Entender como se originou a vida é um dos desafios propostos pela astrobiologia. Este trabalho busca compreender como argilas aniônicas do tipo hidróxidos duplos lamelares (LDH) interagem com alguns aminoácidos quando submetido a condições presentes no passado do nosso planeta. Para tanto, foi estudada a interação dos aminoácidos cisteína (cys), cistina (cyss) e ácido glutâmico (glu) com duas variações de LDHs: hidrotalcita, que consistem em um LDH de Mg e Al (LDHal), e as piroauritas, um LDH de Mg e Fe III (LDHfe). Os LDHs foram sintetizados com cada um dos três aminoácidos por coprecipitação (cop) e reconstrução (rec). Todos os compostos produzidos foram submetidos a irradiação com UV-C (254 nm), longa exposição à temperatura de 70 °C e ciclos de hidratação e dessecação a 70 °C, tentando simular condições próximas à Terra primitiva. Os resultados obtidos indicam que os aminoácidos estão presentes no espaço interlamelar dos LDHs. Sendo que os LDHfe e os LDHal_glu se mostraram mais inertes, não sofrendo variações significativas com as simulações prebióticas. Para os LDHal_cys ocorreu a formação de ligações do tipo S-S durante a síntese; a irradiação UV-C afetou de maneira distinta os LDHs cop e rec, sendo que apenas nos reconstruídos ocorreu a formação de SO4-2. A simulação de temperatura causou o rompimento das ligações S-S e a formação de ligações S-H, enquanto os ciclos de hidratação, ao que tudo indicam, acarretam a liberação da cisteína do meio interlamelar. Essas características presentes no LDHal_cys estão, em partes, também presentes para os LDHal_cyss. De maneira geral, os LDHs são eficientes na intercalação de aminoácidos e estáveis quanto à temperatura e, em alguns casos, a radiação UV-C. Desta forma os LDHs se mostram como um mineral que pode ter tido a sua importância na Terra prebiótica, sendo aptos a atuar na retenção de aminoácidos, resistência a algumas das condições presentes e com a possibilidade de liberar estas biomoléculas novamente no ambiente, tornando-as disponíveis para o aumento de complexidade química / Understanding how life originated is one of the challenges proposed by astrobiology. This work aims to understand how layered double hydroxides (LDH), a type of anionic clay, may interact with amino acids when submitted to conditions present in prebiotic Earth. It was studied the interaction between amino acids cysteine (cys), cystine (cyss) and glutamic acid (glu) with two LDHs variations: hydrotalcite, LDH of Mg and Al (LDHal), and pyroaurite, a LDH of Mg and Fe III (LDHfe). LDHs were synthesized with each of the three amino acids by coprecipitation (cop) and reconstruction (rec). All the LDHs produced were submitted to UV-C irradiation (254 nm), long exposure to the temperature of 70 °C and cycles of hydration and desiccation at 70 °C, trying to simulated the conditions presents in primordial Earth. The results indicate that amino acids are present in the interlayer region of LDHs. Since LDHfe and LDHal_glu were shown to be more inert, they did not undergo significant variations with the prebiotic simulations. For LDHal_cys the formation of S-S type bonds occurred during the synthesis; the UV-C irradiation differently affected the LDHs cop and rec, being that only in the reconstructed the formation of SO4-2 occurred. The temperature simulation induced breakage of the S-S bonds and formation of S-H bonds, whereas the hydration cycles leaded to the release of cysteine from the interlamellar space. These features present in LDHal_cys are, partially, also present for the LDHal_cyss. In general, LDHs are efficient in the intercalation of amino acids, stable in temperature and, in some cases, to UV-C radiation. In this manner, the LDHs may have been important minerals in the prebiotic Earth, being able to act in the retention of amino acids, resisting to some of the prevailing conditions and possibly releasing these biomolecules back into the environment, making them available for increasing chemical complexity

