assessed for phytotoxicity. In the field experiment, it was noted the importance of applying a residual herbicide in the burndown, to reduce applications of glyphosate in post emergence, the treatment with diclosulam and a single application of glyphosate in V4 promoted the highest soybean yield of 3484,93 kg ha-1 against 719 kg ha-1 of the untreated treatment. In green house interaction was observed between the amount of straw (which can intercept the jet sprayed) and the time of occurrence of rain after application of herbicides and in this case diclosulam proved to be less dependent of water to reach its target. / O cultivo da soja transgênica Roundup Ready (RR) facilitou o manejo das plantas infestantes por permitir o uso do glifosato em todos os estádios de desenvolvimento da cultura. Porém, o uso contínuo desse herbicida pode selecionar biótipos resistentes ou espécies tolerantes de plantas infestantes sugerindo a necessidade do desenvolvimento de novas práticas de manejo. Dessa forma, o objetivo deste trabalhofoi avaliar a eficácia de diferentes manejos de plantas infestantes na cultura da soja, utilizando herbicidas residuais e pós-emergentes e verificar a interferência da palha e da precipitação sobre a eficácia dos herbicidas diclosulam e sulfentrazone. No primeiro experimento, em campo, utilizou-se o delineamento em blocos ao acaso com 4 repetições e 14 tratamentos, envolvendo a aplicação de glifosato (712 g ha-1) + 2,4-D (670 g ha-1) na dessecação das plantas infestantes, 14 dias antes da semeadura da soja (MonSoy 7211 RR) de forma isolada ou combinada com herbicidas residuais diclosulam (29,4 g ha-1) e sulfentrazone (600 g ha-1) e tratamentos com a aplicação de glifosato em pós emergência em uma única vez nos estádios de desenvolvimento da soja V2 (2° trifólio totalmente expandido) ou V4 (4° trifólio totalmente expandido) na dose de (712 g ha-1) ou parceladamente nos estádios de desenvolvimento V2 e V4 (356 g ha- 1 em cada). No segundo ensaio, em casa de vegetação, foi utilizado o delineamento em blocos ao acaso, com 4 repetições no esquema fatorial 2 x 3 x 5, sendo dois herbicidas diclosulam (29,4 g ha-1) e sulfentrazone (600 g ha-1), três níveis de palha de milho sobre o solo (0; 5 e 10 t ha-1) e cinco épocas de simulação de 20 mm de chuva, (sem chuva; 24; 72; 120 e 240 horas após a aplicação do herbicida) cada unidade experimental foi composta por um vaso e após a simulação de chuva foi semeado nos vasos o bioindicador Cucumis sativus, que foi avaliado com relação a fitotoxicidade. No experimento de campo, observou-se a importância de aplicar herbicida residual na dessecação, para diminuir as aplicações de glifosato em pós emergência. O tratamento com diclosulam e uma única aplicação de glifosato em V4 promoveu a maior produtividade da soja 3484,93 kg ha-1 contra 719 kg ha-1 da testemunha. Em casa de vegetação observou-se interação entre quantidade de palha (que pode interceptar o jato pulverizado) e o tempo de ocorrência da chuva após a aplicação dos herbicidas e neste caso o diclosulam mostrou ser menos dependente da água para atingir seu alvo.

