Cloning, expression and antifungal effect of the recombinant chitinase from Streptomyces sampsonii KJ40 / Clonagem, expressão e efeito antifúngico da quitinase recombinante de Streptomyces sampsonii KJ40

ABSTRACT: Streptomyces sampsonii is a kind of biocontrol bacterium with antifungal effects, and chitinase is one of the main antifungal substances. To improve and further study the structure and function of the chitinase gene of S. sampsonii, we amplified the target fragment by PCR, ligated the fragment to the expression vector pET-32a, introduced the resulting plasmid into Escherichia coli BL21 (DE3) and induced expression of the chitinase. Then, the recombinant chitinase was purified by is-labelled protein micro purification kit. A chitinase gene, Sschi61, was cloned from the genome and expressed in a prokaryote. The antifungal effect of the recombinant protein was also studied. Finally, the chitinase gene Sschi61 with a length of 1755 bp was obtained, and the expression of the 82 kDa recombinant chitinase was induced in E. coli by IPTG. The recombinant chitinase could inhibit the black spot pathogen of Eucommia ulmoides (Pestalotiopsis trachicarpicola). After the hyphae of the pathogen of black spot of Eucommia ulmoides (Pestalotiopsis trachicarpicola) were soaked with recombinant chitinase, the hyphae cells expanded, broke, and dissolved.

RESUMO: Streptomyces sampsonii é uma espécie de bactéria de biocontrole com efeitos antifúngicos, sendo a quitinase uma das principais substâncias desse tipo. Para melhorar e estudar mais a estrutura e função do gene da quitinase de S. sampsonii, amplificamos o fragmento alvo por PCR, ligamos o fragmento ao vetor de expressão pET-32a, introduzimos o plasmídeo resultante em Escherichia coli BL21 (DE3) e induzimos expressão da quitinase. Em seguida, a quitinase recombinante foi purificada pelo kit de micropurificação de proteína marcada. Um gene da quitinase, Sschi61, foi clonado do genoma e expresso em um procarioto. O efeito antifúngico da proteína recombinante também foi estudado. Finalmente, o gene da quitinase Sschi61 foi obtido, contando comprimento de 1755 pb, e a expressão da quitinase recombinante de 82 kDa foi induzida em E. coli por IPTG. A quitinase recombinante pode inibir o patógeno da mancha preta de Eucommia ulmoides (Pestalotiopsis trachicarpicola). Após as hifas do patógeno da mancha preta de Eucommia ulmoides (Pestalotiopsis trachicarpicola) serem embebidas com quitinase recombinante, as células das hifas se expandiram, quebraram e se dissolveram.

Cloning, expression and antifungal effect of the recombinant chitinase from Streptomyces sampsonii KJ4 / Clonagem, expressão e efeito antifúngico da quitinase recombinante de Streptomyces sampsonii KJ40

Streptomyces sampsonii is a kind of biocontrol bacterium with antifungal effects, and chitinase is one of the main antifungal substances. To improve and further study the structure and function of the chitinase gene of S. sampsonii, we amplified the target fragment by PCR, ligated the fragment to the expression vector pET-32a, introduced the resulting plasmid into Escherichia coli BL21 (DE3) and induced expression of the chitinase. Then, the recombinant chitinase was purified by is-labelled protein micro purification kit. A chitinase gene, Sschi61, was cloned from the genome and expressed in a prokaryote. The antifungal effect of the recombinant protein was also studied. Finally, the chitinase gene Sschi61 with a length of 1755 bp was obtained, and the expression of the 82 kDa recombinant chitinase was induced in E. coli by IPTG. The recombinant chitinase could inhibit the black spot pathogen of Eucommia ulmoides (Pestalotiopsis trachicarpicola). After the hyphae of the pathogen of black spot of Eucommia ulmoides (Pestalotiopsis trachicarpicola) were soaked with recombinant chitinase, the hyphae cells expanded, broke, and dissolved.

Streptomyces sampsonii é uma espécie de bactéria de biocontrole com efeitos antifúngicos, sendo a quitinase uma das principais substâncias desse tipo. Para melhorar e estudar mais a estrutura e função do gene da quitinase de S. sampsonii, amplificamos o fragmento alvo por PCR, ligamos o fragmento ao vetor de expressão pET-32a, introduzimos o plasmídeo resultante em Escherichia coli BL21 (DE3) e induzimos expressão da quitinase. Em seguida, a quitinase recombinante foi purificada pelo kit de micropurificação de proteína marcada. Um gene da quitinase, Sschi61, foi clonado do genoma e expresso em um procarioto. O efeito antifúngico da proteína recombinante também foi estudado. Finalmente, o gene da quitinase Sschi61 foi obtido, contando comprimento de 1755 pb, e a expressão da quitinase recombinante de 82 kDa foi induzida em E. coli por IPTG. A quitinase recombinante pode inibir o patógeno da mancha preta de Eucommia ulmoides (Pestalotiopsis trachicarpicola). Após as hifas do patógeno da mancha preta de Eucommia ulmoides (Pestalotiopsis trachicarpicola) serem embebidas com quitinase recombinante, as células das hifas se expandiram, quebraram e se dissolveram.

Escherichia coli expression and characterization of -amylase from Geobacillus thermodenitrificans DSM-465

Abstract Alpha amylase, catalyzing the hydrolysis of starch is a ubiquitous enzyme with tremendous industrial applications. A 1698 bp gene coding for 565 amino acid amylase was PCR amplified from Geobacillus thermodenitrificans DSM-465, cloned in pET21a (+) plasmid, expressed in BL21 (DE3) strain of E. coli and characterized. The recombinant enzyme exhibited molecular weight of 63 kDa, optimum pH 8, optimum temperature 70°C, and KM value of 157.7µM. On pilot scale, the purified enzyme efficiently removed up to 95% starch from the cotton fabric indicating its desizing ability at high temperature. 3D model of enzyme built by Raptor-X and validated by Ramachandran plot appeared as a monomer having 31% -helices, 15% -sheets, and 52% loops. Docking studies have shown the best binding affinity of enzyme with amylopectin (G -10.59). According to our results, Asp 232, Glu274, Arg448, Glu385, Asp34, Asn276, and Arg175 constitute the potential active site of enzyme.

Resumo A alfa-amilase, que catalisa a hidrólise do amido, é uma enzima ubíqua com imensas aplicações industriais. Um gene de 1698 pb que codifica a amilase de 565 aminoácidos foi amplificado por PCR, a partir de Geobacillus thermodenitrificans DSM-465, clonado no plasmídeo pET21a (+), expresso na cepa BL21 (DE3) de E. coli e caracterizado. A enzima recombinante exibiu peso molecular de 63 kDa, pH ótimo igual a 8, temperatura ótima de 70° C e valor KM de 157,7 µM. Em escala piloto, a enzima purificada removeu com eficiência até 95% de amido do tecido de algodão, indicando sua capacidade de desengomagem em alta temperatura. O modelo 3D da enzima construída por Raptor-X e validada por Ramachandran plot apareceu como um monômero com 31% de hélices alfa, 15% de folhas beta e 52% de loops. Os estudos de docking mostraram melhor afinidade de ligação da enzima com amilopectina (G: - 10,59). De acordo com nossos resultados, Asp 232, Glu274, Arg448, Glu385, Asp34, Asn276 e Arg175 constituem o sítio ativo potencial da enzima.

