Isolamento de polímeros da parede celular de Saccharomyces cerevisiae e avaliação da atividade antioxidante da manana-proteína isolada

Yeast cell wall contains polymers glucan and mannan-protein that have received much attention with respect to their biological activities. Conventional isolation process involving treatments with hot alkali and acids cause degradation of these polymers. The aim of this paper was to study a low-degrading process for the isolation of glucan and mannan-protein from S. cerevisiae cell wall comprising physic and enzymatic treatments. Yeast cell glucan was obtained in a purity of 87.4% and a yield of 33.7%. The isolated mannan-protein presented antioxidant activity that was increased after thirty minutes of protease treatment. Antioxidant activity was determined by β-carotene/linoleate model system.

comparação entre processos em SHF e em SSF de bagaço de cana-de-açúcar para a produção de etanol por Saccharomyces cerevisiae

In this work, four different process configurations, including three simultaneous saccharification and fermentation (SSF) schemes and one separate hydrolysis and fermentation (SHF) scheme, were compared, at 8% water-insoluble solids, regarding ethanol production from steam-pretreated and alkali-delignified sugar cane bagasse. Two configurations included a 16 h lasting enzymatic presaccharification prior to SSF, and the third one was a classical SSF without presaccharification. Cellulose conversion was higher for the delignified bagasse, and higher in SSF experiments than in SHF. The highest cellulose-to-ethanol conversion (around 60% in 24 h) and maximum ethanol volumetric productivities (0.29-0.30 g/L.h) were achieved in the presaccharification-assisted SSF.

Determinação seletiva de tributilestanho na presença de Sn(IV) em amostras ambientais usando HG-ICP OES e Saccharomyces cerevisiae como material sorvente

A method for selective determination of tributyltin in the presence of Sn(IV) by combining hydride generation inductively coupled plasma optical emission spectrometry (HG-ICP OES) and solid phase extraction (SPE) using baker's yeast is proposed. The procedure is based on selective retention of TBT by the yeast at pH = 6. Detection limit of 1.9 µg L-1 and quantification limit of 6.3 µg L-1 were obtained. TBT and San(IV) were determined in the range of 0-25 µg L-1 and the proposed approach was applied to analyze river water, sea water and biological extracts, with recoveries of 114, 101 and 86%, respectively.

Estudo da fermentação do hidrolisado de batata-doce utilizando diferentes linhagens de Saccharomyces cerevisiae

Ethanol is the most suitable substitute for oil-based fuels. The performance of the fermentation is affected by several factors, therefore the aim of this work was to evaluate the efficiency of the fermentation of a hydrolyzed must of sweet potato using three strains of the Saccharomyces cerevisiae. It was also evaluated the effect of three forms of the processes conduction in the fermentation yield, efficiency and viability of yeast at the end process. Among the parameters evaluated, only the cell viability showed significant difference. The strain PE-2 would be the most suitable for the fermentation of the hydrolysed sweet potato.

Composição química de aguardentes de cana-de-açúcar fermentadas por diferentes cepas de levedura Saccharomyces cerevisiae

The aim of this study was to evaluate the chemical composition of sugar cane spirits, fermented by different commercial Saccharomyces cerevisiae yeast strains and double distilled by pot still. Sugar cane juices were separately fermented by yeasts CA-11, Y-904, BG-1, PE-2, SA-1 and CAT-1 and distilled by pot still according to the methodology used for whisky production. The alcoholic liquids from first and second distillations were analyzed for concentrations of ethanol, volatile acidity, aldehydes, esters, furfural, higher alcohols and methanol. The sugar cane spirits derived from fermentation by the different yeast strains presented distinct chemical compositions.

Efeito de Saccharomyces cerevisiae na produtividade de sorgo e na severidade de doenças foliares no campo

Saccharomyces cerevisiae é uma levedura com potencial para o controle de doenças de plantas, pois apresenta a capacidade de sintetizar compostos antibióticos, habilidade de competição por espaço e nutrientes no filoplano de muitas espécies vegetais, além de possuir elicitores na parede celular. O presente trabalho teve como objetivos avaliar a produtividade de duas cultivares de sorgo (Sorghum bicolor) tratadas com a levedura, e verificar o controle da antracnose, causada por Colletotrichum sublineolum e da mancha foliar, provocada por Exserohilum turcicum. Os experimentos foram conduzidos em campo, em um delineamento de blocos ao acaso, com sete tratamentos e quatro repetições. Aplicações semanais de S. cerevisiae (Fermento Biológico Fleischmann - 25 mg/ml) reduziram significativamente a antracnose em sorgo cv. Tx-398B e melhoraram a produtividade da mesma. Na cv. 910753, uma única aplicação com a levedura foi suficiente para reduzir o progresso da mancha foliar, porém a produtividade não foi elevada por qualquer um dos tratamentos. Conclui-se que S. cerevisiae apresenta um bom desempenho no campo para o controle de doenças foliares em sorgo, melhorando ou não comprometendo a produtividade da cultura, na dependência da cultivar utilizada.

