Thermo-resistant enzyme-producing microorganisms isolated from composting / Microrganismos produtores de enzimas termo-resistentes isolados de compostagem

Organo-mineral fertilizers supplemented with biological additives are an alternative to chemical fertilizers. In this study, thermoresistant microorganisms from composting mass were isolated by two-step procedures. First, samples taken at different time points and temperatures (33 days at 52 ºC, 60 days at 63 ºC, and over 365 days at 26 ºC) were pre-incubated at 80 oC for 30 minutes. Second, the microbial selection by in vitro culture-based methods and heat shock at 60 oC and 100 oC for 2h and 4h. Forty-one isolates were able to grow at 60 °C for 4h; twenty-seven at 100 °C for 2h, and two at 100 °C for 4h. The molecular identification by partial sequencing of the 16S ribosomal gene using universal primers revealed that thirty-five isolates were from eight Bacillus species, one Brevibacillus borstelensis, three Streptomyces thermogriseus, and two fungi (Thermomyces lanuginosus and T. dupontii). Data from amylase, phytase, and cellulase activity assays and the enzymatic index (EI) showed that 38 of 41 thermo-resistant isolates produce at least one enzyme. For amylase activity, the highest EI value was observed in Bacillus licheniformis (isolate 21C2, EI= 4.11), followed by Brevibacillus borstelensis (isolate 6C2, EI= 3.66), Bacillus cereus (isolate 18C2, EI= 3.52), and Bacillus paralicheniformis (isolate 20C2, EI= 3.34). For phytase, the highest EI values were observed for Bacillus cereus (isolate 18C2, EI= 2.30) and Bacillus licheniformis (isolate 3C1, EI= 2.15). Concerning cellulose production, B. altitudinis (isolate 6C1) was the most efficient (EI= 6.40), followed by three Bacillus subtilis (isolates 9C1, 16C2, and 19C2) with EI values of 5.66, 5.84, and 5.88, respectively, and one B. pumilus (isolate 27C2, EI= 5.78). The selected microorganisms are potentially useful as a biological additive in organo-mineral fertilizers and other biotechnological processes.

Os fertilizantes organo-minerais suplementados com aditivos biológicos são uma alternativa aos adubos químicos. Neste estudo, microrganismos termoresistentes foram isolados de compostagem por procedimentos de duas etapas. Inicialmente, as amostras tomadas em diferentes períodos e temperaturas (33 dias a 52 ºC, 60 dias a 63 ºC e mais de 365 dias a 26 ºC) foram pré-incubadas a 80 oC por 30 minutos. Posteriormente, a seleção microbiana foi conduzida por métodos baseados em cultura in vitro e choque térmico a 60 oC e 100 oC por 2h e 4h. Quarenta e um isolados foram capazes de crescer a 60 °C por 4h; vinte e sete a 100 °C por 2h e dois a 100 °C por 4h. A identificação molecular por sequenciamento parcial do gene ribossomal 16S usando primers universais revelou que trinta e cinco isolados eram de oito espécies de Bacillus, um Brevibacillus borstelensis, três Streptomyces thermogriseus e dois fungos (Thermomyces lanuginosus e T. dupontii). Os dados dos ensaios de atividade de amilase, fitase e celulase e o índice enzimático (IE) mostraram que 38 dos 41 isolados termorresistentes produziram pelo menos uma enzima. Para a atividade da amilase, o maior valor de IE foi observado em Bacillus licheniformis (isolado 21C2, IE = 4,11), seguido por Brevibacillus borstelensis (isolado 6C2, IE = 3,66), Bacillus cereus (isolado 18C2, IE = 3,52) e Bacillus paralicheniformis (isolado 20C2, IE = 3,34). Para a fitase, os maiores valores de IE foram observados para B. cereus (isolado 18C2, IE = 2,30) e B. licheniformis (isolado 3C1, IE = 2,15). Em relação à produção de celulose, B. altitudinis (isolado 6C1) foi o mais eficiente (IE = 6,40), seguido por três Bacillus subtilis (isolados 9C1, 16C2 e 19C2) com valores de IE de 5,66, 5,84 e 5,88, respectivamente, e um B. pumilus (isolado 27C2, IE = 5,78). Pode-se inferir que os microrganismos selecionados são potencialmente úteis como aditivos biológicos em fertilizantes organo-minerais e outros processos biotecnológicos.

Thermo-resistant enzyme-producing microorganisms isolated from composting / Microrganismos produtores de enzimas termo-resistentes isolados de compostagem

Organo-mineral fertilizers supplemented with biological additives are an alternative to chemical fertilizers. In this study, thermoresistant microorganisms from composting mass were isolated by two-step procedures. First, samples taken at different time points and temperatures (33 days at 52 ºC, 60 days at 63 ºC, and over 365 days at 26 ºC) were pre-incubated at 80 oC for 30 minutes. Second, the microbial selection by in vitro culture-based methods and heat shock at 60 oC and 100 oC for 2h and 4h. Forty-one isolates were able to grow at 60 °C for 4h; twenty-seven at 100 °C for 2h, and two at 100 °C for 4h. The molecular identification by partial sequencing of the 16S ribosomal gene using universal primers revealed that thirty-five isolates were from eight Bacillus species, one Brevibacillus borstelensis, three Streptomyces thermogriseus, and two fungi (Thermomyces lanuginosus and T. dupontii). Data from amylase, phytase, and cellulase activity assays and the enzymatic index (EI) showed that 38 of 41 thermo-resistant isolates produce at least one enzyme. For amylase activity, the highest EI value was observed in Bacillus licheniformis (isolate 21C2, EI= 4.11), followed by Brevibacillus borstelensis (isolate 6C2, EI= 3.66), Bacillus cereus (isolate 18C2, EI= 3.52), and Bacillus paralicheniformis (isolate 20C2, EI= 3.34). For phytase, the highest EI values were observed for Bacillus cereus (isolate 18C2, EI= 2.30) and Bacillus licheniformis (isolate 3C1, EI= 2.15). Concerning cellulose production, B. altitudinis (isolate 6C1) was the most efficient (EI= 6.40), followed by three Bacillus subtilis (isolates 9C1, 16C2, and 19C2) with EI values of 5.66, 5.84, and 5.88, respectively, and one B. pumilus (isolate 27C2, EI= 5.78). The selected microorganisms are potentially useful as a biological additive in organo-mineral fertilizers and other biotechnological processes.(AU)