Depression is a psychiatric disorder that affects 2-15% of the world population. It is a heterogeneous neuropathology, it includes psychological, behavioral and physiological symptoms. Despite having several treatments for depression, they are not as effective and have many undesirable side effects. Therefore, it is necessary the development of new therapeutic strategies to improve current treatments. Therefore, open up doors to the use of plant medicines, which has already been used for thousands of years by various populations for different diseases. The Bauhinia variegata, popularly known as "pata-de-vaca", has beneficial health effects, such as anti-inflammatory activity, antidiabetic, antidiarrheal. In the present study, we investigated the antidepressant-like effect of the crude hydroethanolic extract of leaves of Bauhinia variegata in two predictive tests of antidepressant property, the tail suspension test (TST) and the forced swimming test (FST) in mice. Furthermore, the involvement of monoaminergic system in its antidepressant-like effect was investigated and the effect of extract on monoamine oxidase A (MAO-A) activity was also evaluated. The acute treatment with the extract of Bauhinia variegate (300 mg/kg, p.o.) significantly reduced the immobility time in the TST. Moreover, the repeated administration (once a day for 7 days) of the extract by p.o. route also produced an antidepressant-like effect in the TST (100 and 300 mg/kg) and FST (300 mg/kg).The pretreatment of mice with ketanserin (5 mg/kg, i.p. a preferential 5-HT2A receptor antagonist), prazosin (1 mg/kg, i.p. an α1-adrenoceptor antagonist), yohimbine (1 mg/kg, i.p. an α2-adrenoceptor antagonist), propranolol (2 mg/kg, i.p. a β-adrenoceptor antagonist), SCH23390 (0.05 mg/kg, i.p. a dopamine D1 receptor antagonist) or sulpiride (50 mg/kg, i.p. a dopamine D2 receptor antagonist) was able to reverse the anti-immobility effect of the extract (300 mg/kg, p.o) in TST. The combination of subeffective dose of fluoxetine (5 mg/kg, p.o.), imipramine (5 mg/kg, v.o.) or bupropion (5 mg/kg, v.o.) with a subffective dose of the extract (100 mg/kg) produced a synergistic antidepressant-like effect in the TST. The extract did not cause motor alteration in the open-field test at effective doses in both TST and FST. We also showed that the extract inhibited the MAO-A activity of mice brain in vitro. These results suggest that the extract from Bauhinia variegata present an antidepressanloke potential, which may be dependent on the monoaminergic system and its MAO-A inhibitory properties. / A depressão é um transtorno psiquiátrico que atinge 2-15% da população mundial. É uma neuropatologia heterogênea, pois inclui sintomas psicológicos, comportamentais e fisiológicos. Apesar de possuir diversos tratamentos para depressão, eles ainda não são tão efetivos e possuem muitos efeitos colaterais indesejáveis. Por isso, faz-se necessário o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas a fim de aperfeiçoar os tratamentos atuais. Diante disso, abrem-se possibilidades para o uso de plantas medicinas, uma vez que estas vem sendo utilizadas há milhares de anos por muitas populações para tratar diversas enfermidades. A Bauhinia variegata, conhecida popularmente como pata-de-vaca , possui efeitos benéficos à saúde, como: atividade anti-inflamatória, antidiabética, antidiarréica, entre outras. No presente estudo, foi investigado o efeito tipo-antidepressivo do extrato hidroetanólico bruto de folhas de Bauhinia variegata em dois testes preditivos de propriedade antidepressiva, o teste de suspensão pela cauda (TSC) e do teste do nado forçado (TNF) em camundongos machos adultos. Além disso, foi investigado o envolvimento do sistema monoaminérgico no efeito do extrato e sua atividade sobre a monoamina-oxidase A (MAO-A). O extrato bruto hidroetanólico foi administrado por via oral (vo) por gavagem. O tratamento agudo com o extrato de Bauhinia variegata (300 mg/kg) reduziu o tempo de imobilidade no TST. Além disso, a administração repetida (uma vez por dia durante 7 dias) do extrato também produziu um efeito tipo-antidepressivo no TSC (100 e 300 mg/kg) e TNF (300 mg/kg). O pré-tratamento de camundongos com cetanserina (5 mg/kg, ip, antagonista do receptor serotoninérgico 5-HT2A), prazosina (1 mg/kg, ip, antagonista α1-adrenérgico), ioimbina (1 mg/kg, ip, antagonista α2-adrenérgico), propranolol (2 mg/kg, ip, antagonista β-adrenérgico), SCH23390 (0,05 mg/kg, ip, antagonista do receptor dopaminérgico D1) ou sulpirida (50 mg/kg, ip, antagonista do receptor dopaminérgico D2) reverteu o efeito anti-imobilidade do extrato (300 mg/kg) no TSC. A combinação de doses sub-efetivas dos antidepressivos clássicos, fluoxetina (5 mg/kg, vo), imipramina (5 mg/kg vo) ou bupropiona (5 mg/kg, vo) com uma dose sub-efetiva do extrato (100 mg/kg) produziu um efeito antidepressivo sinérgico no TSC. O extrato não causou alteração locomotora no teste de campo aberto em doses eficazes, tanto no TSC como no TNF. Além disso, o extrato inibiu a atividade da MAO-A em preparações de mitocôndria encefálicas in vitro. Estes resultados sugerem que o extrato hidroetanólico bruto de folhas de Bauhinia variegata apresenta um potencial efeito tipo-antidepressivo, que pode ser dependente do sistema monoaminérgico.