Characterization and Identification of Proteolytic Bacteria From the Gut of the Velvetbean Caterpillar (Lepidoptera: Noctuidae)

The characterization and identification of proteolytic bacteria from the gut of the velvetbean caterpillar (Anticarsia gemmatalis) were the objectives of this study. Twelve aerobic and anaerobic isolates of proteolytic bacteria were obtained from the caterpillar gut in calcium caseinate agar. The number of colony forming units (CFUs) of proteolytic bacteria was higher when the bacteria were extracted from caterpillars reared on artificial diet rather than on soybean leaves (1.73 +/- 0.35 X 10(3) and 0.55 +/- 0.22 X 10(3) CFU/mg gut, respectively). The isolated bacteria were divided into five distinct groups, according to their polymerase chain reaction restriction fragment-length polymorphism profiles. After molecular analysis, biochemical tests and fatty acid profile determination, the bacteria were identified as Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Enterococcus gallinarum, Enterococcus mundtii, and Staphylococcus xylosus. Bacterial proteolytic activity was assessed through in vitro colorimetric assays for (general) proteases, serine proteases, and cysteine proteases. The isolated bacteria were able of hydrolyzing all tested substrates, except Staphylococcus xylosus, which did not exhibit serine protease activity. This study provides support for the hypothesis that gut proteases from velvetbean caterpillar are not exclusively secreted by the insect cells but also by their symbiotic gut bacteria. The proteolytic activity from gut symbionts of the velvetbean caterpillar is suggestive of their potential role minimizing the potentially harmful consequences of protease inhibitors from some of this insect host plants, such as soybean, with implications for the management of this insect pest species.

Bovine muc1 inhibits binding of enteric bacteria to caco-2 cells

Inhibition of bacterial adhesion to intestinal epithelial receptors by the consumption of natural food components is an attractive strategy for the prevention of microbial related gastrointestinal illness. We hypothesised that Muc1, a highly glycosylated mucin present in cows’ milk, may be one such food component. Purified bovine Muc1 was tested for its ability to inhibit binding of common enteric bacterial pathogens to Caco-2 cells grown in vitro. Muc1 caused dose-dependent binding inhibition of Escherichia coli, Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium), Staphylococcus aureus and Bacillus subtilis. This inhibition was more pronounced for the Gram negative compared with Gram positive bacteria. It was also demonstrated that Muc1, immobilised on a membrane, bound all these bacterial species in a dose-dependent manner, although there was greater interaction with the Gram negative bacteria. A range of monosaccharides, representative of the Muc1 oligosaccharide composition, were tested for their ability to prevent binding of E. coli and S. Typhimurium to Caco-2 cells. Inhibition was structure dependent with sialic acid, L(-) fucose and D(+) mannose significantly inhibiting binding of both Gram negative species. N-acetylglucosamine and N-acetylgalactosamine significantly inhibited binding of E. coli whilst galactose, one of the most abundant Muc1 monosaccharides, showed the strongest inhibition against S. Typhimurium. Treatment with sialidase significantly decreased the inhibitory properties of Muc1, demonstrating the importance of sialic acid in adhesion inhibition. It is concluded that bovine Muc1 prevents binding of bacteria to human intestinal cells and may have a role in preventing the binding of common enteropathogenic bacteria to human intestinal epithelial surfaces.

Antibacterial activity of stevioside towards food-borne pathogenic bacteria

This study determines the inhibitory effect of Stevia rebaudiana leaf extracts and its purified bioactive compound ‘stevioside’ against food-related pathogens. The S. rebaudiana solvent extracts (1000 μg/mL) displayed antibacterial activity to Serratia marcescens, Klebsiella pneumoniae, Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa, B. subtilis, Alcaligenes denitrificans and Salmonella typhimurium. Of the six solvents, ethanol and acetone extracts displayed the highest zone of inhibition. The bioactive compound from S. rebaudiana was purified by solvent extraction, thin-layer chromatography followed by structural characterization by spectroscopy evidence. Purified stevioside prevented the growth of tested bacterial species, i.e. B. subtilis, K. pneumoniae and S. typhimurium. Significant zone of inhibition (12 mm) was observed against B. cereus which proposes potential application of stevioside in foods to increase their shelf life.

Produção, caracterização, purificação parcial e aplicação de um peptídeo antimicrobiano produzido por Bacillus licheniformis P40