Os fertilizantes organo-minerais suplementados com aditivos biológicos são uma alternativa aos adubos químicos. Neste estudo, microrganismos termoresistentes foram isolados de compostagem por procedimentos de duas etapas. Inicialmente, as amostras tomadas em diferentes períodos e temperaturas (33 dias a 52 ºC, 60 dias a 63 ºC e mais de 365 dias a 26 ºC) foram pré-incubadas a 80 oC por 30 minutos. Posteriormente, a seleção microbiana foi conduzida por métodos baseados em cultura in vitro e choque térmico a 60 oC e 100 oC por 2h e 4h. Quarenta e um isolados foram capazes de crescer a 60 °C por 4h; vinte e sete a 100 °C por 2h e dois a 100 °C por 4h. A identificação molecular por sequenciamento parcial do gene ribossomal 16S usando primers universais revelou que trinta e cinco isolados eram de oito espécies de Bacillus, um Brevibacillus borstelensis, três Streptomyces thermogriseus e dois fungos (Thermomyces lanuginosus e T. dupontii). Os dados dos ensaios de atividade de amilase, fitase e celulase e o índice enzimático (IE) mostraram que 38 dos 41 isolados termorresistentes produziram pelo menos uma enzima. Para a atividade da amilase, o maior valor de IE foi observado em Bacillus licheniformis (isolado 21C2, IE = 4,11), seguido por Brevibacillus borstelensis (isolado 6C2, IE = 3,66), Bacillus cereus (isolado 18C2, IE = 3,52) e Bacillus paralicheniformis (isolado 20C2, IE = 3,34). Para a fitase, os maiores valores de IE foram observados para B. cereus (isolado 18C2, IE = 2,30) e B. licheniformis (isolado 3C1, IE = 2,15). Em relação à produção de celulose, B. altitudinis (isolado 6C1) foi o mais eficiente (IE = 6,40), seguido por três Bacillus subtilis (isolados 9C1, 16C2 e 19C2) com valores de IE de 5,66, 5,84 e 5,88, respectivamente, e um B. pumilus (isolado 27C2, IE = 5,78). Pode-se inferir que os microrganismos selecionados são potencialmente úteis como aditivos biológicos em fertilizantes organo-minerais e outros processos biotecnológicos.(AU)

Toxicity and larvicidal activity on Aedes aegypti of citronella essential oil submitted to enzymatic esterification / Toxicidade e atividade larvicida sobre Aedes aegypti de óleo essencial de citronella submetido à esterificação enzimática

The essential oil of citronella (Cymbopogon winterianus) has several biological activities, among them the insect repellent action. Some studies showed that cinnamic acid esters can be applied as natural pesticides, insecticides and fungicides. In this context, the objective of the present work was to evaluate the production of esters from citronella essential oil with cinnamic acid via enzymatic esterification. Besides, the essential oil toxicity before and after esterification against Artemia salina and larvicidal action on Aedes aegypti was investigated. Esters were produced using cinnamic acid as the acylating agent and citronella essential oil (3:1) in heptane and 15 wt% NS 88011 enzyme as biocatalysts, at 70 °C and 150 rpm. Conversion rates of citronellyl and geranyl cinnamates were 58.7 and 69.0% for NS 88011, respectively. For the toxicity to Artemia salina LC50 results of 5.29 μg mL-¹ were obtained for the essential oil and 4.36 μg mL-¹ for the esterified oils obtained with NS 88011. In the insecticidal activity against Aedes aegypti larvae, was obtained LC50 of 111.84 μg mL-¹ for the essential oil of citronella and 86.30 μg mL-¹ for the esterified oils obtained with the enzyme NS 88011, indicating high toxicity of the esters. The results demonstrated that the evaluated samples present potential of application as bioinsecticide.

O óleo essencial de citronela (Cymbopogon winterianus) possui diversas atividades biológicas, entre elas a ação repelente a insetos. Alguns estudos mostraram que os ésteres do ácido cinâmico podem ser aplicados como pesticidas naturais, inseticidas e fungicidas. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a produção de ésteres a partir do óleo essencial de citronela com ácido cinâmico via esterificação enzimática. Além disso, foi investigada a toxicidade do óleo essencial antes e após a esterificação contra Artemia salina e a ação larvicida sobre Aedes aegypti. Os ésteres foram produzidos utilizando ácido cinâmico como agente acilante e óleo essencial de citronela (3: 1) em heptano e 15% em peso da enzima NS 88011 como biocatalisadores, a 70 ° C e 150 rpm. As taxas de conversão de cinamatos de citronelil e geranil foram 58,7 e 69,0% para NS 88011, respectivamente. Para a toxicidade sobre Artemia salina foram obtidos CL50 de 5,29 μg mL-¹ para o óleo essencial e 4,36 μg mL-¹ para os óleos esterificados com NS 88011. Na atividade inseticida contra larvas de Aedes aegypti, obteve-se CL50 de 111,84 μg mL-¹ para o óleo essencial de citronela e 86,30 μg mL-¹ para os óleos esterificados com a enzima NS 88011, indicando alta toxicidade dos ésteres. Os resultados demonstraram que as amostras avaliadas apresentam potencial de aplicação como bioinseticida.