O efeito da complexidade estrutural da fonte de nitrogênio no transporte de amônio em Saccharomyces cerevisiae

O estudo do efeito da complexidade estrutural da fonte de nitrogênio no transporte de amônio em Saccharomyces cerevisiae foi realizado cultivando-se o microrganismo em um meio mínimo contendo glicose e fontes de nitrogênio, variando de um simples sal de amônio (sulfato de amônio) a aminoácidos livres (casaminoácidos) e peptídeos (peptona). O transporte de amônio foi avaliado acompanhando-se a entrada do análogo metilamônio, utilizando duas metodologias diferentes: transporte de metilamônio radioativo e efluxo de potássio acoplado ao transporte de metilamônio em células crescidas em diferentes condições de cultivo. A cinética de transporte de amônio é detectada nos meios contendo peptona e amônio e não no meio suplementado com casaminoácidos, e o transporte medido em diferentes fases de crescimento sugere que o processo é mais estável em células crescidas em peptona. Os resultados descritos neste trabalho indicam que a complexidade estrutural interfere com a expressão do transportador do íon amônio e que a complementação do meio de cultura com uma fonte de nitrogênio na forma de peptídeos é a mais eficiente não só para a expressão do transportador de amônio, mas também de conferir maior estabilidade ao processo.

Efeito de frações parcialmente purificadas de Saccharomyces cerevisiae na germinação de conídios e formação de apressórios por Colletotrichum sublineolum e Colletotrichum lagenarium

O trabalho teve por objetivo verificar o efeito de preparações ou de frações parcialmente purificadas obtidas de S. cerevisiae, autoclavada por 4 horas seqüencialmente, submetidas à cromatografia de troca iônica (CTI) utilizando tampão Tris-HCl ou bicarbonato de amônio, na germinação de esporos (GE) e formação de apressórios (FA) in vitro por C. lagenarium ou C. sublineolum. Para isto, 40 µL de cada preparação ou fração foram colocados em pocinhos de placa de ELISA, juntamente com 40 µL de uma suspensão de esporos (1 x 10(5) conídios/mL) de C. lagenarium ou de C. sublineolum. Após incubação, determinou-se GE e FA. Água destilada esterilizada foi utilizada como controle. Todas as preparações da levedura autoclavada promoveram estímulo da GE, sem a formação de apressórios por ambos os fitopatógenos. Frações provenientes da CTI, com tampão Tris-HCl, induziram a GE por C. sublineolum e C. lagenarium. Na FA de C. lagenarium houve estímulo pelas frações IV, V e VI, sem diferença, no entanto, na FA de C. sublineolum. Para as frações obtidas por CTI, utilizando tampão bicarbonato de amônio, houve estímulo da GE por C. lagenarium nas frações I e IV e efeito inibitório da germinação pelas frações V, VI e VII. Não houve FA na fração I e as demais frações apresentaram efeito inibitório da FA por C. lagenarium. As frações I e II estimularam a GE e a FA por C. sublineolum e demais frações apresentaram efeito inibitório. Assim, evidencia-se a importância da escolha de tampões no processo de purificação de frações de S. cerevisiae, o que pode resultar em frações que estimulem a germinação de esporos de fitopatógenos fúngicos ou em frações com atividade inibitória da germinação, podendo contribuir futuramente no controle de doenças causadas por esses fungos.

Photodynamic DNA damage induced by phycocyanin and its repair in Saccharomyces cerevisiae

In the present study, we analyzed DNA damage induced by phycocyanin (PHY) in the presence of visible light (VL) using a set of repair endonucleases purified from Escherichia coli. We demonstrated that the profile of DNA damage induced by PHY is clearly different from that induced by molecules that exert deleterious effects on DNA involving solely singlet oxygen as reactive species. Most of PHY-induced lesions are single strand breaks and, to a lesser extent, base oxidized sites, which are recognized by Nth, Nfo and Fpg enzymes. High pressure liquid chromatography coupled to electrochemical detection revealed that PHY photosensitization did not induce 8-oxo-7,8-dihydro-2'-deoxyguanosine (8-oxodGuo) at detectable levels. DNA repair after PHY photosensitization was also investigated. Plasmid DNA damaged by PHY photosensitization was used to transform a series of Saccharomyces cerevisiae DNA repair mutants. The results revealed that plasmid survival was greatly reduced in rad14 mutants, while the ogg1 mutation did not modify the plasmid survival when compared to that in the wild type. Furthermore, plasmid survival in the ogg1 rad14 double mutant was not different from that in the rad14 single mutant. The results reported here indicate that lethal lesions induced by PHY plus VL are repaired differently by prokaryotic and eukaryotic cells. Morever, nucleotide excision repair seems to play a major role in the recognition and repair of these lesions in Saccharomyces cerevisiae.