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Panulirus argus (Latreille, 1804) é uma das principais espécies de lagosta no Atlântico, sendo um dos maiores recursos pesqueiros do Atlântico Ocidental, onde apresenta um alto valor comercial. A forte explotação da espécie resulta em uma grande pressão sobre suas populações. Recentemente, foi descoberto que sob o binômio P. argus estão contidas duas espécies crípticas que ocorrem em alopatria, uma na região do Caribe e outra na costa brasileira. Esta tese tem como objetivo estudar como se estruturam geneticamente as populações dessas duas espécies, com o propósito de fornecer mais informações para a determinação de estoques e um correto manejo das espécies, e analisar os processos históricos evolutivos que moldaram suas histórias demográficas. Para tal, foram estudados dois marcadores mitocondriais (região controle e o gene da Citocromo Oxidase I) e loci de microssatélites de indivíduos de 7 regiões do Caribe (Florida, Bahamas, Turks e Caicos, Porto Rico, Cuba, Colômbia e Venezuela) e 11 estados do Brasil (Pará, Maranhão, Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Pernambuco, Alagoas, Bahia, Espírito Santo, Rio de Janeiro e São Paulo). Dentro de cada espécie foram observadas duas linhagens mitocondriais diferentes, que co-ocorriam, de maneira homogênea, ao longo de suas distribuições. Hipotetiso que essas linhagens foram formadas a partir de um evento de vicariância com contato secundário ou como consequência de um efeito gargalo seguido de expansão. As duas linhagens são evidentes nas sequências da região controle mitocondrial, mas no gene da COI foram evidentes apenas em P. cf. argus do Caribe. As linhagens do Brasil se separaram há aproximadamente 233 - 288 mil anos e cada uma sofreu expansão em tempos diferentes, a primeira se expandiu há 100 mil anos e a segunda linhagem há 50 mil anos. As linhagens do Caribe se separaram cerca de 1 milhão de anos atrás e possuem o mesmo tempo de expansão, 50 mil anos. Os microssatélites não revelaram subdivisão populacional para nenhuma das duas espécies, porém os marcadores, juntos, sugeriram um fluxo gênico diferenciado entre localidades expostas a diferentes correntes marítimas. Considerando que essas lagostas são intensamente explotadas, é importante ser cuidadoso no momento de definir estoques pesqueiros. Para a espécie do Brasil, dois estoques pesqueiros foram sugeridos, o primeiro do Pará à Bahia e o segundo do sul da Bahia a São Paulo. Para a espécie do Caribe, foi mantida e reforçada a hipótese de quatro estoques sugerida pela FAO (Norte, Sul, Centro-Norte e Centro-Sul). / Panulirus argus (Latreille, 1804) is one of the main lobster species in the Atlantic, and one of the largest fisheries in the western Atlantic, with a high commercial value. The heavy exploitation of the species results in much pressure on its populations. Recently, it was discovered that under the name P. argus there are two cryptic species that occur in allopatry, one in the Caribbean and the other on the coast of Brazil. This thesis studies the population genetic structure of those two species with the purpose of providing more information to delimitate stocks for fisheries management, and for understanding the historical processes that have shaped their evolutionary demographic histories. For this, we analysed two mitochondrial markers (control region and the Cytochrome Oxidase I gene) and microsatellite markers of individuals from 7 localities in the Caribbean (Florida, Bahamas, Turks and Caicos, Puerto Rico, Cuba, Colombia, and Venezuela) and 11 States of Brazil (Pará, Maranhão, Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Pernambuco, Alagoas, Bahia, Espírito Santo, Rio de Janeiro, and São Paulo). Within each species two different mitochondrial lineages were observed. They occurred throughout their distributions, and it is hypothesized that they were formed from a vicariance event with secondary contact or are the result of a genetic bottleneck followed by expansion. The lineages of P. cf. argus from Brazil were only observed in the mitochondrial control region and were separated approximately 233-288 thousand years ago, and each lineage underwent expansion at different times: the first expanded 100,000 years ago and the second 50,000 years ago. The lineages of the Caribbean species were found for the two mitochondrial markers. They were separated about 1 million years ago and have had the same expansion time, 50,000 years. Microsatellites revealed no population subdivision for either species, but the molecular markers together suggest a differential gene flow between localities exposed to different currents. Since these lobsters are heavily exploited, it is important to be conservative when defining their fishing stocks. For the species from Brazil, two fishing stocks are suggested, the first from Pará to Bahia States and the second from Southern Bahia to São Paulo State. For the species of the Caribbean, our data give support to the four stocks suggested by FAO (North, South, North Central and South Central).