Toxicity and larvicidal activity on Aedes aegypti of citronella essential oil submitted to enzymatic esterification / Toxicidade e atividade larvicida sobre Aedes aegypti de óleo essencial de citronella submetido à esterificação enzimática

The essential oil of citronella (Cymbopogon winterianus) has several biological activities, among them the insect repellent action. Some studies showed that cinnamic acid esters can be applied as natural pesticides, insecticides and fungicides. In this context, the objective of the present work was to evaluate the production of esters from citronella essential oil with cinnamic acid via enzymatic esterification. Besides, the essential oil toxicity before and after esterification against Artemia salina and larvicidal action on Aedes aegypti was investigated. Esters were produced using cinnamic acid as the acylating agent and citronella essential oil (3:1) in heptane and 15 wt% NS 88011 enzyme as biocatalysts, at 70 °C and 150 rpm. Conversion rates of citronellyl and geranyl cinnamates were 58.7 and 69.0% for NS 88011, respectively. For the toxicity to Artemia salina LC50 results of 5.29 μg mL-¹ were obtained for the essential oil and 4.36 μg mL-¹ for the esterified oils obtained with NS 88011. In the insecticidal activity against Aedes aegypti larvae, was obtained LC50 of 111.84 μg mL-¹ for the essential oil of citronella and 86.30 μg mL-¹ for the esterified oils obtained with the enzyme NS 88011, indicating high toxicity of the esters. The results demonstrated that the evaluated samples present potential of application as bioinsecticide.(AU)

O óleo essencial de citronela (Cymbopogon winterianus) possui diversas atividades biológicas, entre elas a ação repelente a insetos. Alguns estudos mostraram que os ésteres do ácido cinâmico podem ser aplicados como pesticidas naturais, inseticidas e fungicidas. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a produção de ésteres a partir do óleo essencial de citronela com ácido cinâmico via esterificação enzimática. Além disso, foi investigada a toxicidade do óleo essencial antes e após a esterificação contra Artemia salina e a ação larvicida sobre Aedes aegypti. Os ésteres foram produzidos utilizando ácido cinâmico como agente acilante e óleo essencial de citronela (3: 1) em heptano e 15% em peso da enzima NS 88011 como biocatalisadores, a 70 ° C e 150 rpm. As taxas de conversão de cinamatos de citronelil e geranil foram 58,7 e 69,0% para NS 88011, respectivamente. Para a toxicidade sobre Artemia salina foram obtidos CL50 de 5,29 μg mL-¹ para o óleo essencial e 4,36 μg mL-¹ para os óleos esterificados com NS 88011. Na atividade inseticida contra larvas de Aedes aegypti, obteve-se CL50 de 111,84 μg mL-¹ para o óleo essencial de citronela e 86,30 μg mL-¹ para os óleos esterificados com a enzima NS 88011, indicando alta toxicidade dos ésteres. Os resultados demonstraram que as amostras avaliadas apresentam potencial de aplicação como bioinseticida.(AU)

Toxicity and larvicidal activity on Aedes aegypti of citronella essential oil submitted to enzymatic esterification

Abstract The essential oil of citronella (Cymbopogon winterianus) has several biological activities, among them the insect repellent action. Some studies showed that cinnamic acid esters can be applied as natural pesticides, insecticides and fungicides. In this context, the objective of the present work was to evaluate the production of esters from citronella essential oil with cinnamic acid via enzymatic esterification. Besides, the essential oil toxicity before and after esterification against Artemia salina and larvicidal action on Aedes aegypti was investigated. Esters were produced using cinnamic acid as the acylating agent and citronella essential oil (3:1) in heptane and 15 wt% NS 88011 enzyme as biocatalysts, at 70 °C and 150 rpm. Conversion rates of citronellyl and geranyl cinnamates were 58.7 and 69.0% for NS 88011, respectively. For the toxicity to Artemia salina LC50 results of 5.29 g mL-1 were obtained for the essential oil and 4.36 g mL-1 for the esterified oils obtained with NS 88011. In the insecticidal activity against Aedes aegypti larvae, was obtained LC50 of 111.84 g mL-1 for the essential oil of citronella and 86.30 g mL-1 for the esterified oils obtained with the enzyme NS 88011, indicating high toxicity of the esters. The results demonstrated that the evaluated samples present potential of application as bioinsecticide.

Resumo O óleo essencial de citronela (Cymbopogon winterianus) possui diversas atividades biológicas, entre elas a ação repelente a insetos. Alguns estudos mostraram que os ésteres do ácido cinâmico podem ser aplicados como pesticidas naturais, inseticidas e fungicidas. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a produção de ésteres a partir do óleo essencial de citronela com ácido cinâmico via esterificação enzimática. Além disso, foi investigada a toxicidade do óleo essencial antes e após a esterificação contra Artemia salina e a ação larvicida sobre Aedes aegypti. Os ésteres foram produzidos utilizando ácido cinâmico como agente acilante e óleo essencial de citronela (3: 1) em heptano e 15% em peso da enzima NS 88011 como biocatalisadores, a 70 ° C e 150 rpm. As taxas de conversão de cinamatos de citronelil e geranil foram 58,7 e 69,0% para NS 88011, respectivamente. Para a toxicidade sobre Artemia salina foram obtidos CL50 de 5,29 g mL-1 para o óleo essencial e 4,36 g mL-1 para os óleos esterificados com NS 88011. Na atividade inseticida contra larvas de Aedes aegypti, obteve-se CL50 de 111,84 g mL-1 para o óleo essencial de citronela e 86,30 g mL-1 para os óleos esterificados com a enzima NS 88011, indicando alta toxicidade dos ésteres. Os resultados demonstraram que as amostras avaliadas apresentam potencial de aplicação como bioinseticida.

