Biodegradation of sodium isopropyl xanthate by Paenibacillus polymyxa and Pseudomonas putida

Biodegradation of sodium isopropyl xanthate using two types of bacterial strains, Paenibacillus polymyxa and Pseudomonas putida, is demonstrated. At concentrations higher than 50 mg/L, the presence of xanthate in the growth medium resulted in bacterial toxicity, retarding growth kinetics. Adaptation through serial subculturing in the presence of higher xanthate concentrations resulted in the development of xanthate-tolerant bacterial strains. Stress proteins secreted by bacterial cells grown in the presence of xanthate were isolated. Bacterial cells could utilize xanthate as a growth substrate, degrading xanthate species in the process. Acidic metabolic products generated by bacterial metabolism promoted efficient xanthate decomposition. Probable mechanisms for the biodegradation of isopropyl xanthate are illustrated.

Lipase mediated enzymatic degradation of polydioxanone in solution

The enzymatic biodegradation of polydioxanone (PDO) in trifluoroethanol (TFE) at various temperatures (25-55 degrees C) was studied with two different types of lipases, namely immobilized enzyme Novozym 435 and free enzyme porcine pancreas lipase. The biodegradation process was monitored by gel permeation chromatography (GPC). Both enzymes showed the optimum activity at 37 degrees C and Novozym 435 exhibited better thermal stability over the experimental temperature range. A continuous distribution kinetic model was employed to describe the biodegradation process and the model was used to fit the experimental data satisfactorily and obtain kinetic parameters. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Imidazolium based ionic liquid type surfactant improves activity and thermal stability of lipase of Rhizopus oryzae

Lipase and surfactant together form a potent pair in various biotransformation, industrial application and biotechnological studies. The present investigation deals with changes in the activity, stability and structure of lipase from Rhizopus oryzae NRRL 3562 in presence of long chain ionic liquid-type imidazolium surfactant. Both the activity and stability were found to be enhanced in presence of the surfactant at low concentration (1-125 mu M) followed by inhibition at high concentration. The activity increased by 80% and thermal deactivation temperature raised by 2.5 degrees C. Investigations by ultraviolet-visible spectroscopy and circular dichroism revealed structural changes leading to rise in beta-sheet content and lowering of a-helix at low surfactant concentrations. Deactivation at high concentration correlated with greater structural changes depicted by spectroscopic studies. Isothermal titration calorimetric studies showed the binding to be spontaneous in nature involving non-covalent interactions. High negative value of entropy signifies exposure of hydrophobic domains and increase in structural rigidity, which correlates with active site being more accessible and rigid in presence of the surfactant. Application of these surfactants hold greater potential in the field of lipase based biotransformations, enzyme structural modifications and studies. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Chronic lung infection by Pseudomonas aeruginosa biofilm is cured by L-Methionine in combination with antibiotic therapy

Bacterial biofilms are associated with 80-90% of infections. Within the biofilm, bacteria are refractile to antibiotics, requiring concentrations >1,000 times the minimum inhibitory concentration. Proteins, carbohydrates and DNA are the major components of biofilm matrix. Pseudomonas aeruginosa (PA) biofilms, which are majorly associated with chronic lung infection, contain extracellular DNA (eDNA) as a major component. Herein, we report for the first time that L-Methionine (L-Met) at 0.5 mu M inhibits Pseudomonas aeruginosa (PA) biofilm formation and disassembles established PA biofilm by inducing DNase expression. Four DNase genes (sbcB, endA, eddB and recJ) were highly up-regulated upon L-Met treatment along with increased DNase activity in the culture supernatant. Since eDNA plays a major role in establishing and maintaining the PA biofilm, DNase activity is effective in disrupting the biofilm. Upon treatment with L-Met, the otherwise recalcitrant PA biofilm now shows susceptibility to ciprofloxacin. This was reflected in vivo, in the murine chronic PA lung infection model. Mice treated with L-Met responded better to antibiotic treatment, leading to enhanced survival as compared to mice treated with ciprofloxacin alone. These results clearly demonstrate that L-Met can be used along with antibiotic as an effective therapeutic against chronic PA biofilm infection.

Role of spacer length in interaction between novel gemini imidazolium surfactants and Rhizopus oryzae lipase

An insight into the effects of new ionic liquid-type gemini imidazolium cationic surfactants on the structure and function of the lipases is of prime importance for their potential application. Changes in the activity, stability and structure of Rhizopus ouzae lipase in the presence of novel gemini surfactants, C-16-3-C(16)im]Br-2 and C-16-12-C(16)im]Br-2 were probed in the present study. Surfactant with shorter spacer length, C-16-3-C(i6)im]Br-2 was found to be better in improving the hydrolytic activity and thermal stability of the lipase. For both the surfactants, activation was concentration dependent. CD spectroscopy results showed a decrease in a-helix and an increase in beta-sheet content in the presence of these surfactants. A higher structural change observed in presence of C-16-12-C(16)im]Br-2 correlated with lower enzyme activity. Isothermal titration calorimetric studies showed the binding to be spontaneous in nature based on sequential two site binding model. The forces involved in binding were found to differ for the two surfactants proving that the spacer length is an important factor which governs the interaction. These surfactants could be used as promising components both in enzyme modification and media engineering for attaining the desired goals in biocatalytic reactions. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Evaluación de enmiendas y microorganismos antagonistas para el manejo de pseudomonas solanacearum E.F. Smith en cultivo de tomate (Lycopersicon esculentum L.)

