Biossensores baseados no processo de inibição enzimática

Fast, selective, reproducible and reliable detections have been carried out by using enzymatic biosensors in several areas. The enzymatic biosensors based on the inhibition represent an important role in analytical chemistry. Enzymes like cholinesterases, peroxidases, tyrosinases, etc. have been immobilized on electrochemical and optical transducers and the enzymatic activity decreasing in the presence of the inhibitor is related with its concentrations. This article presents a review on the enzymes used on the construction of these sensors, emphasizing the respective applications.

Componentes fenólicos e enzimas oxidativas em clones de Theobroma cacao resistentes e suscetíveis a Crinipellis perniciosa

Os níveis de fenóis solúveis totais e a atividade das enzimas oxidativas polifenoloxidases e peroxidases foram estudados em tecidos foliares sadios dos clones de cacaueiro (Theobroma cacao) SCA 6, TSH 1188, TSH 565, TSH 516, EET 397, EET 62, TSA 641, SIAL 505, RIM 106, RIM 52, SIC 24 e UF 613, com o objetivo de estudar possível(is) mecanismo(s) de resistência de cacaueiro a Crinipellis perniciosa. Os níveis de fenóis solúveis totais foram mais elevados em clones de cacaueiro com resistência a C. perniciosa, e podem estar contribuindo na resposta de defesa contra o patógeno. A atividade de polifenoloxidases foi menor nos clones resistentes do que nos clones suscetíveis. A atividade de peroxidases em folhas maduras foi menor nos clones resistentes, mas em folhas jovens não foi possível estabelecer uma relação da atividade de peroxidase com os clones resistentes. Os níveis de fenóis e a atividade das enzimas oxidativas correlacionaram-se de forma inversa na maioria dos clones estudados, o que pode indicar uma inibição das enzimas peroxidases e polifenoloxidases pelos compostos fenólicos.

Produção de enzimas extracelulares por Crinipellis perniciosa

Isolados de Crinipellis perniciosa, obtidos a partir de cacaueiro (Theobromae cacao), cupuaçuzeiro (T. grandiflorum) e solanáceas silvestres foram testados quanto à capacidade de produzirem enzimas extracelulares que degradam celulose, amido, lipídios e lignina. A produção de todas as enzimas foi determinada em meios sólidos e representada por uma estimativa, baseada na intensidade de cor, ou pela avaliação do diâmetro dos halos formado nos meios. Foi detectada variabilidade entre os isolados na capacidade de produzir enzimas celulolíticas, amilases, lipases, polifenol-oxidases, peroxidases e esterases. Quanto às enzimas proteolíticas, todos os isolados apresentaram alto nível de atividade, não sendo observada diferença no comportamento entre eles. Por outro lado, nenhum dos isolados produziu pectinase, urease e fosfatase-ácida. Os papéis das enzimas líticas produzidas pelos isolados de C. perniciosa na patogênese e na produção de basidiomas são discutidos

Acibenzolar-S-Metil e Ecolife® na indução de respostas de defesa do tomateiro contra a mancha bacteriana (Xanthomonas vesicatoria)

Foi investigada a eficácia comparativa da pulverização foliar em tomateiro de acibenzolar-S-metil (ASM) e Ecolife® na proteção contra Xanthomonas vesicatoria, bem como avaliada a ativação de algumas respostas bioquímicas de defesa de planta. Plantas de tomateiro cv. Santa Cruz Kada foram pulverizadas com acibenzolar S-metil (0,2 g l-1 ASM) e uma formulação natural proveniente de biomassa cítrica denominada Ecolife® (5 ml l-1). Quatro dias após as pulverizações, as plantas foram inoculadas com um isolado patogênico de Xanthomonas vesicatoria. Em experimentos de quantificação de doença, a pulverização foliar de Ecolife® e ASM conferiu 39,2% e 47,7% de proteção, respectivamente. A resistência induzida em plantas pulverizadas com ASM e Ecolife® foi evidenciada pelo aumento da atividade de peroxidases (POX) e oxidases de polifenóis (PPO), iniciado logo às primeiras horas após as pulverizações, continuando até 12 dias de avaliação. A despeito da tendência de queda nas atividades de amônia-liases de fenilalanina (PAL) a partir de 3 dias após as pulverizações, plantas tratadas com ASM e Ecolife® tiveram discreto aumento no acúmulo de lignina, principalmente aquelas pulverizadas com Ecolife® e inoculadas com X. vesicatoria. Teores de fenóis solúveis totais decresceram significativamente, 9 e 12 dias após pulverizações. O aumento nas atividades de POX e PPO poderia resultar em lignificação, a qual estaria associada a uma estratégia de defesa do tomateiro contra a mancha bacteriana.