Enzymatic hydrolysis of lignocellulosic residues and bromatological characterization for animal feed / Hidrólise enzimática de resíduos lignocelulósicos e caracterização bromatológica para ração animal

ABSTRACT: This study evaluated the action of commercial and non-commercial cellulases and pectinases in the hydrolysis of soybean hulls (SH) and corn stover and cobs (CSC), the effect of temperature and agitation on the lignocellulosic substrate hydrolysis and the bromatological characteristics of hydrolyzed substrates. The effect of pretreatment on the hydrolysis of lignocellulosic residues and bromatological analysis were also evaluated. The highest hydrolytic activity occurred at 300 rpm for SH (47.95 and 51.43% for cellulase and pectinase, respectively) and at 350 rpm for CSC (26.05 and 9.23% for cellulase and pectinase, respectively). Non-commercial enzymes achieved 7.26-30% of the amount of hydrolysis obtained with commercial enzymes, on the same substrates. Pretreatment with 7.5% of NaOH and a particle size of the substrate of 0.5 mm significantly increased the hydrolysis of SH and CSC for both enzymes. The bromatological characteristics showed that soybean hulls hydrolyzed with both commercial cellulase and pectinase have potential for large-scale use in animal feed production.

RESUMO: Foram avaliadas a ação de celulases e pectinases comerciais e não comerciais na hidrólise de casca de soja (CS) e palha e espigas de milho (PEM), o efeito da temperatura e da agitação na hidrólise do substrato lignocelulósico e as características bromatológicas dos substratos hidrolisados. O efeito do pré-tratamento na hidrólise de resíduos lignocelulósicos e a análise bromatológica também foram avaliados. A maior atividade hidrolítica ocorreu a 300 rpm para CS (47,95 e 51,43% para celulase e pectinase, respectivamente) e a 350 rpm para PEM (26,05 e 9,23% para celulase e pectinase, respectivamente). As enzimas não comerciais atingiram 7,26-30% da quantidade de hidrólise obtida com as enzimas comerciais, nos mesmos substratos. O pré-tratamento com 7,5% de NaOH e um tamanho de partícula do substrato de 0,5 mm aumentou significativamente a hidrólise de CS e PEM para ambas as enzimas. As características bromatológicas mostraram que a casca de soja hidrolisada com celulase e pectinase comercial tem potencial para uso em larga escala na produção de ração animal.

Toxicity and larvicidal activity on Aedes aegypti of citronella essential oil submitted to enzymatic esterification / Toxicidade e atividade larvicida sobre Aedes aegypti de óleo essencial de citronella submetido à esterificação enzimática

Abstract The essential oil of citronella (Cymbopogon winterianus) has several biological activities, among them the insect repellent action. Some studies showed that cinnamic acid esters can be applied as natural pesticides, insecticides and fungicides. In this context, the objective of the present work was to evaluate the production of esters from citronella essential oil with cinnamic acid via enzymatic esterification. Besides, the essential oil toxicity before and after esterification against Artemia salina and larvicidal action on Aedes aegypti was investigated. Esters were produced using cinnamic acid as the acylating agent and citronella essential oil (3:1) in heptane and 15 wt% NS 88011 enzyme as biocatalysts, at 70 °C and 150 rpm. Conversion rates of citronellyl and geranyl cinnamates were 58.7 and 69.0% for NS 88011, respectively. For the toxicity to Artemia salina LC50 results of 5.29 μg mL-1 were obtained for the essential oil and 4.36 μg mL-1 for the esterified oils obtained with NS 88011. In the insecticidal activity against Aedes aegypti larvae, was obtained LC50 of 111.84 μg mL-1 for the essential oil of citronella and 86.30 μg mL-1 for the esterified oils obtained with the enzyme NS 88011, indicating high toxicity of the esters. The results demonstrated that the evaluated samples present potential of application as bioinsecticide.

Resumo O óleo essencial de citronela (Cymbopogon winterianus) possui diversas atividades biológicas, entre elas a ação repelente a insetos. Alguns estudos mostraram que os ésteres do ácido cinâmico podem ser aplicados como pesticidas naturais, inseticidas e fungicidas. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a produção de ésteres a partir do óleo essencial de citronela com ácido cinâmico via esterificação enzimática. Além disso, foi investigada a toxicidade do óleo essencial antes e após a esterificação contra Artemia salina e a ação larvicida sobre Aedes aegypti. Os ésteres foram produzidos utilizando ácido cinâmico como agente acilante e óleo essencial de citronela (3: 1) em heptano e 15% em peso da enzima NS 88011 como biocatalisadores, a 70 ° C e 150 rpm. As taxas de conversão de cinamatos de citronelil e geranil foram 58,7 e 69,0% para NS 88011, respectivamente. Para a toxicidade sobre Artemia salina foram obtidos CL50 de 5,29 μg mL-1 para o óleo essencial e 4,36 μg mL-1 para os óleos esterificados com NS 88011. Na atividade inseticida contra larvas de Aedes aegypti, obteve-se CL50 de 111,84 μg mL-1 para o óleo essencial de citronela e 86,30 μg mL-1 para os óleos esterificados com a enzima NS 88011, indicando alta toxicidade dos ésteres. Os resultados demonstraram que as amostras avaliadas apresentam potencial de aplicação como bioinseticida.

