Effect of condensed tannins from tropical legumes on the activity of fibrolytic enzymes from the rumen fungus Neocallimastyx hurleyensis

A study was conducted to assess the effect of condensed tannins on the activity of fibrolytic enzymes from the anaerobic rumen fungus, Neocallimastix hurleyensis and a recombinant ferulic acid esterase (FAE) from the aerobic fungus Aspergillus niger. Condensed tannins were extracted from the tropical legumes Desmodium ovalifolium, Flemingia macrophylla, Leucaena leticocephala, Leucaena pallida, Calliandra calothyrsus and Clitoria fairchildiana and incubated in fungal enzyme mixtures or with the recombinant FAE. In most cases, the greatest reductions in enzyme activities were observed with tannins purified from D. ovalifolium and F macrophylla and the least with tannins from L leucocephala. Thus, whereas 40 mu g ml(-1) of condensed tannins from C. calothyrsus and L. leucocephala were needed to halve the activity of N. hurleyensis carboxymethylcellulase (CMCase), just 5.5 mu g ml(-1) of the same tannins were required to inhibit 50% of xylanase activity. The beta-D-glucosidase and beta-D-Xylosidase enzymes were less sensitive to tannin inhibition and concentrations greater than 100 mu g ml(-1) were required to reduce their activity by 50%. In other assays, the inhibitory effect of condensed tannins when added to incubation mixtures containing particulate substrates (the primary cell walls of E arundinacea) or when bound to these substrate was compared. Substrate-associated tannins were more effective in preventing fibrolytic activities than tannins added directly to incubations solutions. It was concluded that condensed tannins from tropical legumes can inhibit fibrolytic enzyme activities, although the extent of the effect was dependent on the tannin, the nature of its association with the substrate and the enzyme involved. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Potential prebiotic activity of oligosaccharides obtained by enzymatic conversion of durum wheat insoluble dietary fibre into soluble dietary fibre

Background and aims: Epidemiological evidence indicates that cereal dietary fibre (DF) may have several cardiovascular health benefits. The underlying mechanisms have not yet been elucidated. Here, the potential nutritional effects of physico-chemical. properties modifications of durum wheat dietary fibre (DWF) induced by enzyme treatment have been investigated. Methods and results: The conversion of the highly polymerised insoluble dietary fibre into soluble feruloyl oligosaccharides of DWF was achieved by a tailored enzymatic treatment. The in vitro fermentation and release of ferulic acid by intestinal microbiota from DWF before and after the enzymatic treatment were assessed using a gut model validated to mimic the human colonic microbial environment. Results demonstrated that, compared to DWF, the enzyme-treated DWF (ETD-WF) stimulated the growth of bifidobacteria and lactobacilli. Concurrently, the release of free ferulic acid by ET-DWF was almost three times higher respect to the control. No effect on the formation of short chain fatty acids was observed. Conclusions: The conversion of insoluble dietary fibre from cereals into soluble dietary fibre generated a gut microbial fermentation that supported bifidobacteria and lactobacilli. The concurrent increase in free ferulic acid from the enzyme-treated DWF might result in a higher plasma ferulic acid concentration which could be one of the reasons for the health benefits reported for dietary fibre in cardiovascular diseases. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Variation in the sensitivity of Callosobruchus (Coleoptera: Bruchidae) acetylcholinesterase to the organophosphate insecticide malaoxon: effect of species, geographical strain and food type

BACKGROUND: Bruchid beetles, Callosobruchus species, are serious pests of economically important grain legumes; their activity in stores is often controlled by use of synthetic insecticides. Esterases are known to be involved in insecticide resistance in insects. However, there is dearth of information on esterase activity in the genus Callosobruchus. In this study we investigated the effect of species, geographical strain and food type on the variation of acetylcholinesterase (AChE) activity and its inhibition by malaoxon (malathion metabolite) using an in vitro spectrophotometric method. RESULT: AChE activity varied significantly among species and strains and also among legume type used for rearing them. Generally irrespective of species, strain or food type, the higher the AChE activity of a population, the higher its inhibition by malaoxon. C. chinensis had the highest AChE activity of the species studied and in the presence of malaoxon it had the lowest remaining AChE activity, while C. rhodesianus retained the highest activity. CONCLUSION: A firsthand knowledge of AChE activity in regional Callosobruchus in line with the prevailing food types should be of utmost importance to grain legume breeders, researchers on plant materials for bruchid control and pesticide manufacturer/applicators for a robust integrated management of these bruchids.