Esta tese se insere no contexto da química prebiótica, que estuda a evolução química que ocorreu antes do surgimento da vida na Terra. Tal área pertence ao ramo de pesquisa da Astrobiologia, que estuda o surgimento, a evolução, distribuição e futuro da vida na Terra ou em outro lugar do Universo. Dentre as várias hipóteses abordadas na química prebiótica, a hipótese mineral é foco de estudo deste trabalho, ou seja, se os minerais podem ter agido como preconcentradores ou protetores de moléculas biologicamente relevantes para a química prebiótica e como catalisadores de reações. A classe mineral de hidróxidos duplo lamelares (HDL) é estudada inicialmente considerando se sua síntese seria possível em um ambiente prebiótico. Desta forma, o HDL foi sintetizado por dois métodos de síntese (coprecipitação e reconstrução) e em quatro composições distintas de água do mar sintética, que mimetizam diferentes fases geológicas da Terra, os resultados mostraram a formação deste mineral em todas as composições de água do mar analisadas. Posteriormente, o estudo da interação de biomoléculas com HDL foi feito visando caracterizar se estas poderiam estar inseridas no espaço interlamelar deste mineral. O íon tiocianato, precursor de biomoléculas, e as bases nitrogenadas adenina, timina, e uracila mostraram-se presentes nas amostras de HDL sintetizadas pelos dois métodos, coprecipitação e reconstrução. As amostras foram caracterizadas por difratometria de raios X, análise termogravimétrica, análise elementar e por espectroscopia vibracional, Raman e no infravermelho. Embora os resultados iniciais indiquem que as biomoléculas possam estar interagindo com o mineral por adsorção e não necessariamente estejam intercaladas, estudos com lavagem das amostras com carbonato de sódio mostraram a troca iônica das biomoléculas pelo ânion inorgânico e sugerem que estas encontravam-se realmente no espaço interlamelar do mineral. Foram feitas então simulações de ambientes extremos nos sistemas HDL + biomoléculas para avaliar se a presença do mineral aumenta a estabilidade das biomoléculas frente a aquecimento, radiação UVC e radiação ionizante já que tais condições extremas estariam presentes na Terra primitiva / This thesis subject is related to prebiotic chemistry, which studies the chemical evolution that happened before the origin of life on Earth. This subject belongs to the Astrobiology research area, which studies the origin, evolution, distribution and future of life on Earth and elsewhere in the Universe. Among the many hypothesis that prebiotic chemistry encompass, the mineral hypothesis is the aim of this thesis, that is, if minerals could have had a role in preconcentrating and protecting molecules relevant to prebiotic chemistry, and also if they could have acted as catalists. The layered double hydroxide (LDH) minerals are studied and the first question is if they could have been synthetized in a prebiotic environment. Four different seawater compositions are analyzed, considering many geological periods of Earth, and two synthesis methods were studied: coprecipitation and reconstruction. The results showed that the LDHs are formed in all seawater types studied. Following these studies, we discuss whether biomolecules could be in the interlayer space of this mineral. Thiocyanate, a biomolecule precursor, and the nucleic acids adenine, thymine and uracil were present in the LDH samples synthetized either by coprecipitation and reconstruction, and they were characterized by X-Ray diffraction, thermogravimetric analysis, elemental analysis and by vibrational spectroscopy: IR and Raman. Although the preliminary results showed that the biomolecules are not necessarily intercalated, but may simply be adsorbed on the minerals, after washing with a sodium carbonate solution, the biomolecules were replaced by the inorganic anion, suggesting that the former was in fact intercalated in the mineral. Extreme conditions simulations were then performed on the LDH plus biomolecules systems to evaluate whether the mineral may act as a protector and stabilize the biomolecules when these were heated or irradiated with UV-C and ionizing radiation, since such scenarios would be common on early Earth