Detection of paratuberculosis in dairy cows from southern Brazil / Detecção da paratuberculose em vacas leiteiras no sul do Brasil

Bovine paratuberculosis causes chronic, incurable diarrhea and weight loss, resulting in decreased cattle production. The disease is caused by Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP), an obligate intracellular mycobactin-dependent mycobacterium that replicates slowly in the host and has heightened environmental resistance. In countries where the disease is found and the damage has been quantified, direct and indirect economic losses are extremely high. Local epidemiological data is of paramount importance for the implementation of control programs. Our objective was to verify whether paratuberculosis is present in commercial dairy herds in different mesoregions of RS. Therefore, a prospective, cross-sectional and observational study was performed on dairy cattle from five mesoregions of the RS state, Brazil. Milk samples taken from individual cows on commercial farms were tested using indirect ELISA tests and classified as negative, suspicious, or positive. In herds containing at least one positive cow, we conducted convenience sampling of feces directly from the rectal ampulla to identify MAP through PCR. Of the 362 cows tested, 20 were seroreactive for paratuberculosis from two mesoregions. The PCR tests were all positive; cows with a negative ELISA and positive PCR results probably indicate that the MAP was ingested and eliminated without causing infection. We found that paratuberculosis is likely endemic in the northwest and northeast mesoregions.

A paratuberculose bovina causa diarreia crônica e incurável, perda de peso e resulta em diminuição da produção. A doença é causada pelo Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP), micobactéria intracelular obrigatória, dependente de micobactina, que se replica lentamente no hospedeiro e possui elevada resistência ambiental. Nos países onde a doença é encontrada e os danos foram quantificados, as perdas econômicas diretas e indiretas são extremamente altas. Os dados epidemiológicos locais são de suma importância para a implementação de programas de controle. Nosso objetivo foi verificar se a paratuberculose está presente em rebanhos leiteiros comerciais em diferentes mesorregiões do RS. Para tanto, foi realizado um estudo prospectivo, transversal e observacional em bovinos leiteiros de cinco mesorregiões do estado do RS, Brasil. Amostras de leite individuais, provenientes de vacas leiteiras de fazendas comerciais foram testadas com ELISA indireto e classificadas como negativas, suspeitas ou positivas. Em rebanhos contendo pelo menos uma vaca positiva, realizamos amostragem por conveniência, em que foram coletadas fezes diretamente da ampola retal, para identificar MAP por meio da PCR. Das 362 vacas testadas, 20 foram sororreativas para paratuberculose, oriundas de duas mesorregiões. Os testes de PCR foram todos positivos. Vacas com resultado negativo no teste ELISA e PCR positivo provavelmente indicam que o MAP foi ingerido e eliminado sem causar infecção. Sugere-se que a paratuberculose é provavelmente endêmica nas mesorregiões noroeste e nordeste.

Do organic fertilization and azospirillum brasilense influence radish cultivation? / A adubação orgânica e o azospirillum brasilense influenciam o cultivo do rabanete?

The association of conventional fertilizers with fertilizers of organic origin is a well-known practice in agriculture for achieving high productivity and also with the adoption of inoculants, composed of bacteria for promoting better plant development of crops. Thus, the objective of the work was to investigate the growth and productivity of radish with organic fertilization and the influence of the use of nitrogen fixing bacteria of the genus Azospirillum spp.radish (Raphanus sativus L.) Hybrid Margaret Queen. The treatments were the use of different doses of organic fertilizer and the application of Azospirillum brasilense, besides the control. At the end of the cycle, plant height, tuber diameter, tuber fresh mass, tuber dry mass, and total tuber fresh mass were evaluated. With and without application of A. brasilense,increases of 16.5% and 6.40% in tuber diameter were obtained, respectively. Without application of A. brasilense, there was an increase of 0.37% in leaf dry mass when the maximum concentration of 8 kg m² of organic fertilizer was used. For root fresh mass and root dry mass, with foliar application of A. brasilense, there was an increase of 9.57% and 0.67%, while without A. brasilensethere was an increase of 2.43% and 0.22%. There were increases of 12.83% for total fresh mass with the management of A. brasilenseand 3.4% without A. brasilense, using the maximum concentration of 8 kg m² of organic fertilizer. For height, there was an increase of 5.12% without A. brasilense.It was concluded that organic fertilization alone or combined with A. brasilenseis an alternative in radish production.(AU)

A associação de fertilizantes convencionais com fertilizantes de origem orgânica é uma prática bastante conhecida na agricultura por alcançar alta produtividade e também com a adoção de inoculantes, compostos por bactérias por promoverem melhor desenvolvimento vegetal das lavouras. Assim, o objetivo do trabalho foi investigar o crescimento e a produtividade do rabanete com adubação orgânica e a influência do uso de bactérias fixadoras de nitrogênio do gênero Azospirillum spp. rabanete (Raphanus sativus L.) Híbrido Margaret Queen. Os tratamentos foram o uso de diferentes doses de adubo orgânico e a aplicação de Azospirillum brasilense, além da testemunha. Ao final do ciclo, foram avaliados altura da planta, diâmetro do tubérculo, massa fresca do tubérculo, massa seca do tubérculo e massa fresca total do tubérculo. Com e sem aplicação de A. brasilense, foram obtidos aumentos de 16,5% e 6,40% no diâmetro do tubérculo, respectivamente. Sem aplicação de A. brasilense, houve aumento de 0,37% na massa seca foliar quando utilizada a concentração máxima de 8 kg m² de adubo orgânico. Para massa fresca de raiz e massa seca de raiz, com aplicação foliar de A. brasilense, houve aumento de 9,57% e 0,67%, enquanto sem A.brasilense houve aumento de 2,43% e 0,22%. Houve incrementos de 12,83% para massa fresca total com manejo de A. brasilense e de 3,4% sem A. brasilense, com a utilização da concentração máxima de 8 kg m² de adubo orgânico. Para altura, houve aumento de 5,12% sem A. brasilense. Concluiu-se que a adubação orgânica isolada ou combinada com A. brasilense é uma alternativa na produção de rabanete.(AU)