Se estudió el efecto de dos enmiendas y tres microorganismos como posibles factores supresívos y antagonistas respectivamente al agente causal de la marchitez bacteriana Pseudomonas solanacearum E.F.Srnlth. Los experimentos fueron conducidos en campo e invernadero en el Centro Agronómíco Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE), Turrialba, Costa Rica. Se establecieron en diseño de parcelas divididas con cuatro repeticiones en el campo y tres en el invernadero. Las parcelas principales se dispusieron en bloques completamente al azar. Se evaluaron tres tratamientos (compost comercial, cal dolomítica y un tratamiento sin enmiendas) en las parcelas principales y ocho tratamientos (Pseudomonas cepacia, Bacillus cereus y Glomus occultum solos y en combínación) en las subparcelas. Los tratamientos con enmiendas se asignaron a las parcelas principales, mientras que los tratamientos con antagonistas se asignaron a las subparcelas. Las variables evaluadas fueron incidencia y severidad de la enfermedad y área bajo la curva de progreso de la enfermedad (ABCPE). Se determinó el efecto de las enmiendas sobre las poblaciones de P. solanacearum en tres momentos. En el campo no hubo diferencias significativas en las varia~ bles evaluadas. Las poblaciones de P. solanocearum fueron reducidas significativamente en el suelo. En invernadero, las enmiendas redujeron significativamente la severidad de la enfermedad y el ABCPE. Los antagonistas no redujeron significativamente la incidencia y la severidad en el campo e invernadero.

Estudio de tres métodos para el diagnóstico de Pseudomonas solanacearum E. Smith en suelos cultivados con papa (Solanum tuberosum L.) en la I y VI regiones de Nicaragua

Para evaluar la eficiencia del método historial de campo el diagnóstico del grado de infección de suelos por Pseudimonas solanacearum se recolectaron 20 muestras de suelo en las regiones I y VI en Nicaragua. De cada región en base al historial de campo se colectaron tres hasta cuatro muestras de suelos con grados alto, medio y cero grado de infección por PS. Solanacearum respectivamente. La recolección de las muestras de suelos se realizaron en los meses de Mayo y en Octubre de 1989 efectuándose una recolección en época seca (Mayo) y otra época lluviosa (Octubre) sobre los mismos suelos. A los suelos colectados en época seca se les realizó conteo de colonias de PS. Solanacearum por método In vitro y con los colectados en época lluviosa además del conteo In Vitro se realizaron bioensayos con plantas de tomate, tabaco y berengena. Los resultados del análisis In Vitro sobre las muestras de suelos en platos Petri indicaron que todas las muestras de suelos colectados presentaron algún número de colonias de PS. Solanacearum por lo cual no existió ningún suelo libre de infestación según el historial de campo, 19 de los 20 suelos colectados en época lluviosa posibilitaron el desarrollo de síntomas de la enfermedad, resultando las plantas de berengena las más susceptibles en menor tiempo por el método del bioensayo. En suelos colectados en época seca el número de colonias fue mayor en relación al número de colonias encontradas en época lluviosa en los mismos suelos. Aunque no fue posible encontrar una correlación efectivo entre el diagnóstico del grado de infestación del suelo por el método del historial de . campo y los otros dos métodos de estudio, se observó algún grado de asociación entre el diagnóstico por el historial y conteo In Vitro para el caso de los suelos de la primera región cuando se trató de suelos catalogados como alto y medio grados de infestación, según el método historial ele campo únicamente.

Physiology of nitrate reduction in Pseudomonas aeruginosa. [Translation from: Z.allg.Mikrobiol. 13, 83-94, 1973.]

Pseudomonas aeruginosa has for some time been known as a denitrifier. Pseudomonas aeruginosa was chosen for further studies, because P. aeruginosa occurs abundantly in Plusssee and moreover there are contradictory assertions on the gas products of denitrification by this bacteria. In experimental research the pattern of growth and gas production of Pseudomonas aeruginosa on nutrient broth was studied.

