Interações populacionais mediadas por quorum sensing na microbiota do soro-fermento utilizado na produção do queijo Canastra / Population interactions mediated by quorum sensing in the microbiota of the endogenous culture used in the production of canasta cheese

Bactérias regulam a expressão de diversos fenótipos de acordo com a sua densidade populacional, em um comportamento conhecido como quorum sensing. Em micro-organismos de origem alimentar, o quorum sensing pode influenciar na formação de biofilmes, produção de toxinas e de enzimas hidrolíticas. Em bactérias Gram-negativas a sinalização é normalmente mediada por moléculas de N-acilhomoserina lactona (AHLs), conhecidas por autoindutor 1 (AI-1). Estudos revelam a inibição do quorum sensing nestas bactérias por enzimas que degradam as AHLS, em um processo denominado quorum quenching. Tipicamente brasileiro, o queijo Canastra é um produto artesanal maturado, produzido a partir de leite cru e do pingo, um tipo de soro-fermento coletado e utilizado diariamente na produção. A composição microbiana do pingo é diversificada e característica da região produtora. Essa combinação de bactérias, única em cada queijaria, resulta em aroma e textura típicos. Enquanto a microbiota Gram-positiva contribui para o desenvolvimento de sabor, textura e aroma no produto, bactérias Gram-negativas nesses queijos são geralmente associadas à formação de olhaduras, aromas desagradáveis, má coagulação da massa e até à patogenicidade. Este trabalho visou analisar a interação entre a microbiota Gram-positiva e Gram-negativa presente no pingo pela detecção dos sistemas de quorum sensing e quorum quenching nas amostras. A presença de AHLs foi avaliada em 45 amostras de pingo, a partir da extração em acetato de etila acidificado e da avaliação dos extratos por meio de bioensaios com Agrobacterium tumefaciens WCF47(pCF218)(pCF372) e KYC55(pJZ410)(pJZ372)(pJZ384), resultando em apenas uma amostra positiva. Em seguida, 350 isolados foram obtidos a partir de 11 amostras de pingo, sendo 200 isolados classificados como Gram-positivos e 150 Gram-negativos. Os Gramnegativos foram avaliados quanto à produção de AHLs in vitro através de ensaio em placa utilizando as estirpes biossensoras A. tumefaciens WCF47(pCF218)(pCF372), Chromobacterium violaceum CV026 e Escherichia coli pSB403, resultando em 39 isolados produtores de AHLs, provenientes de 10 pingos diferentes. Já os isolados Gram-positivos foram analisados quanto à capacidade de inibição do QS utilizando as estirpes biossensoras C. violaceum CV026 e A. tumefaciens WCF47(pCF218)(pCF372), em meio suplementado com C6-HSL ou 3-oxo-C12-HSL. Foi detectada a inibição total da resposta ao quórum por 78 isolados testados, enquanto a inibição parcial foi provocada por outros 63. A inibição do crescimento das estirpes biossensoras também foi observada para 24 isolados. Os isolados promotores de inibição parcial foram recultivados em meio mínimo com C6-HSL ou 3-oxo-C12-HSL como únicas fontes de carbono. Foram recuperados 28 isolados, e a ação desses sobre diferentes substratos foi avaliada, resultando em 22 isolados produtores de lactonases e 6 produtores de acilase. Os 39 isolados Gram-negativos e os 28 isolados Gram-positivos finais foram identificados por MALDI-TOF MS, resultando, segundo o conhecimento do autor, no primeiro relato de produção de AHLs por Pseudomonas fulva, Enterobacter xiangfangensis e Lelliottia amnigena, bem como a produção de lactonases por Staphylococcus xylosus e a produção de acilase por S. aureus, Microbacterium maritypicum e Rothia kristinae. Este trabalho mostrou que interações populacionais mediadas por quorum sensing dependente de AHLs na microbiota do soro-fermento são possíveis. Porém, essas interações estão propensas a serem inibidas por meio de lactonases e acilases produzidas por parte das bactérias Gram-positivas

Bacteria regulate the expression of different phenotypes according to their population density, in a behavior known as quorum sensing. In food-borne microorganisms, quorum sensing can influence the formation of biofilms, production of toxins and hydrolytic enzymes. In Gram-negative bacteria, signaling is normally mediated by Nacyl homoserine lactone molecules (AHLs), known as autoinducer 1 (AI-1). Studies reveal the inhibition of quorum sensing in these bacteria by enzymes that degrade AHLS, in a process called quorum quenching. Typically Brazilian, Canastra cheese is a matured artisanal product, produced from raw milk and pingo, a type of endogenous culture collected and used daily in production. The microbial composition of pingo is diverse and characteristic of the producing region. This combination of bacteria, unique in each cheese factory, results in a typical aroma and texture. While the Gram-positive microbiota contributes to the development of flavor, texture and aroma in the product, Gram-negative bacteria in these cheeses are generally associated with the formation of eyes, off-flavors, poor curd coagulation and even pathogenicity. Thus, this work aimed to analyze the interaction between the Gram-positive and Gram-negative microbiota present in this culture by detecting quorum sensing and quorum quenching systems in the samples. The presence of AHLs was evaluated in 45 samples of pingo, with extraction with acidified ethyl acetate and the evaluation of the extracts through bioassays with Agrobacterium tumefaciens WCF47(pCF218)(pCF372) and KYC55(pJZ410)(pJZ372)(pJZ384 ), resulting in only one positive sample. Then, 350 isolates were obtained from 11 endogenous culture samples, with 200 being classified as Gram-positive and 150 Gram-negative. Gram-negatives were evaluated for the production of AHLs in vitro by plaque assay using the biosensor strains A. tumefaciens WCF47(pCF218)(pCF372), Chromobacterium violaceum CV026 and Escherichia coli pSB403, resulting in 39 AHL-producing isolates from 10 different samples. Gram-positive isolates were analyzed for their ability to inhibit quorum sensing using biosensor strains C. violaceum CV026 and A. tumefaciens WCF47(pCF218)(pCF372), in medium supplemented with N-hexanoyl-L-homoserine lactone or 3-oxo-dodecanoyl-Lhomoserine lactone. Total inhibition of the quorum response was detected by 78 tested isolates, while partial inhibition was caused by 63. Growth inhibition of biosensor strains was also observed for 24 isolates. Partial inhibition promoter isolates were recultured on minimal medium with C6-HSL or 3-oxo-C12-HSL as sole carbon sources. Twenty-eight isolates were recovered, and the action of these isolates on different substrates was evaluated, resulting in 22 lactonase producers and 6 acylase producers. The 39 Gram-negative isolates and the final 28 Grampositive isolates were identified by MALDI-TOF MS, resulting, to the best of the author's knowledge, in the first report of AHL production by Pseudomonas fulva, Enterobacter xiangfangensis and Lelliottia amnigena, as well as the lactonase production by Staphylococcus xylosus and acylase production by S. aureus, Microbacterium maritypicum and Rothia kristinae. This work demonstrated that population interactions mediated by AHLs-dependent quorum sensing in Canastra cheese endogenous culture microbiota are possible. However, these interactions are prone to inhibition by lactonases and acylases produced by Gram-positive bacteria