Respostas fisiológicas e enzimáticas no milho sob diferentes concentrações de nitrogênio / Physiological and enzymatic responses in maize under different nitrogen concentrations

O estudo de aspectos químicos e bioquímicos associados ao desenvolvimento das diferentes partesdas plantas permite a observação e o entendimento de uma série de reações que levam à produção de fitomassa e grãos pela cultura de milho. Assim, objetivou-se estudar a diferença na eficiência de uso do nitrogênio nas raízes e parte aérea em dois genótipos de milho, na fase inicial de crescimento das plantas e avaliar as respostas bioquímico-fisiológicas desses órgãos quando as plantas são submetidas a distintas doses de N em condições hidropônicas. O experimento foi realizado em casa de vegetação, em solução nutritiva por20 dias, com dois genótipos (AS1522 e AS1596) submetidos a quatro concentrações de N (zero; 112; 224 e 448 mg dm-3). O delineamento utilizado foi em inteiramente casualizado com trêsrepetições. Houve diferença entre os genótipos estudados para as variáveis biométricas, massa de matéria seca, acúmulo de N e aminoácidos livres totais na parte aérea das plantas. Na raiz, a atividade da redutase do nitrato foi a variável que diferenciou a eficiência no uso do nitrogênio entre os genótipos. O genótipo AS1596 é mais eficiente no uso do nitrogênio.(AU)

The study of chemical and biochemical aspects associated with the development of different plant parts enables the assessment of a series of reactions leading to the production of biomass and grain culture. Thus, the objective of was to study the difference in nitrogen efficiency in roots and shoots of two corn genotypes in the initial stages of plants growth, and evaluate the biochemical and physiological responses of these organs, when plants are subjected to different doses of N, under hydroponic conditions. The experiment was conducted in a greenhouse in nutrient solution for 20 days, with two genotypes(AS1522 and AS1596) subjected to four N concentrations (zero, 112, 224 and 448 mg dm-3). Completely randomized desing with three replications das apply. The major differences among genotypes for biometric variables, dry matter, Nac cumulation and free amino acids were observed in the shoots. At root, the activity of nitrate reductase activity was the variable that stood out and provided the largest differences between genotypes. The genotype AS1596 is more efficient in N utilization.(AU)

Accelerated ageing test and enzymatic expression in the evaluation of kale seed quality / Teste de envelhecimento acelerado e expressão enzimática na avaliação da qualidade de sementes de couve

The demand for high-quality vegetable seeds and the production of vigorous seedlings has increased in recent years, as these characteristics are determining factors of production success. Vegetables are growing in national importance, and kale stands out as an important source of income for small farmers. The objective of this study was to adapt the traditional accelerated aging test methodology with a saturated NaCl solution of kale seeds and evaluate the enzymatic activity after the vigour test. Six batches of kale seeds were used, and the moisture content, weight of one thousand seeds, first germination count, germination, germination speed index, emergence, initial stand, and emergence velocity index were determined. In the accelerated ageing test, the seeds were submitted to the traditional accelerated ageing test method and the accelerated ageing test method with a saturated NaCl solution for ageing periods of 0, 24, 48, 72, and 96 hours. Electrophoretic analysis of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and alcohol dehydrogenase (ADH) isoenzymes was also performed. The accelerated ageing test, using the traditional method for 72 hours at 41 °C, is adequate for evaluating the physiological potential of kale seeds. The isoenzymatic analyses of SOD, CAT, and ADH demonstrate that the biochemical markers are efficient at differentiating kale seeds after accelerated ageing.(AU)

A demanda por sementes de hortaliças com alta qualidade e a obtenção de mudas vigorosas tem aumentado nos últimos anos, pois estas características constituem fatores determinantes do êxito da produção. As hortaliças têm uma importância nacional crescente, dentre elas se destaca a couve, por ser importante fonte de renda para pequenos agricultores. Objetivou-se adequar a metodologia do teste de envelhecimento acelerado tradicional e com solução saturada de NaCl em sementes de couve e avaliar a atividade enzimática após o teste de vigor. Foram utilizados seis lotes de sementes de couve e determinouse o grau de umidade, peso de mil sementes, primeira contagem de germinação, germinação, índice de velocidade de germinação, emergência, estande inicial e índice de velocidade de emergência. No teste de envelhecimento acelerado, as sementes foram submetidas ao método tradicional e com solução saturada de NaCl, por períodos de 0; 24; 48; 72 e 96 horas. Realizou-se também a análise eletroforética das isoenzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e álcool desidrogenase (ADH). O teste de envelhecimento acelerado, utilizando o método tradicional na combinação de 72 horas a 41 °C é adequado para avaliar o potencial fisiológico de sementes de couve. As análises isoenzimáticas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e álcool desidrogenase (ADH) demonstram que os marcadores bioquímicos são eficientes e promissores na diferenciação de sementes de couve após o envelhecimento acelerado.(AU)

Effect of calcium on Pseudomonas aeruginasa and Bacillus cereus metabolites / Efeito do cálcio nos metabólitos de Pseudomonas aeruginasa e Bacillus cereus

The effects of Calcium (Ca+²) on virulence and some parameters should be analyzed in this study. Pseudomonas aeruginosa Gram (-) and Bacillus cereus Gram (+) were used. Both bacteria are soil bacteria. In this study; the effect of Ca+² on protease, amylase, LasB elastolytic assay, H2O2, pyorubin and biofilm on metabolites of these bacteria were investigated during 24 hour time. In this study, the effect of Ca+² on the production of some secondary metabolites on P. aeruginosa and B. cereus was investigated and presented for the first time by us.