Studies on the recombinant production and anticancer activity of thermostable L- asparaginase I from Pyrococcus abyssi

Abstract L-Asparaginase catalysing the breakdown of L-Asparagine to L-Aspartate and ammonia is an enzyme of therapeutic importance in the treatment of cancer, especially the lymphomas and leukaemia. The present study describes the recombinant production, properties and anticancer potential of enzyme from a hyperthermophilic archaeon Pyrococcus abyssi. There are two genes coding for asparaginase in the genome of this organism. A 918 bp gene encoding 305 amino acids was PCR amplified and cloned in BL21 (DE3) strain of E. coli using pET28a (+) plasmid. The production of recombinant enzyme was induced under 0.5mM IPTG, purified by selective heat denaturation and ion exchange chromatography. Purified enzyme was analyzed for kinetics, in silico structure and anticancer properties. The recombinant enzyme has shown a molecular weight of 33 kDa, specific activity of 1175 U/mg, KM value 2.05mM, optimum temperature and pH 80°C and 8 respectively. No detectable enzyme activity found when L-Glutamine was used as the substrate. In silico studies have shown that the enzyme exists as a homodimer having Arg11, Ala87, Thr110, His112, Gln142, Leu172, and Lys232 being the putative active site residues. The free energy change calculated by molecular docking studies of enzyme and substrate was found as G 4.5 kJ/mole indicating the affinity of enzyme with the substrate. IC50 values of 5U/mL to 7.5U/mL were determined for FB, caco2 cells and HepG2 cells. A calculated amount of enzyme (5U/mL) exhibited 78% to 55% growth inhibition of caco2 and HepG2 cells. In conclusion, the recombinant enzyme produced and characterized in the present study offers a good candidate for the treatment of cancer. The procedures adopted in the present study can be prolonged for in vivo studies.

Resumo A L-asparaginase, que catalisa a degradação da L-asparagina em L-aspartato e amônia, é uma enzima de importância terapêutica no tratamento do câncer, especialmente dos linfomas e da leucemia. O presente estudo descreve a produção recombinante, propriedades e potencial anticancerígeno da enzima de Pyrococcus abyssi, um archaeon hipertermofílico. Existem dois genes que codificam para a asparaginase no genoma desse organismo. Um gene de 918 bp, que codifica 305 aminoácidos, foi amplificado por PCR e clonado na cepa BL21 (DE3) de E. coli usando o plasmídeo pET28a (+). A produção da enzima recombinante foi induzida sob 0,5mM de IPTG, purificada por desnaturação seletiva por calor e cromatografia de troca iônica. A enzima purificada foi analisada quanto à cinética, estrutura in silico e propriedades anticancerígenas. A enzima recombinante apresentou peso molecular de 33 kDa, atividade específica de 1.175 U / mg, valor de KM 2,05 mM, temperatura ótima de 80º C e pH 8. Nenhuma atividade enzimática detectável foi encontrada quando a L-glutamina foi usada como substrato. Estudos in silico mostraram que a enzima existe como um homodímero, com Arg11, Ala87, Thr110, His112, Gln142, Leu172 e Lys232 sendo os resíduos do local ativo putativo. A mudança de energia livre calculada por estudos de docking molecular da enzima e do substrato foi encontrada como G 4,5 kJ / mol, indicando a afinidade da enzima com o substrato. Valores de IC50 de 5U / mL a 7,5U / mL foram determinados para células FB, células caco2 e células HepG2. Uma quantidade de enzima (5U / mL) apresentou inibição de crescimento de 78% a 55% das células caco2 e HepG2, respectivamente. Em conclusão, a enzima recombinante produzida e caracterizada no presente estudo é uma boa possibilidade para o tratamento do câncer. Os procedimentos adotados na presente pesquisa podem ser aplicados para estudos in vivo.

Resistance of acetylated Jacaranda copaia wood to termites and decaying fungi attack / Resistência da madeira acetilada de Jacaranda copaia ao ataque de cupins e fungos apodrecedores

The natural durability of the wood is essential for the definition of its use, and this property can be enhanced with the proper chemical treatment of the wood. Thus, the objective of this study was to evaluate the resistance to termites and decay fungi of Jacaranda copaia wood chemically modified through acetylation. Five experimental treatments were assessed: acetylation for 2, 4, 6 and 8 hours and a control (non-acetylated). The acetylation was carried out by immersing wood samples in acetic anhydride at 90 °C. Acetylated and control samples were subjected to the action of xylophagous termites (Nasutitermes sp.) and decaying fungi (Gloeophyllum trabeum and Trametes versicolor). The acetylation process significantly increased the resistance of Jacaranda copaia wood to the attack of the xylophagous organisms. There was no mass loss after exposure to termites of the wood in any of the acetylation treatments, while in the control wood, mass loss was 9.5%. Regarding the decaying fungi, mass loss occurred in all treatments. Acetylation for 6 and 8 hours were the most efficient chemical treatments, increasing the resistance class of the Jacaranda copaia wood to highly resistant.(AU)

A durabilidade natural da madeira é essencial para a definição de seu uso, e essa propriedade pode ser potencializada com o tratamento químico adequado da madeira. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a resistência da madeira de Jacaranda copaia modificada quimicamente por acetilação a cupins e fungos apodrecedores. Cinco tratamentos experimentais foram avaliados: acetilação por 2, 4, 6 e 8 horas e um controle (não acetilado). A acetilação foi realizada por imersão das amostras de madeira em anidrido acético a 90°C. Amostras acetiladas e controle foram submetidas à ação de cupins xilófagos (Nasutitermes sp.) e fungos apodrecedores (Gloeophyllum trabeum e Trametes versicolor). O processo de acetilação aumentou significativamente a resistência da madeira de Jacaranda copaia ao ataque dos organismos xilófagos. Não houve perda de massa após exposição aos cupins da madeira em nenhum dos tratamentos de acetilação, enquanto na madeira controle a perda de massa foi de 9,5%. Em relação aos fungos em decomposição, ocorreu perda de massa em todos os tratamentos. Os tratamentos químicos mais eficientes foram os de acetilação por 6 e 8 horas, elevando a classe de resistência da madeira de Jacaranda copaia para altamente resistente.(AU)

Escherichia coli expression and characterization of alfa-amylase from Geobacillus thermodenitrificans DSM-465 / Expressão e caracterização de Escherichia coli de alfa-amilase de Geobacillus thermodenitrificans DSM-465

Alpha amylase, catalyzing the hydrolysis of starch is a ubiquitous enzyme with tremendous industrial applications. A 1698 bp gene coding for 565 amino acid amylase was PCR amplified from Geobacillus thermodenitrificans DSM-465, cloned in pET21a (+) plasmid, expressed in BL21 (DE3) strain of E. coli and characterized. The recombinant enzyme exhibited molecular weight of 63 kDa, optimum pH 8, optimum temperature 70°C, and KM value of 157.7µM. On pilot scale, the purified enzyme efficiently removed up to 95% starch from the cotton fabric indicating its desizing ability at high temperature. 3D model of enzyme built by Raptor-X and validated by Ramachandran plot appeared as a monomer having 31% α-helices, 15% β-sheets, and 52% loops. Docking studies have shown the best binding affinity of enzyme with amylopectin (∆G -10.59). According to our results, Asp 232, Glu274, Arg448, Glu385, Asp34, Asn276, and Arg175 constitute the potential active site of enzyme.

A alfa-amilase, que catalisa a hidrólise do amido, é uma enzima ubíqua com imensas aplicações industriais. Um gene de 1698 pb que codifica a amilase de 565 aminoácidos foi amplificado por PCR, a partir de Geobacillus thermodenitrificans DSM-465, clonado no plasmídeo pET21a (+), expresso na cepa BL21 (DE3) de E. coli e caracterizado. A enzima recombinante exibiu peso molecular de 63 kDa, pH ótimo igual a 8, temperatura ótima de 70° C e valor KM de 157,7 µM. Em escala piloto, a enzima purificada removeu com eficiência até 95% de amido do tecido de algodão, indicando sua capacidade de desengomagem em alta temperatura. O modelo 3D da enzima construída por Raptor-X e validada por Ramachandran plot apareceu como um monômero com 31% de hélices alfa, 15% de folhas beta e 52% de loops. Os estudos de docking mostraram melhor afinidade de ligação da enzima com amilopectina (∆G: - 10,59). De acordo com nossos resultados, Asp 232, Glu274, Arg448, Glu385, Asp34, Asn276 e Arg175 constituem o sítio ativo potencial da enzima.