Entender como se originou a vida é um dos desafios propostos pela astrobiologia. Este trabalho busca compreender como argilas aniônicas do tipo hidróxidos duplos lamelares (LDH) interagem com alguns aminoácidos quando submetido a condições presentes no passado do nosso planeta. Para tanto, foi estudada a interação dos aminoácidos cisteína (cys), cistina (cyss) e ácido glutâmico (glu) com duas variações de LDHs: hidrotalcita, que consistem em um LDH de Mg e Al (LDHal), e as piroauritas, um LDH de Mg e Fe III (LDHfe). Os LDHs foram sintetizados com cada um dos três aminoácidos por coprecipitação (cop) e reconstrução (rec). Todos os compostos produzidos foram submetidos a irradiação com UV-C (254 nm), longa exposição à temperatura de 70 °C e ciclos de hidratação e dessecação a 70 °C, tentando simular condições próximas à Terra primitiva. Os resultados obtidos indicam que os aminoácidos estão presentes no espaço interlamelar dos LDHs. Sendo que os LDHfe e os LDHal_glu se mostraram mais inertes, não sofrendo variações significativas com as simulações prebióticas. Para os LDHal_cys ocorreu a formação de ligações do tipo S-S durante a síntese; a irradiação UV-C afetou de maneira distinta os LDHs cop e rec, sendo que apenas nos reconstruídos ocorreu a formação de SO4-2. A simulação de temperatura causou o rompimento das ligações S-S e a formação de ligações S-H, enquanto os ciclos de hidratação, ao que tudo indicam, acarretam a liberação da cisteína do meio interlamelar. Essas características presentes no LDHal_cys estão, em partes, também presentes para os LDHal_cyss. De maneira geral, os LDHs são eficientes na intercalação de aminoácidos e estáveis quanto à temperatura e, em alguns casos, a radiação UV-C. Desta forma os LDHs se mostram como um mineral que pode ter tido a sua importância na Terra prebiótica, sendo aptos a atuar na retenção de aminoácidos, resistência a algumas das condições presentes e com a possibilidade de liberar estas biomoléculas novamente no ambiente, tornando-as disponíveis para o aumento de complexidade química / Understanding how life originated is one of the challenges proposed by astrobiology. This work aims to understand how layered double hydroxides (LDH), a type of anionic clay, may interact with amino acids when submitted to conditions present in prebiotic Earth. It was studied the interaction between amino acids cysteine (cys), cystine (cyss) and glutamic acid (glu) with two LDHs variations: hydrotalcite, LDH of Mg and Al (LDHal), and pyroaurite, a LDH of Mg and Fe III (LDHfe). LDHs were synthesized with each of the three amino acids by coprecipitation (cop) and reconstruction (rec). All the LDHs produced were submitted to UV-C irradiation (254 nm), long exposure to the temperature of 70 °C and cycles of hydration and desiccation at 70 °C, trying to simulated the conditions presents in primordial Earth. The results indicate that amino acids are present in the interlayer region of LDHs. Since LDHfe and LDHal_glu were shown to be more inert, they did not undergo significant variations with the prebiotic simulations. For LDHal_cys the formation of S-S type bonds occurred during the synthesis; the UV-C irradiation differently affected the LDHs cop and rec, being that only in the reconstructed the formation of SO4-2 occurred. The temperature simulation induced breakage of the S-S bonds and formation of S-H bonds, whereas the hydration cycles leaded to the release of cysteine from the interlamellar space. These features present in LDHal_cys are, partially, also present for the LDHal_cyss. In general, LDHs are efficient in the intercalation of amino acids, stable in temperature and, in some cases, to UV-C radiation. In this manner, the LDHs may have been important minerals in the prebiotic Earth, being able to act in the retention of amino acids, resisting to some of the prevailing conditions and possibly releasing these biomolecules back into the environment, making them available for increasing chemical complexity

Bien que l'insulino-résistance soit une caractéristique connue de la maladie rénale chronique (MRC), les mécanismes impliqués sont encore mal compris. Le p-crésol est un produit toxique généré par la transformation de la tyrosine par la flore bactérienne intestinale. Son sulfoconjugué, le p-crésyl sulfate (PCS) a été identifié comme le principal métabolite circulant du p-crésol chez l'homme et est considéré comme une importante toxine urémique liée aux protéines. En effet, les concentrations de PCS sont corrélées de façon indépendante à la morbi-mortalité cardiovasculaire présente chez les patients ayant une MRC. Le but de cette étude est de déterminer le rôle du PCS dans l'insulino-résistance associée à la MRC. L'administration chronique de PCS (10mg/kg, deux fois par jour pendant 4 semaines) chez des souris ayant une fonction rénale normale induit une insulino-résistance ainsi qu'une perte de masse grasse et une redistribution ectopique de lipides dans le muscle et le foie (lipotoxicité), ce qui est observé chez les souris ayant une MRC. Le PCS perturbe la signalisation de l'insuline dans les muscles squelettiques des souris par l'activation des kinases ERK 1/2. L'incubation in vitro de myotubes C2C12 avec du PCS à des concentrations retrouvées (40 μg/ml) chez les patients ayant une MRC terminale induit également une insulino-résistance par le biais d'une activation directe d’ERK1/2. Le traitement de souris urémiques avec un prébiotique (arabino-xylo-oligosaccharide, AXOS) qui diminue la production intestinale de p-crésol et donc la concentration de PCS dans le sérum, améliore significativement les paramètres métaboliques. Ces données suggèrent que le PCS participe à l'insulino-résistance associée à la MRC. Du fait d’une faible élimination par les techniques conventionnelles de dialyse, des thérapeutiques alternatives tels que les prébiotiques, diminuant la production de PCS, pourraient diminuer la mortalité cardio-vasculaire associée à la MRC / Although insulin resistance is a well-documented feature of chronic kidney disease (CKD), the underlying mechanisms remain poorly understood. p-cresol is a toxic by product generated by transformation of tyrosine by intestinal microbiota. Its conjugate p-cresyl sulfate (PCS) is identified as the main circulating metabolite of p-cresol and a major protein bound uremic toxin. PCS is independently associated with mortality and cardiovascular disease in CKD patients. The aim of this study was to determine the role of PCS in CKD-associated insulin-resistance. Chronic administration of PCS (10mg/kg, twice daily for 4 weeks) in mice with normal kidney function triggered insulin resistance, fat mass loss and ectopic lipid redistribution in muscle and liver (lipotoxicity) mimicking those associated to CKD. PCS mice revealed altered insulin signaling in skeletal muscle through ERK1/2 activation. Exposition of C2C12 myotubes to PCS at CKD-relevant concentrations (40 μg/ml) caused insulin resistance, also through a direct activation of ERK1/2. Mouse models of surgically induced renal failure displayed insulin resistance and dyslipidemia, and treatment with a prebiotic (arabino-xylo-oligosaccharide) reducing p-cresol intestinal production and thus serum PCS, prevented these metabolic defects. These data suggest that although PCS is poorly removed by the common dialysis techniques, alternative therapeutic such prebiotics ttargeting of PCS may prevent metabolic abnormalities associated to end-stage renal disease

O objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar diferentes formulações de sorbets probióticos e simbióticos a base de polpa de juçara (Euterpe edulis), de modo a combinar os efeitos benéficos à saúde dos compostos fenólicos deste fruto com os benefícios dos probióticos e prebióticos. Para isso, foram utilizados os microrganismos L. acidophilus e L. paracasei e a fibra polidextrose, além da elaboração de uma amostra controle sem tais elementos para efeito de comparação. Primeiramente, a polpa de juçara pasteurizada utilizada na produção dos sorbets foi avaliada de acordo com suas características físico-químicas e seus compostos bioativos, tendo apresentado resultados adequados para o emprego na matriz alimentícia em questão. Em seguida, os sorbets foram caracterizados através de diversos parâmetros. Assim, a análise centesimal mostrou sorbets com alto índice de carboidratos e baixo valor calórico, enquanto os teores de sólidos solúveis apresentaram-se coerentes em todas as formulações analisadas. Os valores de overrun e densidade aparente relevaram que a incorporação de ar dos sorbets não foi tão elevada quanto de um sorvete lácteo, embora as amostras adicionadas de polidextrose - capaz de mimetizar as propriedades de corpo e espessamento da gordura - tenham obtido resultados mais próximos aos gelados tradicionais. Foram ainda mensurados os efeitos do armazenamento dos produtos a -18 °C durante 120 dias, através de avaliações de pH, coloração instrumental, estabilidade dos compostos fenólicos e antocianinas e viabilidade dos probióticos. O pH das amostras manteve-se constante durante todo o experimento, com valores entre 4,4 e 4,8, enquanto os parâmetros de coloração caracterizaram as amostras como vermelhas e apontaram tendência à perda de luminosidade. Já os polifenóis e antocianinas apresentaram teores elevados, decorrentes da adição da polpa de juçara, sem