Biological characterization of a beta-galactosidase expressing clone of Trypanosoma cruzi CL strain

Clone CL B5 of Trypanosoma cruzi is a beta-galactosidase expressing organism that was genetically transfected to be used for in vitro pharmacological screening. Biological parameters were determined, evaluating growth kinetics of epimastigotes, metacyclogenesis, infectivity to mammalian cell lines, parasitemia kinetics in mice and sensibility to nifurtimox and benznidazole. Differences in relation to other strains and CL parental strain were found, the most important being the incapability to produce death to mice in spite of the high inoculum used. However, it possesses the required features to be used for in vitro drug screening. Data obtained demonstrate that heterogeneity of T. cruzi appears even among clones of the same strain, and that these differences found do not prevent the use of clone CL B5 for the purpose that was engineered.

Atividade da celulase e β-galactosidase no estudo da firmeza da polpa de mamões 'golden' e 'gran golden'

O objetivo desse trabalho foi avaliar a ação das enzimas celulase e β-galactosidase em relação à perda de firmeza dessas cultivares de mamões 'Gran Golden' e 'Golden' devido a relatos de uma perda de firmeza diferenciada entre as cvs. Os frutos foram armazenados a 25ºC e analisados diariamente quanto à firmeza da polpa e à atividade enzimática da celulase e β-galactosidase durante 8 dias. Os resultados de firmeza da polpa e atividade enzimática foram submetidos às análises de correlação e regressão. No 4º dia pós-colheita os mamões 'Golden' apresentaram firmeza média de 60,6 N e os 'Gran Golden' 31,1 N e a um aumento da atividade da celulase e da β-galactosidase. Os dados gerados neste trabalho sugerem que as enzimas celulase e β-galactosidase atuam diferentemente no processo de perda de firmeza dos frutos das cultivares Goldene Gran Golden. Aantecipaçãonaperdade firmezade 'Gran Golden' pode estar relacionada com a maior atividade dessas enzimas.

Atividade da pectina metilesterase e da β-galactosidase durante o amadurecimento do mamão cv. golden

Este trabalho foi realizado com o objetivo de investigar o comportamento das enzimas pectina metilesterase (PME) e β-galactosidase (β-Gal) durante o amadurecimento do mamão cv.'Golden'. Mamões com 15% de cor amarela foram estocados em câmara de refrigeração a 20ºC e 85-95 % UR, por um período de 11 dias. Durante este período de estocagem, foi determinada a cor da casca, firmeza e pH da polpa dos frutos, bem como a atividade das enzimas PME e β-Gal. A atividade da PME, observada ao longo do amadurecimento do mamão, indicou que esta enzima participou do processo de hidrólise da parede celular, principalmente no início do amadurecimento dos frutos. Já a atividade da β-Gal aumentou, de maneira não gradual, do primeiro dia até o final do armazenamento, quando alcançou seu valor máximo. Uma redução drástica na firmeza e no pH da polpa ocorreu nos três primeiros dias de armazenamento. Neste período, os frutos apresentaram coloração com valores do ângulo hue próximos de 80, a qual corresponde a uma coloração amarela. Verificou-se que a PME atua de modo efetivo no amadurecimento do mamão, mas a redução precoce em sua atividade indica que a β-Gal tem também um papel fundamental na rápida perda de firmeza pelo mamão cv. Golden.