Studies on the recombinant production and anticancer activity of thermostable L- asparaginase I from Pyrococcus abyssi / Estudos sobre a produção recombinante e atividade anticancerígena da L asparaginase I termoestável de Pyrococcus abyssi

L-Asparaginase catalysing the breakdown of L-Asparagine to L-Aspartate and ammonia is an enzyme of therapeutic importance in the treatment of cancer, especially the lymphomas and leukaemia. The present study describes the recombinant production, properties and anticancer potential of enzyme from a hyperthermophilic archaeon Pyrococcus abyssi. There are two genes coding for asparaginase in the genome of this organism. A 918 bp gene encoding 305 amino acids was PCR amplified and cloned in BL21 (DE3) strain of E. coli using pET28a (+) plasmid. The production of recombinant enzyme was induced under 0.5mM IPTG, purified by selective heat denaturation and ion exchange chromatography. Purified enzyme was analyzed for kinetics, in silico structure and anticancer properties. The recombinant enzyme has shown a molecular weight of 33 kDa, specific activity of 1175 U/mg, KM value 2.05mM, optimum temperature and pH 80°C and 8 respectively. No detectable enzyme activity found when L-Glutamine was used as the substrate. In silico studies have shown that the enzyme exists as a homodimer having Arg11, Ala87, Thr110, His112, Gln142, Leu172, and Lys232 being the putative active site residues. The free energy change calculated by molecular docking studies of enzyme and substrate was found as ∆G – 4.5 kJ/mole indicating the affinity of enzyme with the substrate. IC50 values of 5U/mL to 7.5U/mL were determined for FB, caco2 cells and HepG2 cells. A calculated amount of enzyme (5U/mL) exhibited 78% to 55% growth inhibition of caco2 and HepG2 cells. In conclusion, the recombinant enzyme produced and characterized in the present study offers a good candidate for the treatment of cancer. The procedures adopted in the present study can be prolonged for in vivo studies.

A L-asparaginase, que catalisa a degradação da L-asparagina em L-aspartato e amônia, é uma enzima de importância terapêutica no tratamento do câncer, especialmente dos linfomas e da leucemia. O presente estudo descreve a produção recombinante, propriedades e potencial anticancerígeno da enzima de Pyrococcus abyssi, um archaeon hipertermofílico. Existem dois genes que codificam para a asparaginase no genoma desse organismo. Um gene de 918 bp, que codifica 305 aminoácidos, foi amplificado por PCR e clonado na cepa BL21 (DE3) de E. coli usando o plasmídeo pET28a (+). A produção da enzima recombinante foi induzida sob 0,5mM de IPTG, purificada por desnaturação seletiva por calor e cromatografia de troca iônica. A enzima purificada foi analisada quanto à cinética, estrutura in silico e propriedades anticancerígenas. A enzima recombinante apresentou peso molecular de 33 kDa, atividade específica de 1.175 U / mg, valor de KM 2,05 mM, temperatura ótima de 80º C e pH 8. Nenhuma atividade enzimática detectável foi encontrada quando a L-glutamina foi usada como substrato. Estudos in silico mostraram que a enzima existe como um homodímero, com Arg11, Ala87, Thr110, His112, Gln142, Leu172 e Lys232 sendo os resíduos do local ativo putativo. A mudança de energia livre calculada por estudos de docking molecular da enzima e do substrato foi encontrada como ∆G – 4,5 kJ / mol, indicando a afinidade da enzima com o substrato. Valores de IC50 de 5U / mL a 7,5U / mL foram determinados para células FB, células caco2 e células HepG2. Uma quantidade de enzima (5U / mL) apresentou inibição de crescimento de 78% a 55% das células caco2 e HepG2, respectivamente. Em conclusão, a enzima recombinante produzida e caracterizada no presente estudo é uma boa possibilidade para o tratamento do câncer. Os procedimentos adotados na presente pesquisa podem ser aplicados para estudos in vivo.

Escherichia coli expression and characterization of alfa-amylase from Geobacillus thermodenitrificans DSM-465 / Expressão e caracterização de Escherichia coli de alfa-amilase de Geobacillus thermodenitrificans DSM-465

Alpha amylase, catalyzing the hydrolysis of starch is a ubiquitous enzyme with tremendous industrial applications. A 1698 bp gene coding for 565 amino acid amylase was PCR amplified from Geobacillus thermodenitrificans DSM-465, cloned in pET21a (+) plasmid, expressed in BL21 (DE3) strain of E. coli and characterized. The recombinant enzyme exhibited molecular weight of 63 kDa, optimum pH 8, optimum temperature 70°C, and KM value of 157.7µM. On pilot scale, the purified enzyme efficiently removed up to 95% starch from the cotton fabric indicating its desizing ability at high temperature. 3D model of enzyme built by Raptor-X and validated by Ramachandran plot appeared as a monomer having 31% α-helices, 15% β-sheets, and 52% loops. Docking studies have shown the best binding affinity of enzyme with amylopectin (∆G -10.59). According to our results, Asp 232, Glu274, Arg448, Glu385, Asp34, Asn276, and Arg175 constitute the potential active site of enzyme.(AU)

A alfa-amilase, que catalisa a hidrólise do amido, é uma enzima ubíqua com imensas aplicações industriais. Um gene de 1698 pb que codifica a amilase de 565 aminoácidos foi amplificado por PCR, a partir de Geobacillus thermodenitrificans DSM-465, clonado no plasmídeo pET21a (+), expresso na cepa BL21 (DE3) de E. coli e caracterizado. A enzima recombinante exibiu peso molecular de 63 kDa, pH ótimo igual a 8, temperatura ótima de 70° C e valor KM de 157,7 µM. Em escala piloto, a enzima purificada removeu com eficiência até 95% de amido do tecido de algodão, indicando sua capacidade de desengomagem em alta temperatura. O modelo 3D da enzima construída por Raptor-X e validada por Ramachandran plot apareceu como um monômero com 31% de hélices alfa, 15% de folhas beta e 52% de loops. Os estudos de docking mostraram melhor afinidade de ligação da enzima com amilopectina (∆G: - 10,59). De acordo com nossos resultados, Asp 232, Glu274, Arg448, Glu385, Asp34, Asn276 e Arg175 constituem o sítio ativo potencial da enzima.(AU)

Studies on the recombinant production and anticancer activity of thermostable L- asparaginase I from Pyrococcus abyssi / Estudos sobre a produção recombinante e atividade anticancerígena da L asparaginase I termoestável de Pyrococcus abyssi