Design, synthesis and in vitro degradation of a novel co-drug for the treatment of psoriasis

Psoriasis is a common, chronic and relapsing inflammatory skin disease. It affects approximately 2% of the western population and has no cure. Combination therapy for psoriasis often proves more efficacious and better tolerated than monotherapy with a single drug. Combination therapy could be administered in the form of a co-drug, where two or more therapeutic compounds active against the same condition are linked by a cleavable covalent bond. Similar to the pro-drug approach, the liberation of parent moieties post-administration, by enzymatic and/or chemical mechanisms, is a pre-requisite for effective treatment. In this study, a series of co-drugs incorporating dithranol in combination with one of several non-steroidal anti-inflammatory drugs, both useful for the treatment of psoriasis, were designed, synthesized and evaluated. An ester co-drug comprising dithranol and naproxen in a 1:1 stoichiometric ratio was determined to possess the optimal physicochemical properties for topical delivery. The co-drug was fully hydrolyzed in vitro by porcine liver esterase within four hours. When incubated with homogenized porcine skin, 9.5% of the parent compounds were liberated after 24 h, suggesting in situ esterase-mediated cleavage of the co-drug would occur within the skin. The kinetics of the reaction revealed first order kinetics, Vmax = 10.3 μM/min and Km = 65.1 μM. The co-drug contains a modified dithranol chromophore that was just 37% of the absorbance of dithranol at 375 nm and suggests reduced skin/clothes staining. Overall, these findings suggest that the dithranol-naproxen co-drug offers an attractive, novel approach for the treatment of psoriasis.

Claviceps purpurea expressing polygalacturonases escaping PGIP inhibition fully infects PvPGIP2 wheat transgenic plants but its infection is delayed in wheat transgenic plants with increased level of pectin methyl esterification

Claviceps purpurea is a biotrophic fungal pathogen of grasses causing the ergot disease. The infection process of C. purpurea on rye flowers is accompanied by pectin degradation and polygalacturonase (PG) activity represents a pathogenicity factor. Wheat is also infected by C. purpurea and we tested whether the presence of polygalacturonase inhibiting protein (PGIP) can affect pathogen infection and ergot disease development. Wheat transgenic plants expressing the bean PvPGIP2 did not show a clear reduction of disease symptoms when infected with C. purpurea. To ascertain the possible cause underlying this lack of improved resistance of PvPGIP2 plants, we expressed both polygalacturonases present in the C. purpurea genome, cppg1 and cppg2 in Pichia pastoris. In vitro assays using the heterologous expressed PGs and PvPGIP2 showed that neither PG is inhibited by this inhibitor. To further investigate the role of PG in the C. purpurea/wheat system, we demonstrated that the activity of both PGs of C. purpurea is reduced on highly methyl esterified pectin. Finally, we showed that this reduction in PG activity is relevant in planta, by inoculating with C. purpurea transgenic wheat plants overexpressing a pectin methyl esterase inhibitor (PMEI) and showing a high degree of pectin methyl esterification. We observed reduced disease symptoms in the transgenic line compared with null controls. Together, these results highlight the importance of pectin degradation for ergot disease development in wheat and sustain the notion that inhibition of pectin degradation may represent a possible route to control of ergot in cereals.