Avaliação da atividade das enzimas pectina metilesterase e β-Galactosidase em mamões cv. Golden armazenados sob diferentes concentrações de oxigênio

Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o efeito de atmosferas controladas contendo diferentes concentrações de oxigênio sobre a atividade das enzimas β-galactosidase e pectina metilesterase, e sobre a cor da casca e a firmeza da polpa de mamões 'Golden'. Os frutos foram mantidos por 36 dias, nas seguintes atmosferas controladas: 1% de O2 e 0,03% CO2 com adsorvedor de etileno, 3% de O2 e 0,03% de CO2 com adsorvedor de etileno, 5% O2 e 0,03% de CO2 com adsorvedor de etileno e atmosfera ambiente sem adsorvedor de etileno. A UR e a temperatura foram mantidas entre 85-95% e a 13º C, respectivamente. Os frutos estocados sob atmosfera de 1% de O2 e 0,03% CO2 apresentaram retardamento nas atividades das enzimas β-galactosidase e pectina metilesterase comparado com os frutos estocados nas outras atmosferas avaliadas. Os frutos armazenados sob atmosfera de 1% de O2 e 0,03% O2 também apresentaram atraso no desenvolvimento da cor da casca e amolecimento da polpa.

Ondas ultrassônicas e pérolas de vidro: um novo método de extração de beta-galactosidase para uso em laboratório

The optimization of a traditional technique of cellular disruption by abrasion was carried out and a process using ultrasonic waves associated with glass pearls to extract beta-galactosidase from Kluyveromyces marxianus proposed. In the first case, the effects of the diameter and weight of the pearls in relation to the volume of cellular suspension and amount of time for cellular disruption were evaluated. The efficiency of the new process of cellular disruption was evaluated by varying the length of time of sonification and comparing with the method of abrasion under the same conditions. The proposed method can be efficiently applied to obtain beta-galactosidase at laboratory scale.

A new approach to evaluate immobilization of β-galactosidase on Eupergit® C: structural, kinetic, and thermal characterization

This study aimed to evaluate β-galactosidase immobilization. For this purpose, the ionic strength of the buffer, reaction time, amount of the immobilization support, and pH were evaluated by a central composite design. Assay 8, which consisted of 1.5 mol L-1 phosphate buffer (pH 7.5) and a reaction time of 2 h, produced the maximum yield. Eupergit® C (400 mg) was subsequently used as an immobilization support. Immobilization kinetics wereinvestigated, and a significant increase in the yield was obtained after immobilization compared with that obtained from assay 8 (22.0 U mL-1 vs. 15.6 U mL-1). The enzyme efficiency of actuation was evaluated using o-nitrophenyl-β-D-galactopyranoside and lactose, with lactose providing better results. The reuse of β-galactosidase was evaluated, and more than 50% of the initial enzyme activity was maintained after five cycles of use. Enzyme characterization revealed that immobilization improved some aspects of the thermostability of β-galactosidase.

CARBOXYLATION OF SILVER NANOPARTICLES FOR THE IMMOBILIZATION OF β-GALACTOSIDASE AND ITS EFFICACY IN GALACTO-OLIGOSACCHARIDES PRODUCTION

The present study investigated the carboxylation of silver nanoparticles (AgNPs) by 1:3 nitric acid-sulfuric acid mixtures for immobilizing Aspergillus oryzae β-galactosidase. Carboxylated AgNPs retained 93% enzyme upon immobilization and the enzyme did not leach out appreciably from the modified nanosupport in the presence of 100 mmol L-1 NaCl. Atomic force micrograph revealed the binding of β-galactosidase on the modified AgNPs. The optimal pH for soluble and carboxylated AgNPs adsorbed β-galactosidase (IβG) was observed at pH 4.5 while the optimal operating temperature was broadened from 50 ºC to 60 ºC for IβG. Michaelis constant, Km was increased two and a half fold for IβG while Vmax decreases slightly as compared to soluble enzyme. β-galactosidase immobilized on surface functionalized AgNPs retained 70% biocatalytic activity even at 4% galactose concentration as compared to enzyme in solution. Our study showed that IβG produces greater amount of galacto-oligosaccharides at higher temperatures (50 ºC and 60 ºC) from 0.1 mol L-1 lactose solution at pH 4.5 as compared to previous reports.