L-Asparaginase catalysing the breakdown of L-Asparagine to L-Aspartate and ammonia is an enzyme of therapeutic importance in the treatment of cancer, especially the lymphomas and leukaemia. The present study describes the recombinant production, properties and anticancer potential of enzyme from a hyperthermophilic archaeon Pyrococcus abyssi. There are two genes coding for asparaginase in the genome of this organism. A 918 bp gene encoding 305 amino acids was PCR amplified and cloned in BL21 (DE3) strain of E. coli using pET28a (+) plasmid. The production of recombinant enzyme was induced under 0.5mM IPTG, purified by selective heat denaturation and ion exchange chromatography. Purified enzyme was analyzed for kinetics, in silico structure and anticancer properties. The recombinant enzyme has shown a molecular weight of 33 kDa, specific activity of 1175 U/mg, KM value 2.05mM, optimum temperature and pH 80°C and 8 respectively. No detectable enzyme activity found when L-Glutamine was used as the substrate. In silico studies have shown that the enzyme exists as a homodimer having Arg11, Ala87, Thr110, His112, Gln142, Leu172, and Lys232 being the putative active site residues. The free energy change calculated by molecular docking studies of enzyme and substrate was found as ∆G 4.5 kJ/mole indicating the affinity of enzyme with the substrate. IC50 values of 5U/mL to 7.5U/mL were determined for FB, caco2 cells and HepG2 cells. A calculated amount of enzyme (5U/mL) exhibited 78% to 55% growth inhibition of caco2 and HepG2 cells. In conclusion, the recombinant enzyme produced and characterized in the present study offers a good candidate for the treatment of cancer. The procedures adopted in the present study can be prolonged for in vivo studies.(AU)

A L-asparaginase, que catalisa a degradação da L-asparagina em L-aspartato e amônia, é uma enzima de importância terapêutica no tratamento do câncer, especialmente dos linfomas e da leucemia. O presente estudo descreve a produção recombinante, propriedades e potencial anticancerígeno da enzima de Pyrococcus abyssi, um archaeon hipertermofílico. Existem dois genes que codificam para a asparaginase no genoma desse organismo. Um gene de 918 bp, que codifica 305 aminoácidos, foi amplificado por PCR e clonado na cepa BL21 (DE3) de E. coli usando o plasmídeo pET28a (+). A produção da enzima recombinante foi induzida sob 0,5mM de IPTG, purificada por desnaturação seletiva por calor e cromatografia de troca iônica. A enzima purificada foi analisada quanto à cinética, estrutura in silico e propriedades anticancerígenas. A enzima recombinante apresentou peso molecular de 33 kDa, atividade específica de 1.175 U / mg, valor de KM 2,05 mM, temperatura ótima de 80º C e pH 8. Nenhuma atividade enzimática detectável foi encontrada quando a L-glutamina foi usada como substrato. Estudos in silico mostraram que a enzima existe como um homodímero, com Arg11, Ala87, Thr110, His112, Gln142, Leu172 e Lys232 sendo os resíduos do local ativo putativo. A mudança de energia livre calculada por estudos de docking molecular da enzima e do substrato foi encontrada como ∆G 4,5 kJ / mol, indicando a afinidade da enzima com o substrato. Valores de IC50 de 5U / mL a 7,5U / mL foram determinados para células FB, células caco2 e células HepG2. Uma quantidade de enzima (5U / mL) apresentou inibição de crescimento de 78% a 55% das células caco2 e HepG2, respectivamente. Em conclusão, a enzima recombinante produzida e caracterizada no presente estudo é uma boa possibilidade para o tratamento do câncer. Os procedimentos adotados na presente pesquisa podem ser aplicados para estudos in vivo.(AU)

Escherichia coli expression and characterization of α-amylase from Geobacillus thermodenitrificans DSM-465 / Expressão e caracterização de Escherichia coli de alfa-amilase de Geobacillus thermodenitrificans DSM-465

Alpha amylase, catalyzing the hydrolysis of starch is a ubiquitous enzyme with tremendous industrial applications. A 1698 bp gene coding for 565 amino acid amylase was PCR amplified from Geobacillus thermodenitrificans DSM465, cloned in pET21a (+) plasmid, expressed in BL21 (DE3) strain of E. coli and characterized. The recombinant enzyme exhibited molecular weight of 63 kDa, optimum pH 8, optimum temperature 70°C, and KM value of 157.7µM. On pilot scale, the purified enzyme efficiently removed up to 95% starch from the cotton fabric indicating its desizing ability at high temperature. 3D model of enzyme built by Raptor-X and validated by Ramachandran plot appeared as a monomer having 31% α-helices, 15% ß-sheets, and 52% loops. Docking studies have shown the best binding affinity of enzyme with amylopectin (∆G -10.59). According to our results, Asp 232, Glu274, Arg448, Glu385, Asp34, Asn276, and Arg175 constitute the potential active site of enzyme.

A alfa-amilase, que catalisa a hidrólise do amido, é uma enzima ubíqua com imensas aplicações industriais. Um gene de 1698 pb que codifica a amilase de 565 aminoácidos foi amplificado por PCR, a partir de Geobacillus thermodenitrificans DSM-465, clonado no plasmídeo pET21a (+), expresso na cepa BL21 (DE3) de E. coli e caracterizado. A enzima recombinante exibiu peso molecular de 63 kDa, pH ótimo igual a 8, temperatura ótima de 70° C e valor KM de 157,7 µM. Em escala piloto, a enzima purificada removeu com eficiência até 95% de amido do tecido de algodão, indicando sua capacidade de desengomagem em alta temperatura. O modelo 3D da enzima construída por Raptor-X e validada por Ramachandran plot apareceu como um monômero com 31% de hélices alfa, 15% de folhas beta e 52% de loops. Os estudos de docking mostraram melhor afinidade de ligação da enzima com amilopectina (∆G: - 10,59). De acordo com nossos resultados, Asp 232, Glu274, Arg448, Glu385, Asp34, Asn276 e Arg175 constituem o sítio ativo potencial da enzima.

Studies on the recombinant production and anticancer activity of thermostable L- asparaginase I from Pyrococcus abyssi / Estudos sobre a produção recombinante e atividade anticancerígena da L-asparaginase I termoestável de Pyrococcus abyssi

L-Asparaginase catalysing the breakdown of L-Asparagine to L-Aspartate and ammonia is an enzyme of therapeutic importance in the treatment of cancer, especially the lymphomas and leukaemia. The present study describes the recombinant production, properties and anticancer potential of enzyme from a hyperthermophilic archaeon Pyrococcus abyssi. There are two genes coding for asparaginase in the genome of this organism. A 918 bp gene encoding 305 amino acids was PCR amplified and cloned in BL21 (DE3) strain of E. coli using pET28a (+) plasmid. The production of recombinant enzyme was induced under 0.5mM IPTG, purified by selective heat denaturation and ion exchange chromatography. Purified enzyme was analyzed for kinetics, in silico structure and anticancer properties. The recombinant enzyme has shown a molecular weight of 33 kDa, specific activity of 1175 U/mg, KM value 2.05mM, optimum temperature and pH 80°C and 8 respectively. No detectable enzyme activity found when L-Glutamine was used as the substrate. In silico studies have shown that the enzyme exists as a homodimer having Arg11, Ala87, Thr110, His112, Gln142, Leu172, and Lys232 being the putative active site residues. The free energy change calculated by molecular docking studies of enzyme and substrate was found as ∆G ­ 4.5 kJ/mole indicating the affinity of enzyme with the substrate. IC50 values of 5U/mL to 7.5U/mL were determined for FB, caco2 cells and HepG2 cells. A calculated amount of enzyme (5U/mL) exhibited 78% to 55% growth inhibition of caco2 and HepG2 cells. In conclusion, the recombinant enzyme produced and characterized in the present study offers a good candidate for the treatment of cancer. The procedures adopted in the present study can be prolonged for in vivo studies.

