Proteomic analysis of cytosolic proteins associated with petite mutations in Candida glabrata

The incidence of superficial or deep-seated infections due to Candida glabrata has increased markedly, probably because of the low intrinsic susceptibility of this microorganism to azole antifungals and its relatively high propensity to acquire azole resistance. To determine changes in the C. glabrata proteome associated with petite mutations, cytosolic extracts from an azole-resistant petite mutant of C. glabrata induced by exposure to ethidium bromide, and from its azole-susceptible parent isolate were compared by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. Proteins of interest were identified by peptide mass fingerprinting or sequence tagging using a matrix-assisted laser desorption/ionization tandem time-of-flight mass spectrometer. Tryptic peptides from a total of 160 Coomassie-positive spots were analyzed for each strain. Sixty-five different proteins were identified in the cytosolic extracts of the parent strain and 58 in the petite mutant. Among the proteins identified, 10 were higher in the mutant strain, whereas 23 were lower compared to the parent strain. The results revealed a significant decrease in the enzymes associated with the metabolic rate of mutant cells such as aconitase, transaldolase, and pyruvate kinase, and changes in the levels of specific heat shock proteins. Moreover, transketolase, aconitase and catalase activity measurements decreased significantly in the ethidium bromide-induced petite mutant. These data may be useful for designing experiments to obtain a better understanding of the nuclear response to impairment of mitochondrial function associated with this mutation in C. glabrata.

Increased expression of keratinase and other peptidases by Candida parapsilosis mutants

Keratinases are enzymes of great importance involved in pathogenic processes of some fungi. They also have a widespread ecological role since they are responsible for the degradation and recycling of keratin. On the one hand, studying them furthers our knowledge of pathogenicity mechanisms, which has important implications for human health, and on the other hand, understanding their ecological role in keratin recycling has biotechnological potential. Here, a wild-type keratinolytic Candida parapsilosis strain isolated from a poultry farm was treated with ethyl methanesulfonate in order to generate mutants with increased keratinase activity. Mutants were then cultured on media with keratin extracted from chicken feathers as the sole source of nitrogen and carbon. Approximately 500 mutants were screened and compared with the described keratinolytic wild type. Three strains, H36, I7 and J5, showed enhanced keratinase activity. The wild-type strain produced 80 U/mL of keratinolytic activity, strain H36 produced 110 U/mL, strain I7, 130 U/mL, and strain J5, 140 U/mL. A 70% increase in enzyme activity was recorded for strain J5. Enzymatic activity was evaluated by zymograms with proteic substrates. A peptidase migrating at 100 kDa was detected with keratin, bovine serum albumin and casein. In addition, a peptidase with a molecular mass of 50 kDa was observed with casein in the wild-type strain and in mutants H36 and J5. Gelatinase activity was detected at 60 kDa. A single band of 35 kDa was found in wild-type C. parapsilosis and in mutants with hemoglobin substrate.

Purificação parcial e caracterização bioquímica de lipase extracelular produzida por nova linhagem de Rhizopus sp.

Lipases são enzimas capazes de catalizar uma grande gama de reações de interesse para as indústrias alimentícia, farmacêutica, química, entre outras. Esta versatilidade se deve também às diversas possibilidades de especificidade quanto ao substrato que lipases de diferentes fontes apresentam. Por este motivo, microrganismos produtores desta enzima vêm sendo procurados por grupos de pesquisa no mundo todo. Este trabalho apresenta as propriedades de uma lipase produzida por nova linhagem fúngica de Rhizopus sp. A enzima bruta apresentou condições ótimas de atividade a 40ºC em valores de pH entre 6,0 e 6,5. e manteve 50% ou mais de sua atividade quando aquecida por 60 minutos à temperaturas entre 40ºC e 55ºC. A atividade hidrolítica da lipase bruta foi maior quando o substrato testado foi a gordura de coco, demonstrando afinidade por ácidos graxos saturados de cadeia média. As frações I e II obtidas após purificação parcial da enzima apresentaram características bioquímicas semelhantes as do extrato bruto.