Transient high-level expression of ß-galactosidase after transfection of fibroblasts from GM1 gangliosidosis patients with plasmid DNA

GM1 gangliosidosis is an autosomal recessive disorder caused by the deficiency of lysosomal acid hydrolase ß-galactosidase (ß-Gal). It is one of the most frequent lysosomal storage disorders in Brazil, with an estimated frequency of 1:17,000. The enzyme is secreted and can be captured by deficient cells and targeted to the lysosomes. There is no effective treatment for GM1 gangliosidosis. To determine the efficiency of an expression vector for correcting the genetic defect of GM1 gangliosidosis, we tested transfer of the ß-Gal gene (Glb1) to fibroblasts in culture using liposomes. ß-Gal cDNA was cloned into the expression vectors pSCTOP and pREP9. Transfection was performed using 4 µL lipofectamine 2000 and 1.5-2.0 µg DNA. Cells (2 x 10(5)/well) were harvested 24 h, 48 h, and 7 days after transfection. Enzyme specific activity was measured in cell lysate and supernatant by fluorometric assay. Twenty-four hours after transfection, treated cells showed a higher enzyme specific activity (pREP9-ß-Gal: 621.5 ± 323.0, pSCTOP-ß-Gal: 714.5 ± 349.5, pREP9-ß-Gal + pSCTOP-ß-Gal: 1859.0 ± 182.4, and pREP9-ß-Gal + pTRACER: 979.5 ± 254.9 nmol·h-1·mg-1 protein) compared to untreated cells (18.0 ± 3.1 for cell and 32.2 ± 22.2 nmol·h-1·mg-1 protein for supernatant). However, cells maintained in culture for 7 days showed values similar to those of untreated patients. In the present study, we were able to transfect primary patients' skin fibroblasts in culture using a non-viral vector which overexpresses the ß-Gal gene for 24 h. This is the first attempt to correct fibroblasts from patients with GM1 gangliosidosis by gene therapy using a non-viral vector.

Estudo da produção de beta-galactosidase por fermentação de soro de queijo com Kluyveromyces marxianus

A hidrólise enzimática da lactose por beta-galactosidase desempenha importante papel no processamento de produtos lácteos, como na obtenção de leite com baixo teor de lactose para consumo por indivíduos intolerantes à mesma e na prevenção da cristalização em produtos de laticínio. Neste trabalho, a enzima beta-galactosidase foi produzida pelo cultivo do microrganismo Kluyveromyces marxianus, em meio de cultura à base de soro de queijo em diferentes concentrações iniciais de lactose e extrato de levedura, de acordo com um planejamento fatorial. As fermentações foram conduzidas em incubador rotativo a 150rpm, a 30°C e pH inicial 5,5. A concentração celular inicial foi de 10(7) células/mL. Para a extração da enzima beta-galactosidase, foi realizada autólise das células utilizando como solvente o clorofórmio em tampão fosfato. No meio de cultura enriquecido com (NH4)2SO4, KH2PO4 e MgSO4, nas concentrações iniciais de lactose e de extrato de levedura iguais a 50g/L e 12g/L, respectivamente, obteve-se uma atividade de 28,0UGl/mL e uma concentração celular máxima de 5,3g/L.

Lactose hydrolysis potential and thermal stability of commercial β-galactosidase in UHT and skimmed milk

Abstract The commercial enzyme (E.C. = 3.2.1.23) from Kluyveromyces lactis (liquid) and Aspergillus oryzae(lyophilized) was investigated for its hydrolysis potential in lactose substrate, UHT milk, and skimmed milk at different concentrations (0.7; 1.0 and 1.5%), pH values (5.0; 6.0; 6.5 and 7.0), and temperature (30; 35; 40 and 55 ºC). High hydrolysis rates were observed for the enzyme from K. lactis at pH 7.0 and 40 ºC, and from A. oryzae at pH 5.0 and 55 ºC. The enzyme from K. lactis showed significantly higher hydrolysis rates when compared to A. oryzae. The effect of temperature and β-galactosidase concentration on the lactose hydrolysis in UHT milk was higher than in skimmed milk, for all temperatures tested. With respect to the thermal stability, a decrease in hydrolysis rate was observed at pH 6.0 at 35 ºC for K. lactisenzyme, and at pH 6.0 at 55 ºC for the enzyme from A. oryzae. This study investigate the hydrolysis of β-galactosidase in UHT and skimmed milk. The knowledge about the characteristics of the β-galactosidase fromK. lactis and A. oryzae enables to use it most efficiently to control the enzyme concentration, temperature, and pH in many industrial processes and product formulations.