A L-asparaginase, que catalisa a degradação da L-asparagina em L-aspartato e amônia, é uma enzima de importância terapêutica no tratamento do câncer, especialmente dos linfomas e da leucemia. O presente estudo descreve a produção recombinante, propriedades e potencial anticancerígeno da enzima de Pyrococcus abyssi, um archaeon hipertermofílico. Existem dois genes que codificam para a asparaginase no genoma desse organismo. Um gene de 918 bp, que codifica 305 aminoácidos, foi amplificado por PCR e clonado na cepa BL21 (DE3) de E. coli usando o plasmídeo pET28a (+). A produção da enzima recombinante foi induzida sob 0,5mM de IPTG, purificada por desnaturação seletiva por calor e cromatografia de troca iônica. A enzima purificada foi analisada quanto à cinética, estrutura in silico e propriedades anticancerígenas. A enzima recombinante apresentou peso molecular de 33 kDa, atividade específica de 1.175 U / mg, valor de KM 2,05 mM, temperatura ótima de 80º C e pH 8. Nenhuma atividade enzimática detectável foi encontrada quando a L-glutamina foi usada como substrato. Estudos in silico mostraram que a enzima existe como um homodímero, com Arg11, Ala87, Thr110, His112, Gln142, Leu172 e Lys232 sendo os resíduos do local ativo putativo. A mudança de energia livre calculada por estudos de docking molecular da enzima e do substrato foi encontrada como ∆G ­ 4,5 kJ / mol, indicando a afinidade da enzima com o substrato. Valores de IC50 de 5U / mL a 7,5U / mL foram determinados para células FB, células caco2 e células HepG2. Uma quantidade de enzima (5U / mL) apresentou inibição de crescimento de 78% a 55% das células caco2 e HepG2, respectivamente. Em conclusão, a enzima recombinante produzida e caracterizada no presente estudo é uma boa possibilidade para o tratamento do câncer. Os procedimentos adotados na presente pesquisa podem ser aplicados para estudos in vivo.

Bioaccumulation of organochlorine pesticides, Procamallanus sp. (Baylis, 1923) infections, and microbial colonization in African Snakehead fish sampled from Lekki lagoon, Lagos, Nigeria / Bioacumulação de pesticidas organoclorados, infecções por Procamallanus sp. (Baylis, 1923) e colonização microbiana em peixes africanos Snakehead coletados na lagoa Lekki, Lagos, Nigéria

The exponential rise in the Nigerian population has necessitated the use of agrochemicals for enhanced agricultural yields to meet the ever-rising demand for food. However, agrochemicals such as organochlorine pesticides (OCPs) have caused several devastating health and ecological challenges. The study was therefore aimed at assessing the bioaccumulation of OCPs and the associated parasitological and microbial susceptibility in P. obscura to determine the possible ecological impacts of the chemical. A total of 106 specimens of Parachanna obscura fish species were sampled between July and November 2019 from Lekki Lagoon in Lagos, Nigeria. Four culture media, namely nutrient agar (NA), MacConkay agar (MCA), eosin methylene blue (EMB), and sabouraud dextrose agar (SDA) were employed in microbial culture. These microbes were subjected to ceftazidime, ceftriaxone, cefuroxime, gentamicin, ofloxacin, augmentin, nitrofurantoin, ciprofloxacin, and erythromycin to test for resistance, susceptibility and intermediate statuses before and after curing. OCPs were tested in the water, sediment, and tissues of P. obscura using gas chromatography flame ionization detector (GC-FID). P. obscura sampled in the lagoon had poor growth exponent which was characterized by negative allometry (slenderness) in the sampled fish. Although the incidence of parasitic infection in the fish was not alarming, the situation might be aggravated if the prevalent anthropogenic activities persist, resulting in immunosuppression. Regulation of anthropogenic activities in the catchment area is recommended to forestall the prognosis of health and environmental hazards associated with the agricultural, industrial, pharmaceutical, and municipal activities around the lagoon. Bacteria that conferred the most resistance to the majority of the antibiotics were Staphylococcus sp., Micrococcus sp. Escherichia coli and Klebsiella sp., testing positive to plasmid profile. They conferred high resistance to the antibiotics before plasmid curing but became highly susceptible post- plasmid curing. This implies that the gene for resistance in the bacteria isolates was plasmid-mediated, that is, they were obtained from the environment. In the event of an outbreak of waterborne diseases such as cholera, typhoid, dysentery, and diarrhea, there may be non-response to treatment among the infected inhabitants. The incidence of antibiotic resistance in bacteria colonies recorded in this study is of great public health concern, given the possibility of the antibiotic-resistant bacteria strains being passed to humans through fish consumption, resulting in increased multi-drug resistance in humans. Regulation of anthropogenic activities around the lagoon is recommended to forestall prognosis of health and environmental hazards associated with OCPs from agricultural, industrial, pharmaceutical, and municipal sources.(AU)

O aumento exponencial da população nigeriana exigiu o uso de agroquímicos para aumentar a produção agrícola e, assim, atender à crescente demanda por alimentos. No entanto, agroquímicos como pesticidas organoclorados (OCPs) causaram vários problemas de saúde e ecológicos. Portanto, o estudo teve como objetivo avaliar a bioacumulação de OCPs e a suscetibilidade parasitológica e microbiana associada em Parachanna obscura, a fim de determinar os possíveis impactos ecológicos desse produto químico. Foi amostrado um total de 106 espécimes de P. obscura entre julho e novembro de 2019 da lagoa Lekki, em Lagos, Nigéria. Quatro meios de cultura, como o ágar nutritivo (NA), o ágar MacConkay (MCA), o ágar eosina azul de metileno (EMB) e o ágar sabouraud dextrose (SDA), foram empregados na cultura microbiana. Esses micróbios foram submetidos a ceftazidima, ceftriaxona, cefuroxima, gentamicina, ofloxacina, augmentin, nitrofurantoína, ciprofloxacina e eritromicina para testar resistência, suscetibilidade e status intermediário antes e depois da cura. Os OCPs foram testados na água, sedimentos e tecidos de P. obscura usando um detector de ionização de chama por cromatografia em fase gasosa (GC-FID). Os peixes amostrados de P. obscura da lagoa apresentaram um expoente de crescimento ruim, caracterizado por alometria negativa (esbelteza). Embora a incidência de infecção parasitária nos peixes não tenha sido alarmante, a situação pode ser agravada se as atividades antropogênicas prevalecentes persistirem, resultando em imunossupressão. Recomenda-se a regulamentação de atividades antropogênicas na área de captação para prevenir o prognóstico de riscos à saúde e ecológicos associados a atividades agrícolas, industriais, farmacêuticas e municipais ao redor da lagoa. As bactérias que conferiram maior resistência à maioria dos antibióticos foram Staphylococcus sp., Micrococcus sp., Escherichia coli e Klebsiella sp., com teste positivo para o perfil plasmidial. Elas conferiram alta resistência aos antibióticos antes da cura do plasmídeo, mas se tornaram altamente suscetíveis após a cura dele. Isso implica que o gene de resistência nos isolados de bactérias foi mediado por plasmídeo, ou seja, foi obtido do ambiente. No caso de surtos de doenças transmitidas pela água, como cólera, febre tifoide, disenteria e diarreia, pode haver não resposta ao tratamento entre os habitantes infectados. A incidência de resistência a antibióticos nas colônias de bactérias registradas neste estudo é de grande preocupação para a saúde pública, dada a possibilidade de que as cepas de bactérias resistentes a antibióticos sejam transmitidas aos seres humanos por meio do consumo de peixes, resultando em maior resistência a múltiplas drogas em seres humanos. Recomenda-se a regulamentação de atividades antropogênicas ao redor da lagoa para impedir o prognóstico de riscos à saúde e ecológicos associados aos OCPs de fontes agrícolas, industriais, farmacêuticas e municipais.(AU)

Brown Swiss cows are more heat resistant than Holstein cows under hot summer conditions of the continental climate of Ukraine