Quimiometria como ferramenta analitica para definição das condiçoes de ensaio da enzima peroxidase de soja

Enzimas Peroxidases são heme-proteínas encontradas nos diferentes organismos vivos, especialmente vegetais, apresentam importante papel fisiológico/bioquímico como proteção contra microorganismos invasores. A soja, um dos mais importantes produtos para o agronegócio brasileiro apresenta na casca de suas sementes (subproduto) alta atividade de peroxidase, denominada soybean peroxidase,com potencial de utilização em métodos analíticos clínicos. A proposta do trabalho foi aplicar o planejamento fatorial para otimização das condições extração da enzima, definição das condições ótimas de atividade (pH e temperatura), utilizando metodologia de superfície de resposta. Os dados obtidos com clara definição foram: i) extração em pó cetonico, ii) meio reacional: pH 3,3, volume da amostra contendo a enzima 330 µL - 340 µL, peróxido de hidrogênio 4,2 mmol.L-1 150 µL, tempo de reação 20 segundos, temperatura 50º C, substrato guaiacol 30mmol.L-1 300 µL, e 0,1 mol.L-1 de NaCl. O uso da dessa metodologia para definição das condições de extração e estudos cinético-enzimáticos da peroxidase de soja foram eficientes e mais precisos, comparado a metodologia de variações/repetições (tentativa e erro).

Atividade de enzimas associadas ao estado de indução em mudas de cacaueiro expostas a dois actinomicetos residentes de filoplano

Dois antagonistas selecionados para o biocontrole da vassoura-de-bruxa do cacaueiro foram avaliados quanto à capacidade em ativar mecanismos de defesa de plantas contra patógenos. Para tanto, mudas seminais de cacaueiro "comum" foram cultivadas em casa-de-vegetação por 30 dias e expostas aos antagonistas aplicados a mudas de cacaueiro por atomização, individualmente e em associação. O primeiro par de folhas das mudas dos diferentes tratamentos foi coletado aos dois, quatro, 12 e 24 dias após a exposição aos antagonistas. Foi quantificada a atividade de peroxidases, polifenoloxidases, quitinases e beta-1,3-glucanases no material coletado. Observou-se um aumento na atividade de peroxidases e polifenoloxidases nos primeiros dias após a exposição das mudas, especialmente ao isolado Ac26. Não foi observado efeito aditivo ou sinergístico nas mudas expostas aos dois isolados simultaneamente.

Indução de resistência a doenças foliares em tomateiro por indutores biótico (Bacillus subtilis) e abiótico (Acibenzolar-S-Metil)

O objetivo deste trabalho foi investigar se doenças foliares do tomateiro (Lycopersicon esculentum) podem ser afetadas pela indução de resistência proporcionada pela aplicação de Bacillus subtilis, no solo e nas folhas e aplicação via foliar de acibenzolar-S-metil. A fim de investigar o modo de ação envolvido no controle foi avaliada a atividade de peroxidases nas folhas do tomateiro tratado com os indutores biótico e abiótico. Para se avaliar a severidade das doenças foliares foi avaliado o número de folhas de tomate com algum sintoma de doença e determinado o percentual de folhas doentes em relação ao total de folhas por planta. O aumento significativo da concentração de peroxidases nas plantas tratadas com os indutores, assim como a ausência de controle das doenças no tratamento com pulverização direta de B. subtilis nas folhas, são evidências que sugerem que o mecanismo de controle das doenças em questão está relacionado à resistência induzida.

Potencial de Cajanus cajan e Crotalaria spectabilis parafitorremediação: absorção de arsênio e respostas antioxidativas

Neste estudo, avaliaram-se os efeitos tóxicos do arsênio (As) sobre o crescimento e atividade de enzimas antioxidativas dismutase do superóxido (SOD), catalase (CAT), peroxidases (POX), peroxidase do ascorbato peroxidase (APX) e glutationa redutase (GR) em plantas de Cajanus cajan e Crotalaria spectabili. Plantas das duas espécies foram expostas a diferentes concentrações de As, em solução nutritiva de Hoagland, pH 6,5. A taxa de crescimento relativo (TCR) das duas espécies reduziu-se com o aumento da concentração de As na solução nutritiva, sendo de forma mais intensa em C. cajan. A concentração de As na solução capaz de reduzir em 50% a TCR de C. cajan foi de 0,93 mg L-1, enquanto em C. spectabilis foi de 4,80 mg L-1. As duas espécies apresentaram reduzida translocação de As para a parte aérea, sendo em raízes de C. spectabilis observada a maior concentração desse elemento. C. cajan exposto ao As teve as atividades das enzimas CAT, POX e APX reduzidas, ao contrário do que ocorreu em C. spectabilis. Esta espécie, quando submetida ao As, apresentou incremento na atividade de todas as enzimas avaliadas. A maior tolerância ao As observada em C. spectabilis pode estar relacionada à maior capacidade em reter o As nas raízes e à indução das enzimas SOD, CAT, POX, APX e GR. Dessa forma, C. spectabilis é uma espécie com potencial para utilização em programas de revegetação de áreas contaminadas com As.