Caracterização de alfa-galactosidase em embrião e cotilédones de sementes de Platymiscium pubescens Micheli, var. pubecens (tamboril-da-mata)

Sementes de Platymiscium pubescens foram colocadas para embeber em água, sendo retiradas amostras para as caracterizações bioquímica e cinética da enzima alfa-galactosidase do eixo embrionário e dos cotilédones. A atividade específica no eixo embrionário aumenta de zero até o tempo de 96 horas de embebição, estabilizando em seguida. A atividade da enzima dos cotilédones mostrou pequeno incremento durante esse mesmo tempo. A alfa-galactosidase do eixo embrionário apresentou atividade máxima no intervalo de pH de 4,5 a 6,0. Por outro lado, para a enzima proveniente dos cotilédones, a maior atividade foi detectada na faixa de 4,0 a 6,0. A temperatura de 55ºC foi a que mais estimulou as atividades da alfa-galactosidase do eixo embrionário e dos cotilédones. As enzimas do eixo embrionário e dos cotilédones mostraram-se termotolerantes, não se alcançando a meia vida na temperatura de 40ºC, no período de 1.500 minutos. A atividade da alfa-galactosidase do eixo embrionário foi inibida por melibiose, CuSO4 e SDS, enquanto a dos cotilédones foi por todos os efetores, exceto com SDS, CuSO4 e galactose que tiveram efeito neutro sobre a atividade da alfa-galactosidase dos cotilédones. Os valores de K M para as alfa-galactosidases do embrião e para o cotilédone foram 3,37 e 0,26 mM, respectivamente.

Alterações nas atividades das enzimas alfa-galactosidase e poligalacturonase e nas reservas de carboidratos de sementes de Schizolobium parahyba (vell.) Blake (guapuruvú) durante a germinação

A retomada do metabolismo do embrião durante a germinação é realizada por processos metabólicos que culminam na protrusão da radícula e no fornecimento de energia para o desenvolvimento inicial da plântula. O objetivo deste trabalho foi estudar as variações nas atividades das enzimas alfa-galactosidase e poligalacturonase e nas reservas de mono e oligossacarídeos em sementes de guapuruvú durante a germinação. Para tanto, as sementes foram colocadas para germinar e as reservas do eixo embrionário e cotilédones, avaliadas periodicamente. Os teores de galactose no eixo embrionário diferiram significativamente somente entre a testemunha e o oitavo dia, muito embora houvesse aumento contínuo até o quarto dia. Somente no sexto dia de germinação houve aumento no teor de galactose nos cotilédones. Houve tendência de aumento nos teores de arabinose, manose e glicose no eixo embrionário, não sendo detectada a presença de xilose no oitavo dia. Nos cotilédones os mesmos açúcares não foram originalmente detectados no tempo zero, mas apresentaram valores mais altos nas amostras do oitavo dia. Os teores de galactose oscilam tanto no eixo embrionário, quanto nos cotilédones durante o período de germinação de sementes de guapuruvu. Os teores de sacarose aumentam e os de rafinose decrescem nos cotilédones e no eixo embrionário. Os teores de estaquiose permanecem aproximadamente estáveis no eixo e nos cotilédones, com decréscimo no eixo, no oitavo dia. A enzima alfa-galactosidase é pré-formada, tendo clara redução na sua atividade específica, no segundo dia, permanecendo constante até o oitavo. A atividade nos cotilédones apresenta aumento no quarto dia, decrescendo posteriormente. A enzima polygalacturonase é tambem pré-formada, com maior atividade inicial no eixo. A atividade nos cotilédones aumenta até o sexto dia, alcançando maiores valores que o do eixo embrionário e, em seguida, decresce para valores menores do que aqueles.