Perspectivas y aplicaciones reales del grafeno después de 16 años de su descubrimiento / Perspectives and real applications of graphene at 16 years after its breakthrough / Perspectivas e aplicações reais do grafeno após 16 anos de sua descoberta

Resumen A 16 años del gran descubrimiento del grafeno los focos de atención vuelven a estar en este material con el reporte de su comportamiento superconductor dependiendo del apilado de sus capas. Sin embargo, su nombre durante estos últimos años no solo se ha relacionado a la superconductividad, sino que ha sido relacionado con una diversidad muy amplia de aplicaciones, en disciplinas muy diversas, entre las que cabe mencionar: materiales opto-electrónicos, electrodos para catálisis, dispositivos para tratamiento de desechos, biosensores, entre otros. Esto ha hecho que un gran número de grupos de investigación se hayan interesado no solo en estudiar sus propiedades, sino también en investigar nuevos métodos sintéticos que puedan ser escalables a niveles industriales, sin perder sus propiedades electrónicas y mecánicas. A pesar de los numerosos estudios y los recursos invertidos en grafeno no todas las aplicaciones han llegado a ser una realidad, en esta revisión se muestran algunas de las más exitosas.

Abstract 16 years after the great discovery of graphene, the focus and attention are again on this material after the report of its superconducting behavior depending on the stacking of its layers. The graphene has not only been related to superconductivity but has also been related to a wide diversity of applications, in very diverse disciplines. Among them, we can mention: Opto-electronic materials, electrodes for catalysis, devices for waste-water treatment, biosensors, batteries, and solar cells. This has caused a large number of research groups to be interested not only in the study of its properties, but also in the research of new synthetic methods that can be scaled to industrial levels, without losing its electronic and mechanical properties. Despite numerous studies and resources invested in graphene, not all applications have become a reality, some of the most successful are shown in this review.

Resumo 16 anos após a grande descoberta do grafeno, o foco e as atenções voltam a ser neste material com o relato de seu comportamento supercondutor em função do empilhamento de suas camadas. No entanto, seu nome nos últimos anos não tem sido apenas relacionado à supercondutividade, mas tem sido relacionado a uma diversidade muito ampla de aplicações, em disciplinas muito diversas. Entre eles podemos citar: materiais optoeletrônicos, eletrodos para catálise, dispositivos para tratamento de águas residuais, biossensores, baterias e células solares. Isso fez com que um grande número de grupos de pesquisa se interessassem não apenas em estudar suas propriedades, mas muitas pesquisas também foram feitas na geração de métodos sintéticos que pudessem ser dimensionados para níveis industriais, sem perder suas propriedades eletrônicas e mecânicas. Apesar dos inúmeros estudos e recursos investidos em grafeno, nem todas as aplicações se tornaram realidade, algumas das mais bem-sucedidas são apresentadas nesta revisão.

Electrochemical biosensors in pharmaceutical analysis / Biossensores eletroquímicos em análise farmacêutica

Given the increasing demand for practical and low-cost analytical techniques, biosensors have attracted attention for use in the quality analysis of drugs, medicines, and other analytes of interest in the pharmaceutical area. Biosensors allow quantification not only of the active component in pharmaceutical formulations, but also the analysis of degradation products and metabolites in biological fluids. Thus, this article presents a brief review of biosensor use in pharmaceutical analysis, focusing on enzymatic electrochemical sensors.

Em virtude do aumento da demanda por técnicas analíticas simples e de baixo custo, os biossensores têm atraído a atenção para a análise de fármacos, medicamentos e outros analitos de interesse em controle de qualidade de medicamentos. Os biossensores permitem a quantificação não somente de princípio ativo em formulações farmacêuticas, mas também de produtos de degradação e metabólitos em fluídos biológicos, bem como análise de amostras de interesse clínico e industrial, além de possibilitar a determinação de enantiômeros. Desta forma, este artigo objetiva fazer uma breve revisão a respeito do emprego de biossensores em análise farmacêutica, com ênfase em sensores eletroquímicos enzimáticos.