Finding livestock breeds that are resistant to high temperatures may be one of the strategies for mitigating the impact of global climate change on dairy farming. In this investigation, we studied the heat resistance of Holstein (HB) and Brown Swiss (BS) cows on two commercial dairy farms under the hot summer conditions of Ukraine. The physiological response of animals determined heat resistance by measuring rectal temperature (RT) and respiratory rate (RR) in the morning (from 4:00 to 6:00) in comfortable conditions and the afternoon (from 14:00 to 16:00), during heat load. The temperature-humidity index (THI) was used to characterize weather conditions and microclimate in naturally ventilated rooms (NVBs). BS cows were found to be heat resistant. The reaction of HB cows to the heat was manifested by higher growth of RT and RR, and they suffered significant losses in the daily milk yield per cow in the summer. Further research will need to elucidate the biological and genetic mechanisms of the identified breed differences in heat tolerance of dairy cows.(AU)

Bioaccumulation of Organochlorine Pesticides, Procamallanus sp. (Baylis, 1923) infections, and Microbial Colonization in African Snakehead fish Sampled from Lekki Lagoon, Lagos, Nigeria

Abstract The exponential rise in the Nigerian population has necessitated the use of agrochemicals for enhanced agricultural yields to meet the ever-rising demand for food. However, agrochemicals such as organochlorine pesticides (OCPs) have caused several devastating health and ecological challenges. The study was therefore aimed at assessing the bioaccumulation of OCPs and the associated parasitological and microbial susceptibility in P. obscura to determine the possible ecological impacts of the chemical. A total of 106 specimens of Parachanna obscura fish species were sampled between July and November 2019 from Lekki Lagoon in Lagos, Nigeria. Four culture media, namely nutrient agar (NA), MacConkay agar (MCA), eosin methylene blue (EMB), and sabouraud dextrose agar (SDA) were employed in microbial culture. These microbes were subjected to ceftazidime, ceftriaxone, cefuroxime, gentamicin, ofloxacin, augmentin, nitrofurantoin, ciprofloxacin, and erythromycin to test for resistance, susceptibility and intermediate statuses before and after curing. OCPs were tested in the water, sediment, and tissues of P. obscura using gas chromatography flame ionization detector (GC-FID). P. obscura sampled in the lagoon had poor growth exponent which was characterized by negative allometry (slenderness) in the sampled fish. Although the incidence of parasitic infection in the fish was not alarming, the situation might be aggravated if the prevalent anthropogenic activities persist, resulting in immunosuppression. Regulation of anthropogenic activities in the catchment area is recommended to forestall the prognosis of health and environmental hazards associated with the agricultural, industrial, pharmaceutical, and municipal activities around the lagoon. Bacteria that conferred the most resistance to the majority of the antibiotics were Staphylococcus sp., Micrococcus sp. Escherichia coli and Klebsiella sp., testing positive to plasmid profile. They conferred high resistance to the antibiotics before plasmid curing but became highly susceptible post- plasmid curing. This implies that the gene for resistance in the bacteria isolates was plasmid-mediated, that is, they were obtained from the environment. In the event of an outbreak of waterborne diseases such as cholera, typhoid, dysentery, and diarrhea, there may be non-response to treatment among the infected inhabitants. The incidence of antibiotic resistance in bacteria colonies recorded in this study is of great public health concern, given the possibility of the antibiotic-resistant bacteria strains being passed to humans through fish consumption, resulting in increased multi-drug resistance in humans. Regulation of anthropogenic activities around the lagoon is recommended to forestall prognosis of health and environmental hazards associated with OCPs from agricultural, industrial, pharmaceutical, and municipal sources.

Resumo O aumento exponencial da população nigeriana exigiu o uso de agroquímicos para aumentar a produção agrícola e, assim, atender à crescente demanda por alimentos. No entanto, agroquímicos como pesticidas organoclorados (OCPs) causaram vários problemas de saúde e ecológicos. Portanto, o estudo teve como objetivo avaliar a bioacumulação de OCPs e a suscetibilidade parasitológica e microbiana associada em Parachanna obscura, a fim de determinar os possíveis impactos ecológicos desse produto químico. Foi amostrado um total de 106 espécimes de P. obscura entre julho e novembro de 2019 da lagoa Lekki, em Lagos, Nigéria. Quatro meios de cultura, como o ágar nutritivo (NA), o ágar MacConkay (MCA), o ágar eosina azul de metileno (EMB) e o ágar sabouraud dextrose (SDA), foram empregados na cultura microbiana. Esses micróbios foram submetidos a ceftazidima, ceftriaxona, cefuroxima, gentamicina, ofloxacina, augmentin, nitrofurantoína, ciprofloxacina e eritromicina para testar resistência, suscetibilidade e status intermediário antes e depois da cura. Os OCPs foram testados na água, sedimentos e tecidos de P. obscura usando um detector de ionização de chama por cromatografia em fase gasosa (GC-FID). Os peixes amostrados de P. obscura da lagoa apresentaram um expoente de crescimento ruim, caracterizado por alometria negativa (esbelteza). Embora a incidência de infecção parasitária nos peixes não tenha sido alarmante, a situação pode ser agravada se as atividades antropogênicas prevalecentes persistirem, resultando em imunossupressão. Recomenda-se a regulamentação de atividades antropogênicas na área de captação para prevenir o prognóstico de riscos à saúde e ecológicos associados a atividades agrícolas, industriais, farmacêuticas e municipais ao redor da lagoa. As bactérias que conferiram maior resistência à maioria dos antibióticos foram Staphylococcus sp., Micrococcus sp., Escherichia coli e Klebsiella sp., com teste positivo para o perfil plasmidial. Elas conferiram alta resistência aos antibióticos antes da cura do plasmídeo, mas se tornaram altamente suscetíveis após a cura dele. Isso implica que o gene de resistência nos isolados de bactérias foi mediado por plasmídeo, ou seja, foi obtido do ambiente. No caso de surtos de doenças transmitidas pela água, como cólera, febre tifoide, disenteria e diarreia, pode haver não resposta ao tratamento entre os habitantes infectados. A incidência de resistência a antibióticos nas colônias de bactérias registradas neste estudo é de grande preocupação para a saúde pública, dada a possibilidade de que as cepas de bactérias resistentes a antibióticos sejam transmitidas aos seres humanos por meio do consumo de peixes, resultando em maior resistência a múltiplas drogas em seres humanos. Recomenda-se a regulamentação de atividades antropogênicas ao redor da lagoa para impedir o prognóstico de riscos à saúde e ecológicos associados aos OCPs de fontes agrícolas, industriais, farmacêuticas e municipais.

Bovine abortion by a vaccine strain of Bacillus anthracis / Aborto bovino por uma cepa vacinal de Bacillus anthracis

This paper reports the abortion of a male Aberdeen Angus bovine by a vaccine strain of Bacillus anthracis, describing the pathological and microbiological findings and the genome sequence. Necropsy findings included multifocal areas of hemorrhage in different organs. Histologically, various organs showed hemorrhage, fibrin exudation, necrosis associated with countless bacillary bacterial clumps and severe neutrophilic inflammatory infiltrate. In the microbiological examination, numerous rough, nonhemolytic, gray and dry colonies with irregular edges were isolated from liver, lung and abomasum content samples. Gram staining revealed square-ended Gram-positive rods arranged in chains. B. anthracis identification was confirmed by detection of the molecular chromosomal marker Ba813. The genomes from the isolated B. anthracis (named SPV842_15) and from the isolated vaccinal strain (Brazilian vaccinal strain), which was recovered from a commercial vaccine used in the pregnant cow, were sequenced. Genomic comparisons displayed a high level of nucleotide identity in the comparisons between B. anthracis SPV842_15 and the B. anthracis Brazilian vaccinal strain (98,2%). Furthermore, in both strains, only the plasmid pX01 sequence was detected. Although, vaccination against anthrax is characterized by an elevated protective profile and very low residual virulence, immunization with Sterne strains can cause abortion in cattle, presumably by the plasmid pX01 toxins in rare or special situations.(AU)