Aproveitamento de subproduto industrial de óleos vegetais para produção de riboflavina por Candida guilliermondii DM 644

A produção e consumo de alimentos industrializados têm aumentado a preocupação com suplementação e enriquecimento de alimentos com vitaminas e sais minerais, visando repor as possíveis perdas durante os processos de fabricação, principalmente das vitaminas hidrossolúveis, mais especificamente da vitamina B2 ou riboflavina. Assim sendo, a proposta deste trabalho foi utilizar como componente principal do meio, para produção da riboflavina, um subproduto do refino de óleos vegetais e o microrganismo Candida guillermondii DM 644. A produção da vitamina B2 foi realizada por fermentação em batelada utilizando Erlenmeyer. As condições empregadas foram agitação orbital, ausência de luz, 30°C, e 24h de incubação. A otimização da produção de riboflavina foi realizada através de Delineamento Fatorial Fracionário, para avaliar os efeitos da concentração de matéria graxa, fonte de nitrogênio, pH, velocidade de agitação, fonte de fósforo e extrato de levedura e as possíveis interações. A concentração máxima de riboflavina foi 19,12mg/mL. Os fatores mais importantes para produção de riboflavina foram a concentração de matéria graxa e a fonte de nitrogênio, enquanto que a fonte de fósforo e o extrato de leveduras não estimularam sua biossíntese. A máxima produção foi obtida com matéria graxa a 10g/L, uréia a 2,5g/L e pH 5,0. A velocidade de agitação (200 e 400rpm) não interferiu no processo biotecnológico.

Purificação parcial, por dois diferentes métodos cromatográficos, da lipase produzida por Rhizopus sp.

Lipases, especialmente as de origem microbiana, são largamente utilizadas em processos e na obtenção de produtos para as indústrias química, cosmética, farmacêutica e alimentícia. A produção de enzimas de elevada pureza é importante, principalmente, do ponto de vista do controle dos processos (ausência de interferentes), porém as etapas necessárias à purificação, em geral, provocam perdas na atividade das enzimas e aumentam seu custo final. O objetivo deste trabalho foi propor a melhor metodologia de purificação para a lipase de Rhizopus sp. através do teste de dois diferentes métodos cromatográficos (troca iônica e interação hidrofóbica) e, ainda verificar o melhor planejamento estatístico para caracterização bioquímica da mesma. Foi possível purificar parcialmente a lipase de Rhizopus sp. com o uso de coluna de DEAE Sepharose (troca aniônica) e de FENIL Sepharose (interação hidrofóbica). A primeira, embora mais seletiva para a enzima em questão, parece provocar redução de sua atividade. A presença de maiores concentrações de íons Na+1 na fração purificada por FENIL Sepharose parece contribuir para o aumento de atividade da lipase. Embora os resultados obtidos por análise multivariável para determinação das características bioquímicas da lipase sejam compatíveis com a análise univariável, aquele planejamento não foi considerado indicado no presente caso.

Aplicação de lipase e monoglicerídeo em pão de forma enriquecido com fibras

Neste trabalho, estudou-se a aplicação da enzima lipase e do emulsificante monoglicerídeo em pão de forma enriquecido com fibras, com o objetivo de verificar a possibilidade de substituição do emulsificante pela enzima. Inicialmente, foi realizada a caracterização das matérias-primas principais (farinha e farelo de trigo). Os pães de forma foram elaborados pelo método de massa direta. Foi utilizado um planejamento experimental do tipo composto central rotacional com duas variáveis independentes: i) dosagem de lipase; e ii) dosagem de monoglicerídeo e, paralelamente, realizou-se um teste controle (sem adição de lipase e monoglicerídeo) para comparação. As variáveis dependentes foram as características de qualidade dos pães: i) volume específico; ii) aceitação sensorial (aparência, textura, aroma e sabor); e iii) vida de prateleira avaliada pela umidade do miolo e firmeza dos pães após 1, 4 e 7 dias do forneamento. Dentro das faixas estudadas, foi possível verificar que somente a umidade dos pães no quarto e sétimo dia após o processamento foi influenciada pela variação das dosagens de lipase e monoglicerídeo. Na avaliação sensorial, verificou-se que as notas médias atribuídas aos pães do teste controle foram inferiores à menor nota média dos ensaios do planejamento experimental, com exceção do sabor e aroma. Como não foi possível obter modelos matemáticos para todas as respostas, foram selecionados os ensaios 5 (1% monoglicerídeo), 7 (25 ppm lipase) e 9 (25 ppm lipase e 1% monoglicerídeo) do planejamento experimental, e o teste controle, para a avaliação dos resultados por análise de variância. Nas condições em que os ensaios foram conduzidos e para as faixas de lipase (0 a 50 ppm) e monoglicerídeo (0 a 2%) estudadas, verificou-se a possibilidade de substituir o monoglicerídeo por lipase em formulação de pão de forma enriquecido com fibras.