a ocorrência de degradação destes compostos ao longo da estocagem das amostras sob congelamento. As populações de ambos os microrganismos adicionados apresentaram-se estáveis em cerca de 8 log UFC/ g durante todo o período de armazenamento, o que corresponde a um resultado bastante satisfatório e superior ao recomendado pela legislação brasileira. Por outro lado, a sobrevivência in vitro de tais probióticos quando submetidos aos fluidos gastrointestinais não apresentou resultados adequados para a garantia da funcionalidade destes produtos, com queda de viabilidade superior a 4 ciclos logarítmicos. A aceitabilidade sensorial e intenção de compra apresentaram resultados positivos para todas as formulações, com maior aceitação das amostras probióticas em relação ao controle e menor interesse pelas amostras com adição de prebiótico. Tal resultado demonstra que a incorporação destas bactérias em sorbets de juçara é capaz de melhorar a qualidade do produto, enquanto a adição de polidextrose pode diminuir sua aceitabilidade nas condições empregadas. Em síntese, os sorbets elaborados apresentaram resultados satisfatórios, demonstrando a viabilidade na produção deste tipo de alimento funcional adicionado de probióticos, prebiótico e rico em polifenóis, sendo a combinação de tais elementos capaz de potencializar os efeitos benéficos destes compostos e trazer vantagens fundamentais à microbiota intestinal e à saúde de quem os consome. / This work aimed to develop and evaluate different formulations of probiotic and synbiotic jussara (Euterpe edulis) sorbets in order to combine the beneficial effects of the fenolic compounds of this fruit with the benefits of probiotics and prebiotics. For this, the microorganisms L. acidophilus and L. paracasei and the fiber polydextrose were used and a control sample without such elements was developed for comparison. First, the pasteurized jussara pulp used in the production of sorbets was evaluated according to its physicochemical characteristics and its bioactive compounds and the results obtained showed that it was appropriate for employment in the food matrix. Then, sorbets were characterized by various parameters. The centesimal composition showed high levels of carbohydrates and low caloric value, while the soluble solids content were consistent in all analyzed formulations. The overrun and apparent density values showed that the air incorporated into sorbets was not as high as a dairy ice cream, although the samples with polydextrose - able to mimic the body and thickening properties of fat - have obtained results closer to traditional ice cream. The effects of storage of the products at -18 ° C for 120 days were also measured by pH assessments, instrumental color, stability of phenolic compounds and anthocyanins and viability of probiotics. The pH of the samples remained constant throughout the experiment, with values between 4.4 and 4.8, while the color parameters characterized the samples as red and showed a tendency to lose brightness. The levels of polyphenols and anthocyanins were elevated as a result of the addition of jussara pulp, without degradation of these compounds during storage of samples under freezing. The populations of both added microorganisms were stable at about 8 log CFU/ g throughout the storage period, which is a very satisfactory result and better than the recommended by Brazilian legislation. On the other hand, in vitro survival of the probiotics through simulated gastrointestinal fluids did not present appropriate results to guarantee the functionality of these products, with decrease of viability higher than 4 log cycles. The sensory acceptability and purchase intent showed positive results for all formulations, with greater acceptance of probiotic samples compared to control and less interest in the samples with prebiotic. This result demonstrates that the incorporation of these bacteria in jussara sorbets is able to improve the quality of the product while the addition of polydextrose may decrease the acceptability in conditions employed. In short, sorbets showed satisfactory results, demonstrating the viability of production of functional food with addition of probiotics, prebiotics and rich in polyphenols. The combination of these elements can enhance the beneficial effects and bring fundamental benefits to intestinal microbiota and to health of those who consume them.