Biocélulas a combustível (BFCs) são definidas como dispositivos bioeletroquímicos que utilizam componentes biológicos, como enzimas ou microrganismos, para converter energia química em energia elétrica. Neste estudo, reporta-se o desenvolvimento de um bioeletrodo composto por fibras flexíveis de carbono (FFC) modificadas com a enzima álcool desidrogenase (ADH), o qual foi utilizado juntamente com a levedura Saccharomyces cerevisiae , sendo enzima e microrganismos usados como biocatalisadores cooperativos para bioprodução e oxidação de etanol. A glicose é oxidada pelas células de levedura sob condições anaeróbias, e o etanol formado pela fermentação alcóolica é, em seguida, oxidado a acetaldeído pela enzima ADH. A oxidação de etanol pela ADH resulta ainda, na redução da molécula de nicotinamida adenina dinucleotídeo, NAD+ a NADH. Posteriormente, o NADH formado nessa reação é eletroquimicamente oxidado a NAD+ na superfície do bioeletrodo de FFC baseado em ADH (FFC-ADH). Avaliou-se a influência da temperatura e do pH na bioeletrocatálise de etanol pela ADH e a melhor resposta obtida foi em 40 ºC e pH 8,5. Além disso, obteve-se uma excelente correlação linear entre os valores de concentração de etanol e densidade de corrente, indicando que a resposta bioeletrocatalítica da ADH é diretamente proporcional à concentração de etanol produzido a partir da fermentação. O conceito de que microrganismos e enzimas podem trabalhar cooperativamente para produzir uma nova classe de bioeletrodos, foi introduzido nesse trabalho. Por fim, demonstrou-se, que o bioeletrodo cooperativo pode ser aplicado com sucesso em uma BFC, utilizando o biocátodo de difusão de gás contendo a enzima bilirrubina oxidase (BOx) imobilizada em sua superfície. / Biofuel cells (BFCs) are defined as bioelectrochemical devices that use biological components, such as enzymes or microorganisms, to convert chemical energy into electric energy. In this study, we report the development of a bioelectrode composed of flexible carbon fibers (FCF) modified with the enzyme alcohol dehydrogenase (ADH) together with Saccharomyces cerevisiae yeast, being enzyme and microorganisms used as cooperative biocatalysts for bioproduction and oxidation of ethanol. Glucose is oxidized by the yeast cells in anaerobic conditions, and ethanol is produced through alcoholic fermentation and then it is oxidized to acetaldehyde by the ADH enzyme. The ethanol oxidation by ADH also results in the reduction of the nicotinamide adenine dinucleotide molecule, NAD+ to NADH. Subsequently, the NADH produced in this reaction is electrochemically oxidized to NAD+ on the surface of the FCF bioelectrode based on ADH (FCF-ADH). The influence of temperature and pH on the bioelectrocatalysis of ethanol was evaluated and the best performance was found at 40 ºC and pH 8.5. Additionally, the results demonstrated an excellent linear correlation between the ethanol concentration and the current generated, which indicates that the bioelectrocatalytic response of ADH is directly proportional to concentration of ethanol produced from the fermentation. The present study has introduced the concept that microorganisms and enzymes can work cooperatively to produce a new class of bioelectrodes. Finally, it has been demonstrated that the cooperative bioelectrode can be applied successfully to BFC using a gas-diffusion biocathode containing the bilirubin oxidase enzyme (BOx) immobilized on its surface.