Atividade pró-trombótica da toxina ExoU de Pseudomonas aeruginosa detectada em modelos experimentais in vivo e in vitro

Pseudomonas aeruginosa é um importante agente de pneumonia, particularmente em pacientes submetidos à ventilação mecânica, que pode evoluir para sepse, com elevadas taxas de letalidade. Na sepse, o processo inflamatório sistêmico exacerbado favorece o desequilíbrio entre as vias de coagulação e fibrinólise e a instalação de um estado pró-coagulante, com o aparecimento de trombose microvascular, coagulação intravascular disseminada e falência de múltiplos órgãos. Conhecendo a potente atividade pró-inflamatória da toxina ExoU produzida por P. aeruginosa, decorrente de sua atividade fosfolipásica A2, o objetivo desta tese foi investigar seu potencial de indução de alterações hemostáticas relacionadas à patogênese da sepse. Utilizando modelo de sepse em camundongos inoculados, por via intratraqueal, com suspensões de P. aeruginosa produtora de ExoU (PA103) ou de cepa com deleção do gene exoU, não produtora da toxina, foi mostrado que ExoU determinou maior gravidade da infecção, maior taxa de letalidade, leucopenia, trombocitose, hiperpermeabilidade vascular e transudação plasmática, evidenciadas, respectivamente, pela maior concentração de proteínas nos lavados broncoalveolares (LBAs) e acúmulo do corante Azul de Evans, previamente inoculado nos animais, por via endovenosa, no parênquima renal. ExoU favoreceu, também, a ativação plaquetária, confirmada pela maior concentração de plaquetas expressando P-selectina em sua superfície, maior número de micropartículas derivadas de plaquetas e maior concentração plasmática de tromboxano A2. A histopatologia dos pulmões e rins dos animais infectados com PA103 confirmou a formação de microtrombos, que não foram detectados nos animais controles ou infectados com a cepa mutante. Nos pulmões, a produção de ExoU determinou intensa resposta inflamatória com maior concentração de leucócitos totais e polimorfonucleados, interleucina-6 e fator de necrose tumoral-α nos LBAs. A análise imunohistoquímica mostrou intensa deposição de fibrina nos alvéolos e septos interalveolares. A atividade pró-coagulante dependente do fator tissular detectada nos LBAs dos camundongos infectados com PA103 foi independente da produção do inibidor da via de ativação do fator tissular (TFPI), mas associada ao aumento da produção do inibidor do ativador do plasminogênio-1 (PAI-1). Para investigar a participação do fator de ativação plaquetária (PAF) na liberação de PAI-1, foi pesquisada a atividade da enzima PAF-acetil-hidrolase (PAF-AH) nos LBAs dos camundongos. A atividade de PAF-AH apresentou-se significativamente elevada nos LBA dos camundongos infectados com PA103. O tratamento dos animais com um inibidor do PAF, antes da infecção, resultou na diminuição significativa das concentrações de PAI-1 e de leucócitos totais, bem como da atividade pró-coagulante dos LBAs. In vitro, ExoU induziu maior expressão do RNA mensageiro de PAI-1 e maior liberação da proteína PAI-1 nos sobrenadantes de células epiteliais respiratórias da linhagem A549. O tratamento das células A549 com um anticorpo anti-receptor de PAF, antes da infecção, reduziu significativamente a concentração de PAI-1 nos sobrenadantes de células infectadas com a cepa selvagem. Estes resultados demonstraram um novo mecanismo de virulência de P. aeruginosa através da atividade pró-trombótica de ExoU e a possibilidade de utilização da identificação de ExoU em isolados clínicos de pacientes graves como um marcador prognóstico para estes pacientes.

Magnetic Cross-Linked Enzyme Aggregates (mCLEAs) of Candida antarctica Lipase: An Efficient and Stable Biocatalyst for Biodiesel Synthesis

Enzyme-catalyzed production of biodiesel is the object of extensive research due to the global shortage of fossil fuels and increased environmental concerns. Herein we report the preparation and main characteristics of a novel biocatalyst consisting of Cross-Linked Enzyme Aggregates (CLEAs) of Candida antarctica lipase B (CALB) which are covalently bound to magnetic nanoparticles, and tackle its use for the synthesis of biodiesel from non-edible vegetable and waste frying oils. For this purpose, insolubilized CALB was covalently cross-linked to magnetic nanoparticles of magnetite which the surface was functionalized with –NH2 groups. The resulting biocatalyst combines the relevant catalytic properties of CLEAs (as great stability and feasibility for their reutilization) and the magnetic character, and thus the final product (mCLEAs) are superparamagnetic particles of a robust catalyst which is more stable than the free enzyme, easily recoverable from the reaction medium and reusable for new catalytic cycles. We have studied the main properties of this biocatalyst and we have assessed its utility to catalyze transesterification reactions to obtain biodiesel from non-edible vegetable oils including unrefined soybean, jatropha and cameline, as well as waste frying oil. Using 1% mCLEAs (w/w of oil) conversions near 80% were routinely obtained at 30°C after 24 h of reaction, this value rising to 92% after 72 h. Moreover, the magnetic biocatalyst can be easily recovered from the reaction mixture and reused for at least ten consecutive cycles of 24 h without apparent loss of activity. The obtained results suggest that mCLEAs prepared from CALB can become a powerful biocatalyst for application at industrial scale with better performance than those currently available.