Production and partial characterization of lipase from Penicillium verrucosum obtained by submerged fermentation of conventional and industrial media

The growing interest in lipase production is related to the potential biotechnological applications that these enzymes present. Current studies on lipase production by submerged fermentation involve the use of agro-industrial residues aiming at increasing economic attractiveness. Based on these aspects, the objective of this work was to investigate lipase production by Penicillium verrucosum in submerged fermentation using a conventional medium based on peptone, yeast extract, NaCl and olive oil, and an industrial medium based on corn steep liquor, Prodex Lac (yeast hydrolysate), NaCl and olive oil, as well as to characterize the crude enzymatic extracts obtained. Kinetics of lipase production was evaluated and the highest enzymatic activities, of 3.15 and 2.22 U.mL-1, were observed when conventional and industrial media were used, respectively. The enzymatic extract showed optimal activity in the range from 30 to 40 °C and at pH 7.0. Although the industrial medium presents economical advantages over the conventional medium, the presence of agro-industrial residues rich in nitrogen and other important nutrients seemed to contribute to a reduction in lipase activity.

Fatty acid ethyl esters production using a non-commercial lipase in pressurized propane medium

The objective of this work is to investigate the production of fatty acid ethyl esters from soybean oil in compressed propane using a non-commercial lipase from Yarrowia lipolytica and two commercial ones as catalysts, Amano PS and Amano AY30. The experiments were performed in the temperature range of 35-65 °C. at 50 bar, enzyme concentration of 5 wt%, oil to ethanol molar ratio of 1:6 and 1:9, and solvent to substrates mass ratio of 2:1 and 4:1. The results indicated that low reaction conversions were generally obtained with the use of commercial and non-commercial lipases in pressurized propane medium. On the other hand, the aspects of low solvent to substrates mass ratio and mild temperature and pressure operating conditions used to produce ethyl esters justify further investigations to improve reaction yields.

Physical properties of structured lipids from lard and soybean oil produced by enzymatic interesterification

The main goal of the present research was to evaluate the physical properties of blends of lard and soybean oil modified by enzymatic interesterification catalyzed by two different commercial (microbial) lipases, viz. from Candida cylindracea (AY30TM) and from Mucor circinelloides (M10TM). Pure lard exhibited a softening point of ca. 31.8 °C before interesterification, and this value shifted towards 29.1 °C after interesterification by AY30 lipase and towards 28.8 °C after interesterification by M10 lipase The interesterified lard exhibited lower consistency after reaction with both lipases, and this decrease was more pronounced for the reaction catalyzed by M10 lipase. This result was most likely due to the sn-1,3-specificity of M10 lipase. Pure lard displayed a lower SFC after interesterification, and M10 lipase proved to be more effective than AY30 lipase. The non-interesterified lard had a SFC of 31.3% at 10 °C, which was reduced to 23.8 and 19.9% after interesterification with AY30 lipase and M10 lipase, respectively. The lard and soybean oil blends were affected by the enzymatic interesterification and dilution with soybean oil.

