Investigation of anti-Alzheimer's activity of aqueous extract of areca nuts (Areca catechu L): in vitro and in vivo studies / Investigación de la actividad anti-Alzheimer del extracto acuoso de nueces de areca (Areca catechu L): estudios in vitro e in vivo

Alzheimer's disease (AD) is an age-related neurodegenerative disorder. Sever cognitive and memory impairments, huge increase in the prevalence of the disease, and lacking definite cure have absorbed worldwide efforts to develop therapeutic approaches. Since many drugs have failed in the clinical trials due to multifactorial nature of AD, symptomatic treatments are still in the center attention and now, nootropic medicinal plants have been found as versatile ameliorators to reverse memory disorders. In this work, anti-Alzheimer's activity of aqueous extract of areca nuts (Areca catechu L.) was investigated via in vitro and in vivo studies. It depicted good amyloid ß (Aß) aggregation inhibitory activity, 82% at 100 µg/mL. In addition, it inhibited beta-secretase 1 (BACE1) with IC50 value of 19.03 µg/mL. Evaluation of neuroprotectivity of the aqueous extract of the plant against H2O2-induced cell death in PC12 neurons revealed 84.5% protection at 1 µg/mL. It should be noted that according to our results obtained from Morris Water Maze (MWM) test, the extract reversed scopolamine-induced memory deficit in rats at concentrations of 1.5 and 3 mg/kg.

La enfermedad de Alzheimer (EA) es un trastorno neurodegenerativo relacionado con la edad. Los severos deterioros cognitivos y de la memoria, el enorme aumento de la prevalencia de la enfermedad y la falta de una cura definitiva han absorbido los esfuerzos mundiales para desarrollar enfoques terapéuticos. Dado que muchos fármacos han fallado en los ensayos clínicos debido a la naturaleza multifactorial de la EA, los tratamientos sintomáticos siguen siendo el centro de atención y ahora, las plantas medicinales nootrópicas se han encontrado como mejoradores versátiles para revertir los trastornos de la memoria. En este trabajo, se investigó la actividad anti-Alzheimer del extracto acuoso de nueces de areca (Areca catechu L.) mediante estudios in vitro e in vivo. Representaba una buena actividad inhibidora de la agregación de amiloide ß (Aß), 82% a 100 µg/mL. Además, inhibió la beta-secretasa 1 (BACE1) con un valor de CI50 de 19,03 µg/mL. La evaluación de la neuroprotección del extracto acuoso de la planta contra la muerte celular inducida por H2O2 en neuronas PC12 reveló una protección del 84,5% a 1 µg/mL. Cabe señalar que, de acuerdo con nuestros resultados obtenidos de la prueba Morris Water Maze (MWM), el extracto revirtió el déficit de memoria inducido por escopolamina en ratas a concentraciones de 1,5 y 3 mg/kg.

Highly efficient enzymatic preparation of isomalto-oligosaccharides from starch using an enzyme cocktail

Background: Current commercial production of isomalto-oligosaccharides (IMOs) commonly involves a lengthy multistage process with low yields. Results: To improve the process efficiency for production of IMOs, we developed a simple and efficient method by using enzyme cocktails composed of the recombinant Bacillus naganoensis pullulanase produced by Bacillus licheniformis, α-amylase from Bacillus amyloliquefaciens, barley bran ß-amylase, and α-transglucosidase from Aspergillus niger to perform simultaneous saccharification and transglycosylation to process the liquefied starch. After 13 h of reacting time, 49.09% IMOs (calculated from the total amount of isomaltose, isomaltotriose, and panose) were produced. Conclusions: Our method of using an enzyme cocktail for the efficient production of IMOs offers an attractive alternative to the process presently in use.