Efeito de ExoU na ativação de NF-κB e na secreção de IL-8 por células humanas infectadas por Pseudomonas aeruginosa

ExoU, uma citotoxina produzida pelo patógeno oportunista Pseudomonas aeruginosa e translocada para o citossol de células hospedeiras via sistema de secreção do tipo III, é associada à gravidade de infecções agudas. Estudos anteriores realizados em nosso laboratório relataram a potente atividade pró-inflamatória de ExoU, responsável por um intenso recrutamento de neutrófilos para o sítio de infecção. No presente trabalho, o efeito de ExoU na modulação da ativação do fator transcricional NF-κB e na regulação da expressão e da secreção da quimiocina para neutrófilos IL-8 foi avaliado em culturas de células epiteliais respiratórias e endoteliais humanas infectadas com a cepa PA103 de P. aeruginosa (produtora de ExoU) ou com a mutante deletada no gene exoU, PA103κexoU. Análises por RT-PCR semi-quantitativo mostraram que a infecção pela cepa produtora de ExoU levou ao aumento dos níveis de mRNA de IL-8, enquanto ensaios de alteração da mobilidade eletroforética (EMSA), supershift e com gene repórter mostraram que ExoU induziu a translocação nuclear do heterodímero transativador p65/p50 de NF-κB e a ativação da transcrição de genes dependente deste fator transcricional. Adicionalmente, o tratamento das culturas celulares com um inibidor de NF-κB antes da infecção bacteriana reduziu significativamente os níveis de mRNA de IL-8 e da secreção desta quimiocina. Em conjunto, estes resultados mostram que ExoU ativa NF-κB e, consequentemente, estimula a expressão e a secreção de IL-8 por células epiteliais respiratórias e células endoteliais infectadas com P. aeruginosa

Diagnóstico sorológico da infecção pulmonar por Pseudomonas aeruginosa em crianças com Fibrose Cística

A Fibrose Cística (FC) é uma doença letal, de caráter autossômico recessivo, que acomete populações de diferentes etnias. A doença caracteriza-se pelo comprometimento sistêmico das glândulas exócrinas e, na maioria dos pacientes, a doença pulmonar acaba tornando-se a patologia predominante. A infecção por P. aeruginosa é a principal causa de mortalidade dos pacientes com FC. O Sistema de Secreção Tipo III da bactéria é expresso na fase aguda da doença e é responsável por injetar proteínas citotóxicas no interior da célula eucariótica. Há um grande interesse em se investigar a resposta de anticorpos anti P. aeruginosa em pacientes com FC a fim de diagnosticar a colonização e ou infecção pulmonar antes da cultura, permitindo a antibioticoterapia preventiva, a fim de se evitar a infecção pulmonar crônica. Nesta tese, investigamos a resposta de anticorpos (IgG+IgM+IgA) contra as proteínas do SSTT de P. aeruginosa, através do Western-Blot. Participaram do estudo 51 pacientes com FC, de 1.1 a 16.8 anos acompanhados no Departamento de Pneumologia do Instituto Fernandes Figueira - FioCruz, durante um período aproximado de 2 anos. De cada paciente foram coletadas de 1 a 4 amostras de sangue, com intervalo médio de 6 meses entre as coletas. O grupo controle negativo consistiu de 28 indivíduos não fibrocísticos, de 2 a 17 anos, atendidos no Hospital Universitário Pedro Ernesto - HUPE UERJ. As proteínas do SSTT foram extraídas das cepas PAO1 e PAOΔExsA (regulador da expressão do SSTT) de P. aeruginosa. Controles positivos e negativos foram utilizados em todas as reações. Para a identificação das proteínas do SSTT na reação utilizou-se antisoro de camundongos imunizados com a proteína recombinante PcrV. Doze (75%) dos 16 pacientes fibrocísticos considerados não infectados por P. aeruginosa tiveram a primeira sorologia positiva para PopB e 15 (93,75%) para ExoS/ExoT, indicando a colonização ou infecção por P. aeruginosa. Aproximadamente 25% e 35,7% dos soros do grupo controle mostraram reatividade fraca com PopB ou ExoS/ExoT, respectivamente. O tempo decorrido entre a primeira sorologia positiva e o primeiro isolamento de P. aeruginosa nestes pacientes variou de 18 a 30 meses. Concluindo, é possível fazer o diagnóstico sorológico da infecção pulmonar por P. aeruginosa antes do isolamento da bactéria pela cultura.