Evidence for a modulation of neutral trehalase activity by Ca2+ and cAMP signaling pathways in Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae neutral trehalase (encoded by NTH1) is regulated by cAMP-dependent protein kinase (PKA) and by an endogenous modulator protein. A yeast strain with knockouts of CMK1 and CMK2 genes (cmk1cmk2) and its isogenic control (CMK1CMK2) were used to investigate the role of CaM kinase II in the in vitro activation of neutral trehalase during growth on glucose. In the exponential growth phase, cmk1cmk2 cells exhibited basal trehalase activity and an activation ratio by PKA very similar to that found in CMK1CMK2 cells. At diauxie, even though both cells presented comparable basal trehalase activities, cmk1cmk2 cells showed reduced activation by PKA and lower total trehalase activity when compared to CMK1CMK2 cells. To determine if CaM kinase II regulates NTH1 expression or is involved in post-translational modulation of neutral trehalase activity, NTH1 promoter activity was evaluated using an NTH1-lacZ reporter gene. Similar ß-galactosidase activities were found for CMK1CMK2 and cmk1cmk2 cells, ruling out the role of CaM kinase II in NTH1 expression. Thus, CaM kinase II should act in concert with PKA on the activation of the cryptic form of neutral trehalase. A model for trehalase regulation by CaM kinase II is proposed whereby the target protein for Ca2+/CaM-dependent kinase II phosphorylation is not the neutral trehalase itself. The possible identity of this target protein with the recently identified trehalase-associated protein YLR270Wp is discussed.

Glutathione peroxidase induction protects Saccharomyces cerevisiae sod1deltasod2delta double mutants against oxidative damage

Saccharomyces cerevisiae mutants deficient in superoxide dismutase genes (sod1delta, sod2delta and the double mutant) were subjected to H2O2 stress in the stationary phase. The highest sensitivity was observed in the sod2delta mutant, while the sod1deltasod2delta double mutant was not sensitive. Sod mutants had lower catalase activity (44%) than wild-type cells, independent of H2O2 stress. Untreated cells of sod1deltasod2delta double mutants showed increased glutathione peroxidase activity (126%), while sod1delta had lower activity (77%) than the wild type. Glutathione levels in sod1delta were increased (200-260%) after exposure to various H2O2 concentrations. In addition, the highest malondialdehyde levels could be observed without H2O2 treatment in sod1delta (167%) and sod2delta (225%) mutants. In contrast, the level of malondialdehyde in the sod1deltasod2delta double mutant was indistinguishable from that of the wild type. These results suggest that resistance to H2O2 by sod1deltasod2delta cells depends on the induction of glutathione peroxidase and is independent of catalase, and that glutathione is a primary antioxidant in the defense against H2O2 in stationary phase sod1delta mutants.

In vitro modulation of alkaline phosphatase activity of Saccharomyces cerevisiae grown in low or high phosphate medium

Our objective was to characterize the modulation of the activity of Saccharomyces cerevisiae alkaline phosphatases (ALPs) by classic inhibitors of ALP activity, cholesterol and steroid hormones, in order to identify catalytic similarities between yeast and mammalian ALPs. S. cerevisiae expresses two ALPs, coded for by the PHO8 and PHO13 genes. The product of the PHO8 gene is repressible by Pi in the medium. ALP activity from yeast (grown in low or high phosphate medium) homogenates was determined with p-nitrophenylphosphate as substrate, pH 10.4 (lPiALP or hPiALP, respectively). Activation of hPiALP was observed with 5 mM L-amino acids (L-homoarginine _ 186%, L-leucine _ 155% and L-phenylalanine - 168%) and with 1 mM levamisole (122%; percentage values, in comparison to control, of recovered activity). EDTA (5 mM) and vanadate (1 mM) distinctly inhibited hPiALP (2 and 20%, respectively). L-homoarginine (5 mM) had a lower activating effect on lPiALP (166%) and was the strongest hPiALP activator. Corticosterone (5 mM) inhibited hPiALP to 90%, but no effect was observed in low phosphate medium. Cholesterol, ß-estradiol and progesterone also had different effects on lPiALP and hPiALP. A concentration-dependent activation of lPiALP minus hPiALP was evident with all three compounds, most especially with ß-estradiol and cholesterol. These results do not allow us to identify similarities of the behavior of S. cerevisiae ALPs and any of the mammalian ALPs but allow us to raise the hypothesis of differential regulation of S. cerevisiae ALPs by L-homoarginine, ß-estradiol and cholesterol and of using these compounds to discriminate between S. cerevisiae lPiALP and hPiALP.