Inhibition Mechanism of Rat alpha(3)beta(4) Nicotinic Acetylcholine Receptor by the Alzheimer Therapeutic Tacrine

Nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) were studied in detail in the past regarding their interaction with therapeutic and drug addiction related compounds. Using fast kinetic whole-cell recording, we have now studied effects of tacrine, an agent used clinically to treat Alzheimer`s disease, on currents elicited by activation of rat alpha(3)beta(4) nAChR heterologously expressed in KX alpha(3)beta(4)R2 cells. Characterization of receptor activation by nicotine used as agonist revealed a K(d) of 23 +/- 0.2 mu M and 4.3 +/- 1.3 for the channel opening equilibrium constant, Phi(-1). Experiments were performed to investigate whether tacrine is able to activate the alpha(3)beta(4) nAChR. Tacrine did not activate whole-cell currents in KX alpha(3)beta(4)R2 cells but inhibited receptor activity at submicromolar concentration. Dose response curves obtained with increasing agonist or inhibitor concentration revealed competitive inhibition of nAChRs by tacrine, with an apparent inhibition constant, K(I), of 0.8 mu M. The increase of Phi(-1) in the presence of tacrine suggests that the drug stabilizes a nonconducting open channel form of the receptor. Binding studies with TCP and MK-801 ruled out tacrine binding to common allosteric sites of the receptor. Our study suggests a novel mechanism for action of tacrine on nAChRs besides inhibition of acetylcholine esterase.

Dessimetrização e enriquecimento enantiomérico de derivados do triciclo[5.2.1.0 2,6] decano através de enzimas e de indutores quirais. Preparação dos respectivos pseudopeptídeos restritos

Uma série de derivados quirais (e.e. > 99%) foram sintetizados a partir do meso- exo-(3R,5S)-3,5-dihidróximetilenotriciclo[5,2.1.02,6]decano com altos rendimentos, usando catálise enzimática (lipases) em reações de transesterificação. A resolução do respectivo diéster racêmico através da hidrólise catalisada com esterase (PLE) não forneceu o monoéster opticamente enriquecido; enquanto que a dessimetrização do anidrido usando indutores quirais (quinina e quinidina) resultou no monoéster opticamente enriquecido (e.e.≅ 60%). O respectivo amino-álcool protegido foi preparado. Alguns análogos inéditos de peptídeos restritos incorporados do triciclodecano foram sintetizados.

A importância da seqüência de administração do irinotecan e 5-fluorouracil na inibição da proliferação do carcinoma de cólon humano in vitro