Variação sazonal em antioxidantes em folhas de plantas jovens de Caesalpinia echinata Lam. (pau-brasil)

O ambiente urbano pode gerar condições de estresse oxidativo nas plantas, levando à estimulação de antioxidantes como ácido ascórbico (AA), tióis (Ti), peroxidases (POD) e superóxido dismutase (SOD), em diferentes níveis, de acordo com sua capacidade de tolerar tais condições. Este estudo, em sua primeira fase, buscou conhecer o perfil destas defesas em folhas de plantas jovens de C. echinata com diferentes graus de desenvolvimento. Os níveis dos antioxidantes foram similares em todas as folhas analisadas. Em uma segunda fase, tais antioxidantes e a glutationa (GSH) foram avaliados em 130 plantas mantidas em casa de vegetação com monitoramento constante de temperatura, umidade relativa e irradiância, por um período de 18 meses, para estabelecer se variações sazonais nessas defesas ocorrem em resposta a fatores climáticos. Nesse período, os antioxidantes foliares foram analisados a cada três meses. Em geral, a concentração de AA e a atividade da POD foram altas em C. echinata, quando comparadas com as de outras espécies arbóreas tropicais. Houve variações nas defesas ao longo do tempo. A concentração de GSH e a atividade da POD mostraram ser influenciadas por mudanças na temperatura e a SOD foi estimulada em resposta à temperatura e à umidade relativa.

Oxidative stress: molecular perception and transduction of signals triggering antioxidant gene defenses

Molecular oxygen (O2) is the premier biological electron acceptor that serves vital roles in fundamental cellular functions. However, with the beneficial properties of O2 comes the inadvertent formation of reactive oxygen species (ROS) such as superoxide (O2·-), hydrogen peroxide, and hydroxyl radical (OH·). If unabated, ROS pose a serious threat to or cause the death of aerobic cells. To minimize the damaging effects of ROS, aerobic organisms evolved non-enzymatic and enzymatic antioxidant defenses. The latter include catalases, peroxidases, superoxide dismutases, and glutathione S-transferases (GST). Cellular ROS-sensing mechanisms are not well understood, but a number of transcription factors that regulate the expression of antioxidant genes are well characterized in prokaryotes and in yeast. In higher eukaryotes, oxidative stress responses are more complex and modulated by several regulators. In mammalian systems, two classes of transcription factors, nuclear factor kB and activator protein-1, are involved in the oxidative stress response. Antioxidant-specific gene induction, involved in xenobiotic metabolism, is mediated by the "antioxidant responsive element" (ARE) commonly found in the promoter region of such genes. ARE is present in mammalian GST, metallothioneine-I and MnSod genes, but has not been found in plant Gst genes. However, ARE is present in the promoter region of the three maize catalase (Cat) genes. In plants, ROS have been implicated in the damaging effects of various environmental stress conditions. Many plant defense genes are activated in response to these conditions, including the three maize Cat and some of the superoxide dismutase (Sod) genes.

Influência do ácido giberélico na degradação do amido durante o amadurecimento da banana

O ácido giberélico (GA3) tem sido estudado com particular interesse na pós-colheita, pois melhora a qualidade e retarda a senescência dos frutos através de um complexo mecanismo de sinalização, interligado à atividade de enzimas responsáveis pelo processo do amadurecimento. Este hormônio vegetal, quando aplicado exogenamente, desempenha um papel importante no atraso da atividade de enzimas de parede celular, na síntese de carotenóides, degradação da clorofila e, em mangas, o GA3 diminuiu a atividade de amilases e peroxidases. A banana, fruto climatérico, tem como principal fonte de energia o amido. Este polissacarídeo é reduzido durante o climatério de teores que variam de 12 a 20%, dependendo da cultivar de banana, a menos de 1%, e o teor de sacarose pode aumentar até 12 vezes quando a fruta está amadurecida. No metabolismo de hidrólise do amido, as amilases parecem desempenhar um papel fundamental no início desta degradação, pois acredita-se que só endoamilases são capazes de atacar grânulos inteiros, fornecendo substrato para atuação de outras enzimas até a formação de açúcares. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da infiltração de giberelina A3 em fatias de banana no amadurecimento e degradação do amido. Observou-se que o fitohormônio não interferiu no climatério respiratório, porém atrasou a degradação do amido e o acúmulo de açúcares solúveis em pelo menos dois dias e o pico de atividade amilásica também foi atrasado.