Os efeitos do cálcio (Ca+²) na virulência e alguns parâmetros devem ser analisados neste estudo. Pseudomonas aeruginosa Gram (-) e Bacillus cereus Gram (+) foram usados. Ambas as bactérias são bactérias do solo. Neste estudo, o efeito do Ca+² sobre a protease, amilase, ensaio elastolítico LasB, H2O2, piorubina e biofilme nos metabólitos dessas bactérias foram investigados durante 24 horas. Neste estudo, o efeito do Ca+² na produção de alguns metabólitos secundários em P. aeruginosa e B. cereus foi investigado e apresentado pela primeira vez por nós.

Effect of calcium on Pseudomonas aeruginasa and Bacillus cereus metabolites / Efeito do cálcio nos metabólitos de Pseudomonas aeruginasa e Bacillus cereus

The effects of Calcium (Ca+²) on virulence and some parameters should be analyzed in this study. Pseudomonas aeruginosa Gram (-) and Bacillus cereus Gram (+) were used. Both bacteria are soil bacteria. In this study; the effect of Ca+² on protease, amylase, LasB elastolytic assay, H2O2, pyorubin and biofilm on metabolites of these bacteria were investigated during 24 hour time. In this study, the effect of Ca+² on the production of some secondary metabolites on P. aeruginosa and B. cereus was investigated and presented for the first time by us.(AU)

Os efeitos do cálcio (Ca+²) na virulência e alguns parâmetros devem ser analisados neste estudo. Pseudomonas aeruginosa Gram (-) e Bacillus cereus Gram (+) foram usados. Ambas as bactérias são bactérias do solo. Neste estudo, o efeito do Ca+² sobre a protease, amilase, ensaio elastolítico LasB, H2O2, piorubina e biofilme nos metabólitos dessas bactérias foram investigados durante 24 horas. Neste estudo, o efeito do Ca+² na produção de alguns metabólitos secundários em P. aeruginosa e B. cereus foi investigado e apresentado pela primeira vez por nós.(AU)

The changing of gelatin properties from tra catfish skin (Pangasianodon hypophthalmus) by alkaline replacement to enzyme in pretreated process / Alterações das propriedades da gelatina da pele do bagre tra (Pangasianodon hypophthalmus) pela substituição alcalina por enzima no processo pré-tratado

The effect of pretreated method to remove the non-collagenous protein by using alkaline and enzyme Alcalase, as well as the temperature and time for extracting on the properties of gelatin from tra catfish skin were investigated. Yields of gelatin extracted at 70 °C for 1h from pretreated skin by enzyme method (16.2%) was significantly higher than that of the sample by alkaline method (12.14%). However, the gel strength of gelatin from skin treated via enzyme Alcalase was lower than gelatin sample pretreated by alkaline while the turbidity values was higher than gelatin from skin pretreated via alkaline. From SDS-PAGE profile, gelatin from skin pretreated by alkaline consisted of two different α- chains in protein pattern while enzymatic gelatin had low molecular weight peptides. The FT-IR spectra showed the lower wavenumber in amide I and III of enzymatic gelatin in compare to alkaline gelatin by the loss of triple helical structure during enzyme treatment. From the results, the using enzyme for pretreated material has potential to replace the alkaline method for gelatin production with purpose to reduce chemical waste caused serious ecological issues.

Investigou-se o efeito do método pré-tratado para remoção da proteína não colágena com a utilização da alcalina e da enzima Alcalase, bem como a temperatura e o tempo de extração sobre as propriedades da gelatina da pele do bagre tra. O rendimento da gelatina extraída a 70 °C por 1h da pele pré-tratada pelo método enzimático (16,2%) foi significativamente superior ao da amostra pelo método alcalino (12,14%). No entanto, a força do gel da gelatina da pele tratada com a enzima Alcalase foi menor do que a amostra de gelatina pré-tratada com alcalina, enquanto os valores de turbidez foram maiores do que a gelatina da pele pré-tratada com alcalina. A partir do perfil SDS-PAGE, a gelatina da pele pré-tratada com alcalina consistia em duas cadeias α diferentes no padrão de proteína, enquanto a gelatina enzimática tinha peptídeos de baixo peso molecular. Os espectros de FT-IR mostraram o menor número de onda na amida I e III da gelatina enzimática em comparação com a gelatina alcalina pela perda da estrutura helicoidal tripla durante o tratamento enzimático. Pelos resultados obtidos, a utilização de enzimas para material pré-tratado tem potencial para substituir o método alcalino para produção de gelatina com objetivo de reduzir o desperdício químico causado por sérios problemas ecológicos.

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.

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)

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.

TiO2 nanoparticles and salinity stress in relation to artemisinin production and ADS and DBR2 expression in Artemisia absinthium L / Nanopartículas de TiO2 e estresse de salinidade em relação à produção de artemisinina e expressão de ADS e DBR2 em Artemisia absinthium L

Artemisia absinthium L. is an important herb that is widely cultivated in different parts of the world for its medicinal properties. The present study evaluated the effects of four concentrations of nanoparticles treatment (0, 10, 20 and 30 mg L-¹) and NaCl salinity stress (0, 50, 100 and 150 mM NaCl) and their interactions with respect to the expression of two key genes, i.e. DBR2 and ADS, in the biosynthesis pathway of artemisinin in A. absinthium. Total RNA was extracted and a relative gene expression analysis was carried out using Real-Time PCR. The amount of artemisinin was also determined by HPLC. All the experiments were performed as factorial in a completely randomized design in three replications. The results revealed that salinity stress and nanoparticles treatment and their interaction affected the expressions of these genes significantly. The highest levels of ADS gene expression were observed in the 30 mg L-¹ nanoparticles–treated plants in the presence of 150 mM salinity stress and the lowest levels in the 10 mg L-¹ nanoparticles–treated plants under 50 mM salinity stress. The maximum DBR2 gene expression was recorded in the 10 mg L-¹ nanoparticles–treated plants in the absence of salinity stress and the minimum expression in the 100 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles treatment. Moreover, the smallest amounts of artemisinin were observed in the 150 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles and the highest amounts in the 30 mg L-¹ nanoparticles–treated plants. The maximum amounts of artemisinin and ADS gene expression were reported from the plants in the same nanoparticles treatment and salinity stress [...].