Desde o clássico experimento de Miller em 1953 evidenciando a formação de aminoácidos em condições de Terra primitiva, a química do período pré-biótico ainda é muito discutida. Cita-se, por exemplo, o papel da teoria sulfociânica, que descreve a origem de moléculas orgânicas a partir de compostos contendo enxofre, como o tiocianato de amônio (NH4SCN). Neste contexto, essa Tese aborda um estudo sobre a investigação do NH4SCN em condições pré-bióticas. Para isso, experimentos de oxidação eletroquímica e de irradiação ultravioleta (UV) em amostras contendo NH4SCN em diferentes condições experimentais foram conduzidos. Por eletroquímica acoplada à espectroscopia vibracional no infravermelho (FTIR in situ), identificou-se como o primeiro produto da oxidação do NH4SCN, o dímero tiocianogênio (SCN)2, que é um reconhecido precursor dos oligômeros do período pré-biótico. Em contrapartida, a irradiação UV do NH4SCN levou a formação de enxofre ortorrômbico (S8) e das bases nitrogenadas 4-(3H)-pirimidinona, citosina, purina e adenina, além de outras moléculas. Provavelmente, o cianeto de hidrogênio (HCN) é um dos precursores das biomoléculas supracitadas, contrariando uma possível rota via (SCN)2. Os resultados desse estudo também reforçam a hipótese de que não há formação direta de aminoácidos por irradiação do NH4SCN. Desta forma, propõe-se aqui que a formação dos blocos do DNA, as bases nitrogenadas, também possa ser inserida no contexto da teoria sulfociânica. / Since the classic Miller experiment in 1953 evidencing the amino acids formation under early Earth conditions, the chemistry of the prebiotic period is still very discussed. It is cited, for example, the role of sulfocyanic theory, which describes the origin of organic molecules from sulfur-containing compounds such as ammonium thiocyanate (NH4SCN). In this context, this thesis shows a study about the investigation of NH4SCN in prebiotic conditions. Thereby, experiments of electrochemical oxidation and ultraviolet (UV) irradiation were carried out with samples containing NH4SCN in different experimental conditions. By using electrochemistry coupled to Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR in situ), the dimer thiocyanogen (SCN)2 was identified as the first oxidation product of NH4SCN, which is a recognized precursor of the oligomers from prebiotic period. In counterpart, UV irradiation of the NH4SCN led to the formation of orthorhombic sulfur (S8) and the nitrogenous bases 4-(3H)-pyrimidinone, cytosine, adenine and purine, besides other molecules. Probably, hydrogen cyanide (HCN) is one of the precursors of the biomolecules abovementioned, contradicting a possible route via (SCN)2. The results of this study also reinforce the hypothesis that there is no direct formation of amino acids by irradiation of NH4SCN. Thus, it is proposed here that the formation of DNA blocks, the nitrogenous bases, can also be inserted in the context of sulfocyanic theory.

Alzheimer’s disease (AD) is the most common form of dementia and a growing disease burden that has seen pharmacological interventions primarily fail. Instead, it has been suggested that preventative measures such as a healthy diet may be the best way in preventing AD. Prebiotics are one such potential measure and are fermented into metabolites by the gut microbiota and acting as gut-brain axis components, beneficially impact the brain. However, the impact of prebiotics in AD prevention is unknown. Here we show that the prebiotic inulin increased multiple gut-brain axis components such as scyllo-inositol and short chain fatty acids in the gut, periphery, and in the case of scyllo-inositol, the brain. We found in E3FAD and E4FAD mice fed either a prebiotic or control diet for 4-months, that the consumption of the prebiotic inulin can beneficially alter the gut microbiota, modulate metabolic function, and dramatically increase scyllo-inositol in the brain. This suggests that the consumption of prebiotics can beneficially impact the brain by enhancing metabolism, helping to decrease AD risk factors.

La région fos de la souche d’Escherichia coli pathogène aviaire BEN2908 permet le métabolisme des fructanes, des prébiotiques largement utilisés en alimentation humaine et animale. Ce métabolisme contribue à l’implantation de BEN2908 dans son réservoir, l’intestin. La région fos, située au sein de l’îlot génomique AGI-3, est composée de 6 gènes codant pour un transporteur de sucre et des enzymes impliquées dans le métabolisme des fructanes, et d’un gène transcrit de façon divergente codant pour FosR, un régulateur transcriptionnel de la famille LacI/GalR. Nous avons montré que l’expression des gènes fos est réprimée par FosR, contrôlée par la répression catabolique et induite en présence de fructanes. FosR se lie à 2 séquences opératrices de la région promotrice de l’opéron fos et cette liaison est inhibée en présence de fructanes, surtout par le 1-kestose. La région fos confère un avantage de croissance en présence de contenu cæcal et contribue à la colonisation des cæca in vivo. De plus, AGI-3 est mobile et transférable, ce qui suggère une possible diffusion du métabolisme des fructanes au sein de l’espèce E. coli. / The fos region of the avian pathogenic Escherichia coli strain BEN2908 is involved in fructan metabolism, prebiotics widely used commercially in food products for both humans and animals. This metabolism contributes to the establishment of BEN2908 in its reservoir, the intestine. The fos region, located within the genomic island AGI-3, is composed of six genes encoding a sugar transporter and enzymes involved in fructan metabolism, and of a divergently transcribed gene encoding a transcriptional regulator, FosR, belonging to the LacI/GalR family. We demonstrated that the expression of fos genes is repressed by FosR, controlled by catabolite repression and induced in the presence of fructans. FosR binds to two operator sequences of the fos operon promoter region. This binding to DNA is inhibited in the presence of fructans, especially by 1-kestose. The fos region strongly benefits growth on cecal content and colonization of the ceca in vivo. Moreover, AGI-3 is mobile and transferable, suggesting a possible dissemination of fructan metabolism within the species E. coli.