Uma bactéria identificada como Bacillus licheniformis P40 isolada de intestino de peixe (Leporinus sp.) da bacia amazônica foi estudada quanto à sua capacidade de produzir antimicrobianos. O sobrenadante da cultura obtido em caldo de cérebro e coração (BHI) foi caracterizado, sendo ativo contra importantes bactérias patogênicas e deteriorantes como L. monocytogenes, B. cereus, E. carotovora e isolados clínicos de Streptococcus. Este foi parcialmente purificado através de precipitação com sulfato de amônio e cromatografia de gel filtração e de troca iônica. Foram assim isoladas duas substâncias com atividade antimicrobiana, sendo uma delas de natureza protéica. Esta foi estável a altas temperaturas (100o C), numa ampla faixa de pH e mostrou propriedades de biosurfactante. O sobrenadante parcialmente purificado foi utilizado para o combate a um importante fitopatógeno: Erwinia carotovora. Uma dose de 6400 UA/mL foi bactericida para uma concentração de 107 UFC/mL em 20 minutos in vitro. A substância foi capaz de evitar a formação da podridão mole em batatas (in vivo). Foi estudada a produção da atividade antimicrobiana em resíduos e sub-produtos da indústria de alimentos, sendo escolhido o soro de queijo para otimizar a produção através de um experimento fatorial 23 variando as condições de temperatura, pH e concentração de soro de queijo em pó. As melhores condições foram para temperaturas entre 26 e 37o C e pH entre 6,5 e 7,5 para uma concentração de soro de 7%, sendo que aumentos na concentração levaram a aumentos na produção.

Estudos de atividade proteolítica de Bacillus cereus em biorreator

O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar a produção de enzimas proteolíticas por Bacillus cereus. As fermentações foram conduzidas em Biorreator Biodesign, com aeração de 1vvm, temperatura de 37°C e agitação de 400 r.p.m. como parâmetros fixos. Dois meios diferentes foram utilizados, Meio Referência (MR) e Meio de Proteína de Soja PS60® (MPS1), em experimentos realizados com 24 horas. Para avaliação da produção de complexos enzimáticos, retirou-se amostras a intervalos de 3 horas para análise de valores de pH, densidade ótica e massa seca. A atividade proteolítica, concentração de proteína solúvel e açúcares redutores, contagem de células viáveis totais e esporos também foram investigadas. Os resultados demonstraram que ambos os meios propiciaram condições para o ótimo desenvolvimento do B. cereus. Os resultados também indicam que, embora os dois meios tenham apresentado um crescimento celular semelhante, o meio composto por proteína de soja propiciou a obtenção de um extrato bruto com atividade proteolítica mais elevada. Nas condições de fermentação empregadas, o meio MPS1 apresentou em 15 horas uma atividade enzimática de 18,7UmL-1.h-1.enquanto que o meio MR apresentou uma atividade proteolítica de 11,8 UmL-1.h-1.

Caracterização de um peptídeo antimicrobiano produzido por linhagem de Bacillus amyloliquefaciens isolada de solo

Em anos recentes, surgiram numerosos casos de intoxicação alimentar envolvendo patógenos emergentes. Estes casos levaram a um aumento da preocupação com a preservação dos alimentos minimamente processados e com a segurança alimentar. Este fato está induzindo a pesquisa por inibidores para estes patógenos e fatores para prolongar a vida de prateleira de produtos alimentícios. Entre as novas alternativas na preservação está a utilização de peptídeos antimicrobianos produzidos por bactérias. No presente trabalho uma bactéria identificada como Bacillus amyloliquefaciens LBM 5006 isolada de solos de mata Atlântica de Santa Catarina foi selecionada dentre outros microrganismos e sua capacidade de produzir antimicrobianos foi avaliada. O extrato bruto da cultura do isolado LBM 5006 foi caracterizado, sendo ativo contra importantes bactérias patogênicas e deteriorantes como Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, Erwinia carotovora, Escherichia coli, dentre outras. Houve maior produção do antimicrobiano quando a bactéria foi propagada em caldo infusão de cérebro e coração (BHI) a 37o C durante 48 h. Após concentração, a atividade antimicrobiana resistiu ao tratamento com enzimas proteolíticas. A atividade antimicrobiana foi verificada em pHs ácidos, sendo inibida em pH 9 e 10. O extrato foi purificado por meio de cromatografia de gel filtração e extração com butanol. O teste qualitativo de ninidrina, juntamente com a espectroscopia de infravermelho e ultravioleta, feitos com a substância purificada revelou que o antimicrobiano possui natureza protéica. O antimicrobiano apresentou um efeito bacteriostático contra 106 UFC/mL de Listeria monocytogenes na concentração de 25 AU/ml.

Isolamento de bactérias resistentes a cromo hexavalente e purificação parcial da enzima redutora de cromo do Bacillus sp. ES29

A redução do Cr(VI) para Cr(III) diminui a toxidade deste metal no ambiente uma vez que, o Cr(III) é insolúvel às membranas biológicas. Assim a redução microbiana do Cr(VI) é uma alternativa para reduzir os impactos ambientais causados por este metal, utilizado em diversos processos industriais. O objetivo deste trabalho foi selecionar microrganismos a partir de solo contaminado com cromo, caracterizar sua capacidade de redução do Cr(VI) durante o crescimento celular e purificar parcialmente a enzima cromo redutase do Bacillus sp. ES29, através da precipitação com sulfato de amônio (45-75%), cromatografia de gel filtração (Sephadex G-25) e cromatografia de interação hidrofóbica (Octyl Sepharose). A atividade de redução do Cr(VI) pelos isolados foi quantificada com o reagente de s-difenilcarbazida. No isolamento, foram obtidas 20 bactérias resistentes a cromo(VI). Seis destas foram capazes de reduzir 100 mg L-1 Cr(VI) em 24 horas. Um dos isolados foi identificado, através de testes bioquímicos, como pertencete ao gênero Bacillus, sendo tolerante a 750 mg L-1 Cr(VI) e reduzindo mais de 40% do Cr(VI) durante o crescimento celular. Na purificação parcial da enzima foi obtido um fator de purificação de 11,2, aumentando a atividade específica da enzima acima de 11 vezes, porém se faz necessário mais passos de purificações para obtenção desta enzima pura. As bactérias selecionadas e a enzima parcialmente purificada, foram eficientes na redução do Cr(VI) e apresentam potencial para outros estudos, visando a aplicação em processos de biorremediação.