Artemisia absinthium L. é uma erva importante que é amplamente cultivada em diferentes partes do mundo por suas propriedades medicinais. O presente estudo avaliou os efeitos de quatro concentrações de tratamento com nanopartículas (0, 10, 20 e 30 mg L-¹) e estresse de salinidade com NaCl (0, 50, 100 e 150 mM NaCl) e suas interações com relação à expressão de dois genes-chave, isto é, DBR2 e ADS, na via de biossíntese da artemisinina em A. absinthium. O RNA total foi extraído, e uma análise de expressão gênica relativa foi realizada usando PCR em tempo real. A quantidade de artemisinina também foi determinada por HPLC. Todos os experimentos foram realizados como fatorial, em delineamento inteiramente casualizado, em três repetições. Os resultados revelaram que o estresse por salinidade e o tratamento com nanopartículas e sua interação afetaram significativamente as expressões desses genes. Os níveis mais altos de expressão do gene ADS foram observados nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-¹ na presença de estresse de salinidade de 150 mM, e os níveis mais baixos, nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-¹ com estresse de salinidade de 50 mM. A expressão máxima do gene DBR2 foi registrada nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-¹ na ausência de estresse de salinidade, e a expressão mínima, nas plantas estressadas com salinidade de 100 mM na ausência de tratamento com nanopartículas. Além disso, as menores quantidades de artemisinina foram observadas nas plantas com estresse de salinidade de 150 mM na ausência de nanopartículas, e as maiores quantidades, nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-¹. As quantidades máximas de expressão de genes de artemisinina e ADS foram relatadas a partir das plantas no mesmo tratamento com nanopartículas e condições de estresse de salinidade. A esse respeito, a quantidade de artemisinina diminuiu pela metade nas [...],

TiO2 nanoparticles and salinity stress in relation to artemisinin production and ADS and DBR2 expression in Artemisia absinthium L / Nanopartículas de TiO2 e estresse de salinidade em relação à produção de artemisinina e expressão de ADS e DBR2 em Artemisia absinthium L

Artemisia absinthium L. is an important herb that is widely cultivated in different parts of the world for its medicinal properties. The present study evaluated the effects of four concentrations of nanoparticles treatment (0, 10, 20 and 30 mg L-¹) and NaCl salinity stress (0, 50, 100 and 150 mM NaCl) and their interactions with respect to the expression of two key genes, i.e. DBR2 and ADS, in the biosynthesis pathway of artemisinin in A. absinthium. Total RNA was extracted and a relative gene expression analysis was carried out using Real-Time PCR. The amount of artemisinin was also determined by HPLC. All the experiments were performed as factorial in a completely randomized design in three replications. The results revealed that salinity stress and nanoparticles treatment and their interaction affected the expressions of these genes significantly. The highest levels of ADS gene expression were observed in the 30 mg L-¹ nanoparticles–treated plants in the presence of 150 mM salinity stress and the lowest levels in the 10 mg L-¹ nanoparticles–treated plants under 50 mM salinity stress. The maximum DBR2 gene expression was recorded in the 10 mg L-¹ nanoparticles–treated plants in the absence of salinity stress and the minimum expression in the 100 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles treatment. Moreover, the smallest amounts of artemisinin were observed in the 150 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles and the highest amounts in the 30 mg L-¹ nanoparticles–treated plants. The maximum amounts of artemisinin and ADS gene expression were reported from the plants in the same nanoparticles treatment and salinity stress [...].(AU)

Artemisia absinthium L. é uma erva importante que é amplamente cultivada em diferentes partes do mundo por suas propriedades medicinais. O presente estudo avaliou os efeitos de quatro concentrações de tratamento com nanopartículas (0, 10, 20 e 30 mg L-¹) e estresse de salinidade com NaCl (0, 50, 100 e 150 mM NaCl) e suas interações com relação à expressão de dois genes-chave, isto é, DBR2 e ADS, na via de biossíntese da artemisinina em A. absinthium. O RNA total foi extraído, e uma análise de expressão gênica relativa foi realizada usando PCR em tempo real. A quantidade de artemisinina também foi determinada por HPLC. Todos os experimentos foram realizados como fatorial, em delineamento inteiramente casualizado, em três repetições. Os resultados revelaram que o estresse por salinidade e o tratamento com nanopartículas e sua interação afetaram significativamente as expressões desses genes. Os níveis mais altos de expressão do gene ADS foram observados nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-¹ na presença de estresse de salinidade de 150 mM, e os níveis mais baixos, nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-¹ com estresse de salinidade de 50 mM. A expressão máxima do gene DBR2 foi registrada nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-¹ na ausência de estresse de salinidade, e a expressão mínima, nas plantas estressadas com salinidade de 100 mM na ausência de tratamento com nanopartículas. Além disso, as menores quantidades de artemisinina foram observadas nas plantas com estresse de salinidade de 150 mM na ausência de nanopartículas, e as maiores quantidades, nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-¹. As quantidades máximas de expressão de genes de artemisinina e ADS foram relatadas a partir das plantas no mesmo tratamento com nanopartículas e condições de estresse de salinidade. A esse respeito, a quantidade de artemisinina diminuiu pela metade nas [...],(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.

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.