The aim of this study was to investigate the viability of Bifidobacterium lactis microorganism as probiotic when applied to pate chicken storage for period of 42 days. The chicken pate was prepared in the laboratory of meat processing of the UFSM Polytechnic College, according to the formulation provided by local industry. A portion of this mass of pate was enriched with unripe banana flour (Musa spp.) constituting a symbiotic food. The culture used was probiotic strain Bifidobacterium lactis 420 (B420), acquired by Danisco do Brasil Ltda. Two different inoculants were made in order to reach the expected final concentration of Log 106 UFC.g-1 and 108 UFC.g-1. Preliminary tests of microorganism resistence at different temperatures in the chicken pate were performed in order to establish the best temperature for the inoculation. The strain of microorganism was tested against different concentrations of NaCl (1.0%, 1.5% and 2.0%) and NaNO2 (150 ppm, 200 ppm and 250 ppm). It was resistant to all tests, including when combined concentrations of these values, but it showing increased sensitivity with increasing concentration. The product developed was evaluated by physical-chemical properties ( proximate composition and TBARS), microbiologic (coliforms at 45ºC, Clostridium perfringens, Staphylococcus coagulase positive, Salmonella sp.) and sensory (color, aroma, flavor and texture). It was found that the product reached all the requirements established by Brazilian legislation regarding chemical composition and microbiological standards. Taking into account the previsions of Brazilian law that establishes the minimum amount of viable probiotic bacteria, in the product ready for consumption, is between 108 to 109 colony forming units, the Bifidobacterium lactis was considered a good probiotic for chicken pate for a period of 21 days only, period is too short considering the shelf-life of the traditional chicken pate, which can reach up to 90 days of refrigerated storage. The determination of lipid oxidation (TBARS) showed that treatments 2 and 3 with the addition of the probiotic microorganism in a concentration of 108 UFC.g-1 obtained more satisfactory results when compared to the control and treatment of an added 106.UFC.g-1 of the probiotic, suggesting that the probiotic microorganisms in certain concentrations have a positive influence on the oxidation of lipids in the chicken pate, putting a "protective effect". Treatments with Bifidobacterium lactis had a good sensory acceptance in attributes, with the exception of treatment 3, which was added unripe banana flour, which changed the color and texture of the product but also impaired the development of Bifidobacterium lactis . In this study, it was found that treatment with the addition of probiotic micro-organism concentration of 108 UFC.g-1 was the best satisfied the initial goals as far as the viability of the probiotic lipídica oxidation stabilization. Althoug of a shelf-life minor, it can be seen that there is the feasibility of the probiotic Bifidobacterium lactis organism in meat products such as cooked chicken pate, which has the acceptance by consumers and can serve as an alternative development of meat products with functional properties. / O objetivo do presente trabalho foi estudar a viabilidade como probiótico do microrganismo Bifidobacterium lactis quando aplicado em patê de frango durante o período de armazenamento de 42 dias. O patê de frango foi elaborado no laboratório de processamento de carnes do Colégio Politécnico da UFSM, de acordo com a formulação fornecida pela indústria local. Uma parte dessa massa de patê foi enriquecida com farinha de banana verde (Musa spp.) constituindo um alimento simbiótico. A cultura utilizada foi a cepa probiótica Bifidobacterium lactis 420 (B420), adquirada através da Danisco do Brasil Ltda. Foram feitos dois inóculos diferentes visando atingir as concentrações finais de Log 106 UFC.g-1 e 108 UFC.g-1 . Testes preliminares de resistência do microrganismo a diferentes temperaturas no patê de frango foram realizados com o intuito de estabelecer a melhor temperatura para a inoculação. A linhagem do microrganismo foi testada frente à diferentes concentrações de NaCl ( 1% , 1,5 % e 2% ) e NaNO2 (150 ppm, 200 ppm, e 250 ppm) , sendo resistentes em todos os testes, inclusive quando em concentrações combinadas desses valores, porém demonstrando aumento da sensibilidade com o aumento da concentração. O patê de frango foi avaliado através de análises físico-químicas (composição centesimal e TBARS), microbiológicas (contagem de Bifidobacterium lactis, Coliformes a 45ºC, Clostridium perfringens, Staphylococcus coagulase positiva, Salmonella sp.) e sensoriais (cor, aroma, sabor e textura). Verificou-se que o produto atendeu os requisitos estabelecidos pela legislação brasileira quanto a composição centesimal e padrões microbiológicos. Levando em consideração os preceitos da legislação brasileira para alimentos funcionais que estabelece que a quantidade mínima de bactérias probióticas viáveis no produto pronto para consumo deve estar situada entre 108 a 109 Unidades Formadoras de Colônias (UFC), constatou-se que o Bifidobacterium lactis foi considerado com uma boa viabilidade como probiótico no patê de frango até o 21º dia de armazenamento, período muito curto. A determinação da oxidação lipídica (TBARS) mostrou que os tratamentos 2 e 3 com adição do microrganismo probiótico na concentração 108 UFC.g-1 obtiveram resultados mais satisfatórios quando comparados ao controle e o tratamento 1 adicionado de 106 UFC.g-1 do probiótico, sugerindo que os microrganismos probióticos em determinado nível de concentração apresentam uma influência positiva quanto à oxidação dos lipídios no patê de frango, exercendo um ―efeito protetor‖. Os tratamentos com Bifidobacterium lactis obtiveram uma boa aceitação sensorial nos atributos avaliados, com exceção do tratamento 3 , que foi adicionado de farinha de banana verde, a qual modificou a cor e a textura do produto como também prejudicou o desenvolvimento do Bifidobacterium lactis.. Neste estudo, verificou-se que o tratamento com adição do microrganismo probiótico na concentração de 108 UFC.g-1 foi o que melhor atendeu aos objetivos iniciais, tanto na viabilidade do probiótico como na estabilização da oxidação lipídica.Embora com um período de vida útil menor , pode-se observar que existe a viabilidade de aplicação do microrganismo probiótico Bifidobacterium lactis em produtos cárneos cozidos como o patê de frango, que possui aceitação pelo consumidor, podendo servir como alternativa no desenvolvimento de produtos cárneos com propriedades funcionais.

El origen de la vida en la Tierra es una de las preguntas más difíciles presentadas a la ciencia. En los últimos 60 años, ha habido un progreso considerable en entender cómo moléculas relativamente sencillas, que son relevantes para la vida, pueden ser generadas espontáneamente o pueden llegar a la Tierra desde el espacio. Además, los análisis de la evolución de la historia de ácidos nucleicos, los cuales almacenan la información genética, apuntan a un ancestro común universal ya extinto. Los estudios del origen de la vida ofrecen muchas pistas que apuntan hacia un origen común, quizás no solo en el Tierra sino también en algún otro punto del sistema solar. Debido al largo tiempo transcurrido desde que la Tierra empezó a albergar vida, las pistas más antiguas de los primeros organismos se han perdido. Es muy poco probable encontrar exactamente cómo fue este primer organismo. Sin embargo, en los últimos años la biología sintética ha logrado progresar mucho en la modificación de biomoléculas, en particular, los ácidos nucleicos. Es posible que pronto podamos construir y comprender un sistema minimalista en el cual las moléculas puedan copiarse a sí mismas dentro de una célula rudimentaria. El estudio de un sistema así podría permitirnos develar el origen de los primeros organismos. / The origin of life on Earth is one of the most challenging questions in science. In the last 60 years, considerable progress has been made in understanding how simple molecules relevant to life can be generated spontaneously or are known to arrive to Earth from space. Additionally, analysis of the evolution history of nucleic acids, which are the repository of genetic information, points to a now extinct, universal common ancestor for all life on Earth. The studies of the origin of life offer many clues towards a common origin, perhaps not just on Earth but somewhere else in the solar system. However due to the length of time that the Earth has harbored life, the oldest clues of the first organisms are mostly gone. It is unlikely to find exactly what this first organism was like. Nevertheless, in the last few years, synthetic biology has made remarkable progress at modifying biomolecules, particularly nucleic acids. It is possible that soon we will be able to construct and understand a minimalistic system in which molecules can copy themselves in a protocell. The study of such systems could shed light into the origin of the first organisms.