O câncer colorretal é um dos tumores humanos mais freqüentes e a terceira causa de morte relacionada ao câncer no mundo. Apesar de importantes progressos terapêuticos, os resultados na doença avançada ainda são muito modestos. Isto deve-se ao fato de que a droga mais utilizada nesta neoplasia, o antimetabólito 5-fluorouracil (5-FU), foi desenvolvido a mais de 40 anos produzindo taxas de respostas de somente 10-15%. Recentemente, o inibidor da topoisomerase I irinotecan (CPT-11) demonstrou, em carcinoma de cólon avançado, respostas comparáveis tanto em pacientes não tratados quanto naqueles que tiveram recaída após terapia com 5-FU. Estes resultados justificam a avaliação da combinação 5-FU/CPT-11 nesta doença. Apesar das respostas dos estudos clínicos serem promissoras, a melhor seqüência de administração destes agentes ainda não foi determinada. Neste estudo, avaliamos a combinação CPT-11/5-FU quanto ao aumento da inibição do crescimento celular quando comparada com os agentes sozinhos nas linhagens celulares de carcinoma de cólon humano SW620, HT-29 e SNU-C4. Para isto, as células foram expostas às drogas sozinhas ou a várias combinações e seqüências de dose baixa e fixa (IC20) de um dos agentes na presença de dose alta e seriada do outro. As células foram avaliadas imediatamente após os tratamentos e/ou cultivadas por mais 2 dias em meio de cultura sem drogas através de coloração com sulforodamina B. As interações entre CPT-11 e 5-FU foram avaliadas por um programa de computador que permite calcular os índices de combinação (CIs) das drogas indicando sinergismo, adição, ou antagonismo (CI < 1, = 1, ou > 1, respectivamente). As respostas celulares foram relacionadas com as atividades das enzimas timidilato sintase, topoisomerase I e carboxil esterase, que foram determinadas através de ensaio que mede os sítios de ligação e atividade catalítica da enzima, ensaio de decatenação do DNA e método espectrofotométrico, respectivamente. Estando a toxicidade no DNA envolvida no mecanismo de ação das duas drogas, também relacionamos as respostas celulares com a introdução de danos ao DNA por método fluorescente. Para melhor entendermos as interações entre as drogas, examinamos os efeitos da exposição à IC20, IC50 e/ou IC80 do CPT-11 ou 5-FU por 2 h ou 24 h em alvos celulares possivelmente relacionados com a citotoxicidade destes agentes. Estes incluem: capacidade de reparo por excisão do 10 DNA, distribuição das células nas fases do ciclo celular, integridade da membrana plasmática e formação de complexos DNA-topoisomerase I. Para isto, utilizamos método de incorporação de [3H-metil]timidina, citometria de fluxo, liberação de lactato desidrogenase (LDH) no meio de cultura e ensaio de precipitação com SDS, respectivamente. Os estudos de inibição do crescimento celular revelaram valores de IC50 do 5-FU nas linhagens SW620, HT-29 e SNU-C4 de aproximadamente 15, 8 e 2 µM, respectivamente, e do CPT-11 próximos a 2, 2 e 4 µM, respectivamente. As diferentes sensibilidades ao 5-FU nas três linhagens foram determinadas principalmente pela diferença na afinidade ao substrato. As respostas comparáveis obtidas pela exposição ao CPT-11 podem ser explicadas pelo equilíbrio entre as diferentes atividades das enzimas topoisomerase I e carboxil esterase, entre as linhagens. O programa de análise da combinação das drogas mostrou adição ou sinergismo após exposição a IC20 do CPT-11 seguido do 5-FU, nas três linhagens celulares. Por outro lado, o pré-tratamento com IC20 do 5-FU antagonizou a inibição do crescimento mediada pelo CPT-11. Nenhum dos tratamentos simultâneos determinou um aumento na inibição do crescimento nas linhagens SW620 e HT-29; mas mostraram adição ou antagonismo na linhagem SNU-C4. Observamos um significativo acréscimo na introdução de danos ao DNA nas linhagens celulares SW620 e HT-29 somente quando a IC20 do CPT-11 precedeu a IC50 do 5-FU. Já na linhagem SNU-C4, não somente este tratamento, mas também a utilização simultânea dos agentes introduziu mais dano ao DNA. Os tratamentos por 2 h ou 24 h com IC20, IC50, e/ou IC80 do 5-FU ou CPT-11 não causaram mudanças significativas na distribuição das células nas fases do ciclo celular, concentração de LDH no meio de cultura, ou formação de complexos DNA-topoisomerse I. Indicando que alterações nestes processos não estão envolvidas com os efeitos modulatórios dos pré-tratamentos na citotoxicidade das drogas. Entretanto, a incorporação de [3H-metil]timidina no DNA de células tratadas com CPT-11, aumentou em função da dose e tempo de exposição à droga. Este resultado sugere que o dano ao DNA introduzido pelo CPT-11 depende da dose e tempo de exposição podendo ser reparado por mecanismos de excisão. Somente foi observada significativa incorporação de [3H-metil]timidina em células tratadas com IC20 do 5-FU por 2 h, sugerindo que o reparo por excisão só ocorre após exposição por curto período e à doses baixas deste agente. Juntos, os resultados deste estudo mostraram que tanto os efeitos anti-proliferativos quanto a introdução de danos ao DNA pela combinação CPT-11/5-FU em dose baixa e fixa de um agente junto com dose alta do outro, nas linhagens celulares de carcinoma de cólon humano SW620, HT-29 e SNU-C4, dependem da seqüência de administração das drogas. Estes achados podem ter sido determinados pelos diferentes efeitos do tratamento com uma dose baixa dos agentes nos mecanismos de reparo por excisão do DNA.