A degradação do amido da banana depende da ação combinada de α-amilase e ß-amilase em regiões de diferentes graus de cristalinidade do grânulo / The banana starch degradation depends on the combined action of α-amylase and ß-amylase in regions of different degrees of crystallinity of the granules

A banana é considerada um bom modelo de estudo para a transformação amido-sacarose, já que acumula um teor alto de amido durante o desenvolvimento, que é degradado durante o amadurecimento. Já foram detectadas em polpa de banana atividade e proteína relativa a várias enzimas supostamente envolvidas no processo de degradação do amido. Entre elas, a α-amilase, a ß-amilase, a amido fosforilase e as glucano-água-diquinases (GWD). Estas enzimas estão envolvidas em dois processos distintos de degradação de amido em plantas: o dependente da ação inicial da α-amilase e o dependente da fosforilação do grânulo pela GWD e PWD e posterior ação da ß-amilase. A dificuldade do estabelecimento da participação efetiva de cada enzima no processo de degradação do amido está associada a muitos fatores, entre eles a não-correlação entre atividade e real envolvimento em um processo, e a acessibilidade da enzima ao seu substrato. Aliado ao estudo da morfologia do grânulo de amido e suas modificações sofridas durante o processo de degradação que ocorre durante o amadurecimento do fruto, estudos in vitro que simulem a ação da enzima sobre o seu substrato poderiam ser mais efetivos no estabelecimento da real ação de dada enzima sobre o suposto substrato. Tentativas no sentido de obter as proteínas relativa à degradação não foram bem sucedidas. Assim, os ensaios de grânulos de amido isolados versus enzimas foram feitos com α-amilase e ß-amilase comerciais. O grau de fosforilação da amilopectina nas posições Glic-6 e Glic-3 foi determinado, condição necessária para o início da degradação do grânulo pela ß-amilase. Os resultados mostraram que os grânulos de amido isolados de bananas recém colhidas, ou verdes, já estão fosforilados e as enzimas responsáveis por esta fosforilação estão associadas aos grânulos. Após 72 h de incubação dos grânulos de amido com as enzimas hidrolítica, os grânulos foram separados do tampão contendo as enzimas e os produtos de hidrólise. Os sobrenadantes foram analisados por cromatografia líquida acoplada a detector amperométrico e os grânulos por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e microscopia de força atômica (MFA). Os resultados mostraram que a α-amilase hidrolisa preferencialmente regiões amorfas dos grânulos, com predominância de amilose, expondo as regiões mais cristalinas dos anéis de crescimento, enquanto que a ß-amilase parece atuar preferencialmente nas regiões cristalinas dos grânulos, degradando os bloquetes, que são formados por amilopectina. Pode-se concluir que ambas as enzimas parecem ser importantes no processo de degradação do amido da banana, com diferentes especificidades

Banana is considered a good model to study the starch-sucrose metabolism, since it accumulates a high starch content during development, which is degraded during fruit ripening. It have been detected in banana pulp some proteins and activities of several enzymes supposedly involved in starch degradation process. Among them, α-amylase, ß-amylase, starch phosphorylase and glucan-water-diquinases (GWD). These enzymes are involved in two separate processes of starch degradation in plants: the initial action of α-amylase dependent, and the starch granule phosphorylation by GWD and PWD enzymes and subsequent action of ß-amylase. The difficulty of establishing the effective participation of each enzyme in the starch degradation process is associated with many factors, including the lack of correlation between real activity and involvement in the process, and accessibility of the enzyme to its substrate. Allied to study the morphology of the starch granule and its modifications suffered during the process of degradation, which occurs during the fruit ripening, in vitro studies that simulate the action of the enzyme on its substrate could be more effective in establishing the real action of a given enzyme on the argued substrate. However, attempts to obtain the proteins related to the degradation process were unsuccessful. Thus, assays of isolated starch granules versus enzymes were made with commercial α-amylase and ß-amylase enzymes. The degree of phosphorylation of amylopectin in the Gluc-6 and Gluc-3 positions was determined, a necessary condition for the start of degradation by ß-amylase enzyme. The results showed that the starch granules isolated from freshly harvested bananas, or green, are already phosphorylated and the enzymes responsible for this phosphorylation is associated with the starch granules surface. After 72 h incubation of the starch granules with the hydrolytic enzymes, the granules were separated from the buffer containing the enzymes and the hydrolysis products. The supernatants were analyzed by liquid chromatography coupled with amperometric detector and the granules were visualized by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The results showed that the α-amylase preferentially hydrolyzes amorphous regions of the granule, especially amylose, exposing more crystalline regions of the growth rings, whereas ß-amylase appears to act preferentially on crystalline regions of the granule, degrading blocklets that consist of amylopectin. It can be concluded that both enzymes appear to be important in the banana starch degradation process, with different specificities