ACÚMULO DE CÁDMIO POR Saccharomyces cerevisiae FERMENTANDO MOSTO DE CALDO DE CANA

O presente trabalho estudou o acúmulo de cádmio (Cd) por Saccharomyces cerevisiae, fermentando mosto de caldo de cana com contaminações controladas, em níveis sub-tóxicos, do citado metal. O ensaio de fermentação foi conduzido em erlenmayers de 500 mL, acondicionados em estufa B.O.D. O mosto, não esterilizado, continha 12% de açúcares redutores totais (ART) e pH 4,5. Para a contaminação controlada empregou-se cloreto de cádmio em quatro níveis de contaminações: 0,5; 1,0; 2,0 e 5,0 mg Cd kg-1 mosto. A inoculação do mosto foi executada com fermento de panificação (10% p/p). Após a fermentação (4 horas) foram determinados, porcentagem de fermento no vinho centrifugado e teor alcoólico do mesmo. Na levedura separada por centrifugação, foram determinados peso úmido, matéria seca, proteína bruta e teores de cádmio por espectrofotometria de absorção atômica. Em todos os níveis de contaminação estudados houve acúmulo de Cd pela levedura.

Fermentação de trealose e glicogênio endógenos em Saccharomyces cerevisiae

As linhagens PE-2 e VR-1 de Saccharomyces cerevisiae foram submetidas à fermentação das reservas endógenas na temperatura de 40oC. No intervalo de 0 a 24 horas foram recolhidas as amostras para a determinação de etanol, nitrogênio no fermento e no vinho, bem como os carboidratos de reserva (trealose e glicogênio) e a viabilidade celular. A trealose foi esgotada durante 24 horas. Os teores de glicogênio sofreram muitas oscilações ao longo do tempo, entre a mobilização e a síntese e embora não esgotado, deve ter contribuído significativamente para a formação de álcool na suspensão. Foi observada a relação proporcional entre a mobilização de trealose e a queda da viabilidade celular. No transcorrer da fermentação das reservas de carboidratos houve aumento nos teores de nitrogênio no fermento até 6 e 8 horas, sendo tal incremento afetado pela linhagem de levedura. No prosseguimento da fermentação ocorreu a autólise celular, que foi percebida pelo aumento brusco de nitrogênio no vinho (de 200 para 1500mg/L) e pela queda da viabilidade celular. O ganho alcançado com a fermentação endógena foi de 40 e 68 litros de álcool por tonelada de levedura seca com incremento de 25 e 27% de proteína no fermento para as linhagens PE-2 e VR-1, respectivamente. Este resultado tem reflexos positivos quando da comercialização da levedura seca como proteína microbiana.

Efeito do cloreto de sódio na produção de proteínas (Saccharomyces cerevisiae) em fermentação semi-sólida

Estudou-se o efeito do cloreto de sódio sobre a produção de biomassa e proteínas extracelulares totais, durante o cultivo de Saccharomyces cerevisiae. A levedura foi desenvonvida em fermentador de leito fluidizado, com vazão de ar de 70L/min, temperatura de 33° C, e umidade relativa de 99-100%. Foi utilizado substrato semi-sólido de batatas, previamente hidrolizado, acrescido de cloreto de sódio 0,6M. O crescimento celular foi monitorado por densidade óptica à 595 nm. Observou-se, como resultado, que a adição de cloreto de sódio 0,6M induziu um aumento de 36,86% na produção de proteínas extracelulares totais, mas inibiu o crescimento celular em 27,62% quando os meios com e sem cloreto de sódio foram testados. A produção máxima de biomassa, tanto para os experimentos com adição de cloreto de sódio quanto para o sem adição, ocorreu no período de 7 a 9 horas de fermentacão, enquanto que a produção de proteínas extracelulares totais, independentemente da adição do sal, ocorreu durante o período de 9 a 12 horas de fermentação. As velocidades específicas máximas de crescimento foram de 0,350/h para os experimentos com sal, e de 0,339/h para aqueles sem a adição do sal. A combinação de alta vazão de ar e a presença de cloreto de sódio 0,6M na fermentação parece não ter tido efeito sobre a duração da fase lag na curva de crescimento celular de Saccharomyces cerevisiae.