Genetic differentiation between sympatric populations of Bacillus cereus and Bacillus thuringiensis

Little is known about genetic exchanges in natural populations of bacteria of the spore-forming Bacillus cereus group, because no population genetics studies have been performed with local sympatric populations. We isolated strains of Bacillus thuringiensis and B. cereus from small samples of soil collected at the same time from two separate geographical sites, one within the forest and the other at the edge of the forest. A total of 100 B. cercus and 98 B. thuringiensis strains were isolated and characterized by electrophoresis to determine allelic composition at nine enzymatic loci. We observed genetic differentiation between populations of B. cereus and B. thuringiensis. Populations of a given Bacillus species-B. thuringiensis or B. cereus-were genetically more similar to each other than to populations of the other Bacillus species. Hemolytic activity provided further evidence of this genetic divergence, which remained evident even if putative clones were removed from the data set. Our results suggest that the rate of gene flow was higher between strains of the same species, but that exchanges between B. cereus and B. thuringiensis were nonetheless possible. Linkage disequilibrium analysis revealed sufficient recombination for B. cereus populations to be considered panmictic units. In B. thuringiensis, the balance between clonal proliferation and recombination seemed to depend on location. Overall, our data indicate that it is not important for risk assessment purposes to determine whether B. cereus and B. thuringiensis belong to a single or two species. Assessment of the biosafety of pest control based on B. thuringiensis requires evaluation of the extent of genetic exchange between strains in realistic natural conditions.

Associação de bioensaios e caracterização molecular para seleção de novos isolados de Bacillus thuringiensis efetivos contra Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Qualidade microbiológica de leite UHT caprino: pesquisa de bactérias dos gêneros Staphylococcus, Bacillus e Clostridium

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Auxin-producing bacteria isolated from the roots of Cattleya walkeriana, an endangered Brazilian orchid, and their role in acclimatization

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Microwave Disinfection of Complete Dentures Contaminated In Vitro with Selected Bacteria

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Purification and characterization of two xylanases from alkalophilic and thermophilic Bacillus licheniformis 77-2

The alkalophilic bacteria Bacillus licheniformis 77-2 produces significant quantities of thermostable cellulase-free xylanases. The crude xylanase was purified to apparent homogeneity by gel filtration (G-75) and ionic exchange chromatography (carboxymethyl sephadex, Q sepharose, and Mono Q), resulting in the isolation of two xylanases. The molecular masses of the enzymes were estimated to be 17 kDa (X-I) and 40 kDa (X-II), as determined by SDS-PAGE. The K(m) and V(max) values were 1.8 mg/mL and 7.05 U/mg protein (X-I), and 1.05 mg/mL and 9.1 U/mg protein (X-II). The xylanases demonstrated optimum activity at pH 7.0 and 8.0-10.0 for xylanase X-I and X-II, respectively, and, retained more than 75% of hydrolytic activity up to pH 11.0. The purified enzymes were most active at 70 and 75 degrees C for X-I and X-II, respectively, and, retained more than 90% of hydrolytic activity after 1 h of heating at 50 degrees C and 60 degrees C for X-I and X-II, respectively. The predominant products of xylan hydrolysates indicated that these enzymes were endoxylanases.

Optimization of cyclodextrin glucanotransferase production from Bacillus clausii E16 in submerged fermentation using response surface methodology

Cyclodextrin glucanotransferase production from Bacillus clausii E16, a new bacteria isolated from Brazilian soil samples was optimized in shake-flask cultures. A 2 4 full-factorial central composite design was performed to optimize the culture conditions, using a response surface methodology the combined effect among the soluble starch concentration, the peptone concentration, the yeast extract concentration, and the initial pH value of the culture medium was investigated. The optimum concentrations of the components, determined by a 2(4) full-factorial central composite design, were 13.4 g/L soluble starch, 4.9 g/L peptone, 5.9 g/L yeast extract, and initial pH 10.1. Under these optimized conditions, the maximum cyclodextrin glucanotransferase activity was 5.9 U/mL after a 48-h fermentation. This yield was 68% higher than that obtained when the microorganism was cultivated in basal culture medium.

TRATAMENTO DE SEMENTES DE ARROZ, TRIGO, FEIJÃO E SOJA COM UM PRODUTO FORMULADO À BASE DE CÉLULAS E DE METABÓLITOS DE Bacillus subtilis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)