Este trabalho relata um aborto de um bovino, macho, Aberdeen Angus, por uma cepa vacinal de Bacillus anthracis, descreve os achados patológicos, microbiológicos e o sequenciamento do genoma. Os achados de necropsia incluíram áreas multifocais de hemorragias em diferentes órgãos. Histologicamente, órgãos afetados apresentaram hemorragia, exsudação de fibrina, necrose associada a miríades bacterianas bacilares e intenso infiltrado inflamatório neutrofílico. No exame microbiológico, foram isoladas numerosas colônias rugosas, não hemolíticas, cinzas e secas, com bordas irregulares a partir de amostras de fígado, pulmão e conteúdo do abomaso. A coloração de Gram revelou bastonetes Gram-positivos dispostos em cadeias. A identificação do B. anthracis foi confirmada pela detecção do marcador cromossômico molecular Ba813. Os genomas do isolado B. anthracis (SPV842_15) e do isolado vacinal (cepa vacinal brasileira), recuperado de uma vacina comercial utilizada na vaca prenhe, foram sequenciados. Comparações genômicas mostraram um elevado nível de identidade de nucleotídeos entre B. anthracis SPV842_15 e cepa vacinal brasileira (98,2%). Além disso, em ambas as estirpes foi detectada apenas a sequência do plasmídeo pX01. Embora a vacinação contra o antraz seja caracterizada por um perfil protetor elevado e uma virulência residual muito baixa, a imunização com estirpes de Sterne pode causar aborto em bovinos, presumivelmente pelas toxinas do plasmídeo pX01 em situações raras ou específicas.(AU)

mcr-1-carrying Enterobacteriaceae isolated from companion animals in Brazil / Enterobacteriaceae portadora de mcr-1 em isolados clínicos de animais de companhia: primeiro relato no Brasil

Plasmid-mediated polymyxin resistance was first described in 2015, in China, in Escherichia coli carrying the mcr-1 (Mobile Colistin Resistance-1) gene. Since then, it has become a major public health challenge worldwide, representing a major threat to human and animal health. In addition, there are still few reports on the prevalence of mcr-1 in Enterobacteriaceae isolated from humans, animals and food. Therefore, the purpose of the study was to investigate the occurrence of the mcr-1 gene in bacterial isolates with phenotypic resistance to polymyxin B obtained from clinical specimens of companion animals. Phenotypic resistance to polymyxin B were determined by broth microdilution and the susceptibility profile to other antimicrobials (amikacin, amoxicillin/clavulanate, ampicillin, ampicillin/sulbactam, aztreonam, cefazolin, cefepime, cefotaxime, cefoxitin, ceftazidime, ceftriaxone, chloramphenicol, ciprofloxacin, doxycycline, ertapenem, gentamicin, imipenem, marbofloxacin, meropenem, phosphomycin, piperacillin/tazobactam, tetracycline, ticarcillin/clavulanate, tobramycin and trimethoprim/sulfamethoxazole) by disc-diffusion agar method. The extraction of bacterial DNA was performed via heat shock followed by spectrophotometric evaluation. To verify the presence of mcr-1, the Polymerase Chain Reaction was employed using specific primers, followed by agarose gel electrophoresis. The positive isolates had the corresponding amplicons sequenced. In this study, there were identified the first isolates of Escherichia coli, Klebsiella spp. and Enterobacter spp. carrying the mcr-1 gene derived from specimens of companion animals in Brazil. Our results suggest the dissemination of resistance to polymyxins in the community and the environment, highlighting the need for surveillance and optimized treatment guidelines.(AU)

A resistência à polimixina mediada por plasmídeo teve sua primeira descrição em 2015, na China, em Escherichia coli portadora do gene mcr-1 (Mobile Colistin Resistance-1) e a partir de então tornou-se um grande desafio para a saúde pública em todo o mundo, constituindo uma grande ameaça à saúde humana e animal. Além disso, ainda existem poucos relatos sobre a prevalência de mcr-1 em Enterobacteriaceae isoladas de humanos, animais e alimentos. Sendo assim, o objetivo do estudo foi investigar a ocorrência do gene mcr-1 em isolados bacterianos com resistência fenotípica à polimixina B, oriundos de materiais clínicos de animais de companhia. A resistência fenotípica à polimixina B foi determinada por microdiluição em caldo e o perfil de sensibilidade aos demais antimicrobianos (amicacina, amoxicilina/clavulanato, ampicilina, ampicilina/sulbactam, aztreonam, cefazolina, cefepime, cefotaxima, cefoxitina, ceftazidima, ceftriaxona, cloranfenicol, ciprofloxacina, doxiciclina, ertapenem, gentamicina, imipinem, marbofloxacino, meropenem, fosfomicina, piperacilina/tazobactam, tetraciclina, ticarcilina/clavulanato, tobramicina sulfametoxazol/trimetoprim) foram determinados pelo método disco difusão. A extração do DNA bacteriano foi realizada via choque térmico, seguido de avaliação espectrofotométrica. Para a verificação da presença do mcr-1 foi utilizada a Reação em Cadeia da Polimerase com emprego de iniciadores específicos, seguida de eletroforese em gel de agarose. Os isolados positivos tiveram os correspondentes amplicons sequenciados. Nesse estudo foram identificados os primeiros isolados de Escherichia coli, Klebsiella spp. e Enterobacter spp. portadores do gene mcr-1 derivados de espécimes de animais de companhia no Brasil. Este estudo sugere a disseminação da resistência às polimixinas na comunidade e no meio ambiente, destacando a necessidade de vigilância e diretrizes otimizadas de tratamento.(AU)

Comparative Evaluation of the Effects of Binzalkonium Chloride, Iodine, Gluteraldehyde and Hydrogen Peroxide Disinfectants against Avian Salmonellae Focusing on Genotypic Resistance Pattern of the Salmonellae Serotypes toward Benzalkonium Chloride

Using disinfectants in poultry houses is a common practice to ban the zoonotic pathogens like Salmonella. A major concern in using disinfectants is the emergence of bacteria strains that resist some disinfectants. This phenomenon is manifested in the resistance of some Salmonella serotypes against quaternary ammonium compounds. Such resistance is attributed to qacE1 gene which may be possessed by some Salmonella serotypes. This work aimed to evaluate the resistance of Salmonella serotypes (S. Typhimurium, S. Infantis and S. Entiridis) against different disinfectants (benzalkonium chloride, iodine, gluteraldehyde and hydrogen peroxide). The effect of the disinfectants were evaluated by treatment of the bacteria with different concentrations (1:100, 200 and 400) at different temperatures and periods. Bacterial count was performed before and after the treatment. PCR for presence of qacE1 gene was also performed before and after the treatment. The biocidal effect of the disinfectants found to be dependent on concentration, temperature and treatment period in addition to the type of the disinfectant. Hydrogen peroxide proved to be the most active agent followed by gluteradehyde, iodine and benzalkonium chloride. A link between the resistance against benzalkonium chloride and the existence of qacE1 gene was proven in S. Typhimurium, whether treated or not treated with benzalkonium chloride.(AU)

mcr-1-carrying Enterobacteriaceae isolated from companion animals in Brazil / Enterobacteriaceae portadora de mcr-1 em isolados clínicos de animais de companhia: primeiro relato no Brasil