Partial characterization of cold active amylases and proteases of Streptomyces sp. from Antarctica

The aim of this study was to isolate novel enzyme-producing bacteria from vegetation samples from East Antarctica and also to characterize them genetically and biochemically in order to establish their phylogeny. The ability to grow at low temperature and to produce amylases and proteases cold-active was also tested. The results of the 16S rRNA gene sequence analysis showed that the 4 Alga rRNA was 100 percent identical to the sequences of Streptomyces sp. rRNA from Norway and from the Solomon Islands. The Streptomyces grew well in submerged system at 20ºC, cells multiplication up to stationary phase being drastically increased after 120 h of submerged cultivation. The beta-amylase production reached a maximum peak after seven days, while alpha-amylase and proteases were performing biosynthesis after nine days of submerged cultivation at 20ºC. Newly Streptomyces were able to produce amylase and proteases in a cold environment. The ability to adapt to low temperature of these enzymes could make them valuable ingredients for detergents, the food industry and bioremediation processes which require low temperatures.

Caracterização funcional do gene maBMY que codifica para uma `BETA´-amilase endereçada a plastídeos e expressa durante o amadurecimento da banana / Functional characterization of maBMY gene that encodes a `BETA´-amylase targeted to plastids and expressed during banana ripening

O amadurecimento dos frutos é um processo caracterizado pela ocorrência de diversas alterações bioquímicas que ocorrem em um curto intervalo de tempo e que são importantes para a qualidade desses alimentos. Na banana uma das características mais importantes é o adoçamento do fruto, que ocorre como resultado da degradação do amido e acúmulo de sacarose. Resultados do nosso grupo apontam a ´BETA` amilase como uma enzima importante no processo de mobilização do amido, o que também é visto em estudos recentes utilizando Arabidopsis thaliana como modelo, os quais mostram que a principal via de degradação do amido transitório presente nas folhas ocorre pela ação da ´BETA`-amilase. Entretanto, em bananas, faltam evidências quanto à funcionalidade de um gene de ´BETA`amilase, parcialmente isolado da polpa do fruto, e que é expresso durante o amadurecimento e que parece ser modulado por hormônios vegetais. Em vista disso, esse trabalho objetivou realizar a caracterização funcional desse gene, a qual permitiu constatar que esse gene codifica, de fato, para uma proteína capaz de ser endereçada aos cloroplastos. Também foi observado que o promotor desse gene contém motivos regulatórios para os mesmos hormônios previamente relacionados com a modulação da expressão desse gene em bananas. Essas novas evidências reforçam a idéia de que o produto desse gene de ´BETA`amilase tem um importante papel no processo de degradação do amido durante o amadurecimento da banana...

Estrutura do grânulo de amido de banana e sua relação com as enzimas que atuam no metabolismo amido-sacarose / Structure of the banana starch granule and its relation with the enzymes that attack in the metabolism starch-sucrose

A banana é considerada um bom modelo para o estudo da transformação amido-sacarose, já que acumula um alto teor de amido durante o desenvolvimento que é rapidamente degradado durante o amadurecimento. Várias enzimas e provavelmente mais de uma via metabólica estão envolvidas neste processo. Com isso, o objetivo deste trabalho foi estudar as características estruturais dos grânulos, bem como, a atuação das enzimas envolvidas em sua degradação. Os grânulos de amidos foram isolados de bananas controle (não tratadas) e submetidas a diferentes tratamentos: etileno, 1-MCP, frutos mantidos a 13'graus'C e frutos tratados com etileno e mantidos a 13'graus'C. Os resultados obtidos mostraram alta atividade de enzimas 'alfa' e 'beta'-amilases ligadas ao grânulo tanto por ensaios in vitro como por géis de eletroforese contendo amilopectina como substrato...