Avaliação da concentração de proteínas e da atividade de α-galactosidases nos cotilédones e no eixo embrionário de sementes de Dalbergia nigra durante a germinação

Este trabalho teve como objetivos a quantificação de proteínas e da atividade da enzima α-galactosidase, no eixo embrionário e nos cotilédones, de sementes de Dalbergia nigra (jacarandá-da-bahia) durante a germinação. As sementes foram colocadas para embeber em água por sete dias, sendo retiradas amostras para a avaliação bioquímica e cinética da enzima. A atividade da enzima α-galactosidase aumenta com a embebição das sementes nos dois compartimentos, embora não esteja presente no eixo embrionário de sementes secas. A diferença na atividade da enzima entre os cotilédones e o eixo embrionário foi significativa. O pH 5,5 foi o de máxima atividade para as enzimas de ambos os compartimentos. A temperatura que mais estimulou a atividade da enzima nos cotilédones foi 50 ºC e de 50 a 60 ºC no eixo embrionário. A atividade da α-galactosidase foi inibida por β-mercaptoetanol e cobre, em ambos os compartimentos, enquanto a lactose e o cloreto de sódio estimularam a atividade tanto nos cotilédones como no eixo embrionário. Os valores de K M para enzimas do eixo embrionário e dos cotilédones foram de 0,239 e 0,228 mM, respectivamente.

Screening for Fabry Disease in Left Ventricular Hypertrophy: Documentation of a Novel Mutation

AbstractBackground:Fabry disease is a lysosomal storage disease caused by enzyme α-galactosidase A deficiency as a result of mutations in the GLA gene. Cardiac involvement is characterized by progressive left ventricular hypertrophy.Objective:To estimate the prevalence of Fabry disease in a population with left ventricular hypertrophy.Methods:The patients were assessed for the presence of left ventricular hypertrophy defined as a left ventricular mass index ≥ 96 g/m2 for women or ≥ 116 g/m2 for men. Severe aortic stenosis and arterial hypertension with mild left ventricular hypertrophy were exclusion criteria. All patients included were assessed for enzyme α-galactosidase A activity using dry spot testing. Genetic study was performed whenever the enzyme activity was decreased.Results:A total of 47 patients with a mean left ventricular mass index of 141.1 g/m2 (± 28.5; 99.2 to 228.5 g/m2] were included. Most of the patients were females (51.1%). Nine (19.1%) showed decreased α-galactosidase A activity, but only one positive genetic test − [GLA] c.785G>T; p.W262L (exon 5), a mutation not previously described in the literature. This clinical investigation was able to establish the association between the mutation and the clinical presentation.Conclusion:In a population of patients with left ventricular hypertrophy, we documented a Fabry disease prevalence of 2.1%. This novel case was defined in the sequence of a mutation of unknown meaning in the GLA gene with further pathogenicity study. Thus, this study permitted the definition of a novel causal mutation for Fabry disease - [GLA] c.785G>T; p.W262L (exon 5).

Verificação da adaptação à galactose e à maltose de células de Saccharomyces carlsbergensis

Células de 5. carlsbergensis crescidas em meio de cultura DPE diferenciados apenas em sua principal fonte de carbono (glicose, galactose e maltose) tiveram diferentes comportamentos quando postas a fermentar glicose, galactose, maltose e rafinose, em manômetro de Warburg. Presume-se que sejam enzimas constitutivos para o citado microorganismo, sacarase e hexoquinase e enzimas adaptativos, maltase, alfa-galactosidase e galactowaldenase.