Plasmid-mediated polymyxin resistance was first described in 2015, in China, in Escherichia coli carrying the mcr-1 (Mobile Colistin Resistance-1) gene. Since then, it has become a major public health challenge worldwide, representing a major threat to human and animal health. In addition, there are still few reports on the prevalence of mcr-1 in Enterobacteriaceae isolated from humans, animals and food. Therefore, the purpose of the study was to investigate the occurrence of the mcr-1 gene in bacterial isolates with phenotypic resistance to polymyxin B obtained from clinical specimens of companion animals. Phenotypic resistance to polymyxin B were determined by broth microdilution and the susceptibility profile to other antimicrobials (amikacin, amoxicillin/clavulanate, ampicillin, ampicillin/sulbactam, aztreonam, cefazolin, cefepime, cefotaxime, cefoxitin, ceftazidime, ceftriaxone, chloramphenicol, ciprofloxacin, doxycycline, ertapenem, gentamicin, imipenem, marbofloxacin, meropenem, phosphomycin, piperacillin/tazobactam, tetracycline, ticarcillin/clavulanate, tobramycin and trimethoprim/sulfamethoxazole) by disc-diffusion agar method. The extraction of bacterial DNA was performed via heat shock followed by spectrophotometric evaluation. To verify the presence of mcr-1, the Polymerase Chain Reaction was employed using specific primers, followed by agarose gel electrophoresis. The positive isolates had the corresponding amplicons sequenced. In this study, there were identified the first isolates of Escherichia coli, Klebsiella spp. and Enterobacter spp. carrying the mcr-1 gene derived from specimens of companion animals in Brazil. Our results suggest the dissemination of resistance to polymyxins in the community and the environment, highlighting the need for surveillance and optimized treatment guidelines.(AU)

A resistência à polimixina mediada por plasmídeo teve sua primeira descrição em 2015, na China, em Escherichia coli portadora do gene mcr-1 (Mobile Colistin Resistance-1) e a partir de então tornou-se um grande desafio para a saúde pública em todo o mundo, constituindo uma grande ameaça à saúde humana e animal. Além disso, ainda existem poucos relatos sobre a prevalência de mcr-1 em Enterobacteriaceae isoladas de humanos, animais e alimentos. Sendo assim, o objetivo do estudo foi investigar a ocorrência do gene mcr-1 em isolados bacterianos com resistência fenotípica à polimixina B, oriundos de materiais clínicos de animais de companhia. A resistência fenotípica à polimixina B foi determinada por microdiluição em caldo e o perfil de sensibilidade aos demais antimicrobianos (amicacina, amoxicilina/clavulanato, ampicilina, ampicilina/sulbactam, aztreonam, cefazolina, cefepime, cefotaxima, cefoxitina, ceftazidima, ceftriaxona, cloranfenicol, ciprofloxacina, doxiciclina, ertapenem, gentamicina, imipinem, marbofloxacino, meropenem, fosfomicina, piperacilina/tazobactam, tetraciclina, ticarcilina/clavulanato, tobramicina sulfametoxazol/trimetoprim) foram determinados pelo método disco difusão. A extração do DNA bacteriano foi realizada via choque térmico, seguido de avaliação espectrofotométrica. Para a verificação da presença do mcr-1 foi utilizada a Reação em Cadeia da Polimerase com emprego de iniciadores específicos, seguida de eletroforese em gel de agarose. Os isolados positivos tiveram os correspondentes amplicons sequenciados. Nesse estudo foram identificados os primeiros isolados de Escherichia coli, Klebsiella spp. e Enterobacter spp. portadores do gene mcr-1 derivados de espécimes de animais de companhia no Brasil. Este estudo sugere a disseminação da resistência às polimixinas na comunidade e no meio ambiente, destacando a necessidade de vigilância e diretrizes otimizadas de tratamento.(AU)

Comparative Evaluation of the Effects of Binzalkonium Chloride, Iodine, Gluteraldehyde and Hydrogen Peroxide Disinfectants against Avian Salmonellae Focusing on Genotypic Resistance Pattern of the Salmonellae Serotypes toward Benzalkonium Chloride

Using disinfectants in poultry houses is a common practice to ban the zoonotic pathogens like Salmonella. A major concern in using disinfectants is the emergence of bacteria strains that resist some disinfectants. This phenomenon is manifested in the resistance of some Salmonella serotypes against quaternary ammonium compounds. Such resistance is attributed to qacE1 gene which may be possessed by some Salmonella serotypes. This work aimed to evaluate the resistance of Salmonella serotypes (S. Typhimurium, S. Infantis and S. Entiridis) against different disinfectants (benzalkonium chloride, iodine, gluteraldehyde and hydrogen peroxide). The effect of the disinfectants were evaluated by treatment of the bacteria with different concentrations (1:100, 200 and 400) at different temperatures and periods. Bacterial count was performed before and after the treatment. PCR for presence of qacE1 gene was also performed before and after the treatment. The biocidal effect of the disinfectants found to be dependent on concentration, temperature and treatment period in addition to the type of the disinfectant. Hydrogen peroxide proved to be the most active agent followed by gluteradehyde, iodine and benzalkonium chloride. A link between the resistance against benzalkonium chloride and the existence of qacE1 gene was proven in S. Typhimurium, whether treated or not treated with benzalkonium chloride.

Physicochemical quality of and Escherichia coli resistance profiles in urban surface waters / Qualidade físico-química e perfis de resistência de Escherichia coli em águas superficiais urbanas

Aquatic ecosystems of urban rivers are contaminated through waste disposal, which poses a public health problem. The objective of this research was to evaluate the quality of water used for recreation and public supply of six rivers in the city of Cascavel - Paraná, including Cascavel, Quati, Bezerra, Antas, Clarito and Amambay. Samples were collected every 4 months in 2017, and their physicochemical and microbiological parameters, as well as resistance profiles of strains of Escherichia coli to antimicrobials distributed by pharmacies of the primary healthcare network, were evaluated. Parameters such as water temperature, turbidity, total nitrogen, total phosphorus, total coliforms and thermotolerant coliforms showed significant differences. The allowed limit for thermotolerant coliforms, which was set by National Environment Council, Resolution 357/2005, was exceeded in all of the six analyzed rivers. It was determined that 48.1% of E. coli strains showed resistance to nine antimicrobial tested. The highest levels of resistance were found for ampicillin (27.7%), tetracycline (27.7%) and amoxicillin (24.0%). The results of this study contribute to the understanding of the hazards associated with the contamination of springs in urban centers with wastewater containing resistant bacteria. Therefore, recovery work is necessary in these areas because of the importance of these water sources for the entire western region of Paraná state.(AU)

Os ecossistemas aquáticos dos rios urbanos são contaminados pela disposição de resíduos, o que representa um problema de saúde pública. Esta pesquisa teve por objetivo avaliar a qualidade das águas utilizadas para recreação e abastecimento público de seis rios da cidade de Cascavel Paraná, sendo eles: Cascavel, Quati, Bezerra, Antas, Clarito e Amambay. Amostras foram coletadas a cada 4 meses em 2017, e seus parâmetros físico-químicos e microbiológicos, bem como os perfis de resistência das cepas de Escherichia coli aos antimicrobianos distribuídos pelas farmácias da rede básica de saúde, foram avaliados. Parâmetros como temperatura da água, turbidez, nitrogênio total, fósforo total, coliformes totais e coliformes termotolerantes apresentaram diferenças significativas. O limite permitido para coliformes termotolerantes, estabelecido pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente, Resolução 357/2005, foi excedido em todos os seis rios analisados. Foi determinado que 48,1% das cepas de E. coli apresentaram resistência aos nove antimicrobianos testados. Os maiores níveis de resistência foram encontrados para ampicilina (27,7%), tetraciclina (27,7%) e amoxicilina (24,0%). Os resultados deste estudo contribuem para a compreensão dos riscos associados à contaminação de nascentes em centros urbanos com efluentes contendo bactérias resistentes. Portanto, o trabalho de recuperação é necessário nessas áreas, devido à importância dessas fontes de água para toda a região oeste do estado do Paraná.(AU)