The role of organic solvent amount in the lipase-catalyzed biodiesel production

This research note addresses the role of organic solvent amount in the production of fatty acid ethyl esters from soybean oil. N-hexane was chosen as solvent and two commercial immobilized lipases as catalysts, Novozym 435 and Lipozyme IM. The reactions were conducted in 6 hours, varying the solvent to oil ratio from zero to 50 (v/wt) and adopting adopting for Novozym 435: 65 ºC, enzyme concentration (E, wt%) = 5, oil to ethanol molar ratio (R) = 1:10, water addition (H, wt%) = 0, and for Lipozyme IM: 35 ºC, E = 5 wt%, R = 1:3, H = 10 wt%. For Lipozyme IM, an increase in solvent amount is shown to lead to an enhancement of reaction conversion, while a negligible effect was found for Novozym 435. When using 30 mL of solvent the reaction conversions were 88% for Lipozyme IM and 15% for Novozym 435.

Avaliação da lipase extracelular de Pseudomonas cepacia para purificação em sistema bifásico aquoso

O presente trabalho teve como objetivo a produção de lipase a partir de Pseudomona cepacia por fermentação líquida em biorreator do tipo Bioflo III. As fermentações foram conduzidas a 150 rpm durante 96 horas a 30 °C. Analisou-se a atividade enzimática em diferentes condições de temperatura (20 a 50 °C) e pH (3,0 a 11,0), e obtiveram-se 37 °C e 8,0, as condições ótimas, respectivamente. Para avaliar a estabilidade térmica, a enzima foi incubada em temperaturas de 40, 50 e 60 °C durante 120 minutos. Em uma segunda etapa, foram realizados experimentos preliminares para verificar as condições adequadas de partição da enzima, bem como sua estabilidade e condições ótimas de hidrólise frente às modificações de temperatura e pH. Foram preparadas soluções de PEG 1500, 4000 e 6000 a 50% p/p e soluções tampão fosfato de pHs 6, 7 e 8. Foi feita a caracterização de um sistema bifásico aquoso (SBA) a partir da preparação de soluções estoques de PEG com massas molares de 1500, 4000 e 6000 (50% w/w) e tampão fosfato pH 6,7 e 8,0 (20% w/w de KH2PO4/K2HPO4). Esta caracterização do SBA posteriormente poderá ser utilizada para partição de lipases, bem como de biomoléculas que estejam dentro dessa faixa de pH.

Lipase and esterase: to what extent can this classification be applied accurately?

Enzyme technology is an ever-growing field of knowledge and, in recent years, this technology has raised renewed interest, due to the search for new paradigms in several productive processes. Lipases, esterases and cutinases are enzymes used in a wide range of processes involving synthesis and hydrolysis reactions. The objective of this work was to investigate and compare the specific lipase and esterase activities of five enzymes - four already classified as lipases and one classified as cutinase - in the presence of natural and synthetic substrates. All tested enzymes presented both esterase and lipase specific activities. The highest specific esterase activity was observed for Aspergillus 1068 lipase in natural substrate and for F. oxysporum cutinase in synthetic substrate, while the highest specific lipase activity was observed for Geotrichum sp. lipase in natural substrate and for F. oxysporum cutinase in synthetic substrate. These results display some interface-independent lipolytic activity for all lipases tested. This is in accordance with the rationale that a new and broader definition of lipases may be necessary.

The kinetics of lipase activity and hydrolytic rancidity of raw, parboiled, and extruded rice bran during storage

The main problem related to rice bran use is that it goes rancid right after its production. The objective of the present study was to apply a mathematical model to evaluate the kinetics of the lipase activity and hydrolytic rancidity of the raw rice bran (RRB), extruded rice bran (ERB), and parboiled rice bran (PRB) stored in low density polyethylene bags at room temperature for 180 days. Extrusion and parboiling were efficient in preventing free fatty acid formationin ERB and PRB.Extrusion reduced the velocity constant of lipase activity as compared to that of RRB while parboiling increased it, and both decreased the lipase activity after equilibrium from 150 days. The extrusion and parboiling treatments increased the velocity constants for the liberation of free fatty acids although the equilibrium was reached with reduced production of free fatty acids in relation to the production of raw rice bran after 150 days ofstorage. Extrusion proved the best treatment under the storage temperature conditions of rice bran from cultivar BRS Primavera.