Características da atividade da peroxidase de abacaxis (Ananas comosus (L.) Merrill) da cultivar IAC Gomo-de-mel e do clone IAC-1

No presente trabalho foram estudadas as características bioquímicas das peroxidases de novos abacaxis, cultivar IAC Gomo-demel e clone IAC-1. As peroxidases dos sucos destes abacaxis apresentaram atividade ótima entre 45ºC e 50°C e entre 50°C e 55°C, respectivamente. Estas peroxidases apresentaram atividade ótima em pH 4,5 e mostraram-se estáveis na faixa de pH 4,0 a 9,0, retendo, após 24 horas de incubação a 50ºC, mais de 80% da atividade inicial. Foi observada regeneração parcial da atividade da peroxidase, após tratamento a 75ºC por 10 minutos. As peroxidases dos sucos dos abacaxis estudados foram inativadas, após tratamento a 90ºC por 2 minutos.

Obtenção de nova fonte de peroxidase de folha de Copaifera langsdorffii Desf. com alta atividade

Objetivou-se neste trabalho extrair peroxidase de folha de Copaifera langsdorffii (COP), medir sua atividade, compará-la com a peroxidase de raiz forte (Horseradish peroxidase - HRP) e determinar o pH ótimo, a melhor solução extratora e o efeito de aditivos sobre a atividade da COP. Os resultados mostraram que a COP atingiu 81,6% da atividade de HRP e a faixa de pH ótimo foi de 5,5 a 6,0. A melhor solução extratora da enzima foi o tampão fosfato de sódio 50 mM, pH 6,0 e o melhor aditivo foi o PVPP. Concluindo, a COP apresenta atividade mais alta que outras peroxidases de diferentes fontes citadas na literatura.

Extração e caracterização parcial de peroxidase de folhas de Copaifera langsdorffii Desf.

Em recentes publicações têm sido descritos vários processos para obtenção de peroxidases. O propósito deste trabalho foi extrair peroxidase de folhas de Copaifera langsdorffii e caracterizar parcialmente a enzima usando planejamento experimental e teste univariado, para confirmação dos resultados obtidos por planejamento experimental. A atividade da peroxidase foi medida usando sistema guaiacol: peróxido de hidrogênio. A peroxidase isolada apresentou 81,6% da atividade da horseradish peroxidase e é de fácil obtenção, a partir de folhas de uma árvore abundante em todo o país. A peroxidase semi-purificada (COP) foi obtida pela precipitação do extrato bruto com acetona 65% (v.v-1), produzindo o pó cetônico. A COP apresentou atividade ótima na faixa de pH 5,0 a 7,0 e temperatura de 5 a 45 °C, com atividade máxima em pH 6,0 e 35 °C. A enzima mostrou-se estável em temperaturas inferiores a 50 °C e pH entre 4,5 e 9,0, por até 24 horas. A peroxidase foi inativada após 4 horas a 80 °C e após 3 minutos a 96 °C. Esta enzima demonstra possibilidade para ser usada como reagente para diagnósticos, construção de biossensores e outros métodos analíticos em vários campos da ciência.

Efeito da alta pressão hidrostática na atividade de enzimas da polpa de açaí

O Brasil vem conquistando o mercado externo de sucos de frutos tropicais, com destaque para o açaí, muito procurado por ser conhecido como um alimento funcional, devido à concentração de antocianinas, fibras dietéticas e ácidos graxos monoinsaturados. Entretanto, o açaí é altamente perecível, necessitando de intervenções tecnológicas para prolongar sua vida de prateleira. Nesse caso, o uso da Alta Pressão Hidrostática (APH) pode ser uma alternativa aos processamentos tradicionais, por sua capacidade de ativar ou inativar enzimas. Peroxidases (POD) e polifenoloxidases (PFO) são as principais enzimas responsáveis por alterações indesejáveis das características originais de produtos vegetais e, com a sua inativação pela APH, pode-se evitar o escurecimento enzimático e manter as suas propriedades sensoriais. Com o objetivo de avaliar o efeito da APH em POD e PFO de polpa de açaí, adotaram-se as variáveis de pressão, temperatura e tempo. As atividades enzimáticas expressas em percentuais revelaram a POD mais estável, atingindo percentuais próximos a 100% (controle). As menores atividades foram a 90,74%, e quando se aplicaram 300 e 500 MPa a 25 °C por 5 minutos, as atividades aumentaram (112,34 e 132,98%, respectivamente). A atividade da PFO aumentou até 83,03% em relação ao controle, embora apresentasse inativação na maioria dos processos, evidenciando-se atividade a 35 °C/5 minutos de 53,25 e 53,75% a 300 e 500 MPa, respectivamente. Diante das condições experimentais, a APH mostrou-se eficaz na inativação parcial de oxidases na polpa de açaí.