Caracterização isoenzimática de oito espécies do gênero Trifolium L., ocorrentes no Rio Grande do Sul

O presente estudo tem como objetivos: contribuir para o desenvolvimento de oito espécies do gênero Trifolium L., Trifolium incamatum L., Trifolium polymorphum Poir, Trifolium pratense L., Trifolium repens L., trifolium resupinatum L., Trifolium riograndense Burkart, Trifolium subterraneum L. e Trifolium vesiculosum Savi, através da caracterização da variabilidade isoenzimática presente em quatro sistemas enzimáticos, Fosfoglicoisomerase (PGI), Esterase (EST), Malato desidrogenase (MDH) e Superóxido dismutase (SOD) e fornecer subsídios para futuros trabalhos de melhoramento de plantas forrageiras.

Biodiversidade e potencial biotecnológico de leveduras e fungos leveduriformes associados ao filoplano de bromélias do Parque de Itapuã-Viamão/RS

As bromélias abrigam uma grande diversidade de organismos. O objetivo do presente trabalho foi analisar a biodiversidade de leveduras e fungos leveduriformes presentes no filoplano de bromélias e avaliar seu potencial biotecnológico. Foram coletadas 50 amostras de folhas de bromélias no Parque Estadual de Itapuã/RS (Praia da Pedreira e Praia de Fora). Fragmentos das folhas foram submetidos a lavagens sucessivas com 0,5%Tween 20. Diluições decimais seriadas da última lavagem, amostras de água dos tanques de bromélias e de flores foram inoculadas em meio YM modificado e incubadas a 25°C por 5-7 dias. Representantes dos diferentes morfotipos foram purificados e identificados pela metodologia convencional. A análise da biodiversidade foi realizada através do índice de Shannon-Weaver. Dos 191 isolados obtidos, 182 foram identificados, sendo 11% leveduras de afinidade ascomicética, 67,6% de afinidade basidiomicética, 19,8% de fungos leveduriformes e 1,6% de algas. Doze isolados de leveduras tiveram as regiões ITS e D1/D2 do 26SrDNA sequenciadas e pertencem a uma espécie ainda não descrita do gênero Rhodotorula. A diversidade e a riqueza de leveduras foram maiores na Praia da Pedreira (H=3,225 e S=34) que na Praia de Fora (H=2,820 e S=26). Cento e noventa e um isolados tiveram sua capacidade para produzir enzimas testada. Desses, 40,2% foram positivos para amilase, 49,2% para caseinase, 14,8% para gelatinase, 58,0% para celobiase, 36,0% para lactase e 61,3% para esterase. O filoplano das bromélias apresentou uma grande biodiversidade de leveduras e fungos leveduriformes,.demonstrando ser um bom substrato para o isolamento de leveduras produtoras de enzimas de interesse industrial.

Ocorrência de Meloidogyne enterolobii em muricizeiro (Byrsonima cydoniifolia)

A entrada de agentes fitopatogênicos em novas localidades através de mudas infectadas constitui uma das principais formas de disseminação. Meloidogyne enterolobii é uma espécie de nematoide altamente virulenta que tem causado sérios danos a plantas cultivadas no Brasil. Neste trabalho é relatada a primeira ocorrência de M. enterolobii em mudas de muricizeiro (Byrsonima cydoniifolia), uma planta nativa da Amazônia e em mudas de goiabeira (Psidium guajava), no Estado de Mato Grosso. Com base nos caracteres morfológicos do padrão perineal de fêmeas, região labial dos machos e no fenótipo isoenzimático de esterase, foi confirmado que a espécie encontrada tanto nas mudas de muricizeiro quanto nas de goiabeira é M. enterolobii.

Isoenzimas na diferenciação de sementes de três espécies do gênero Euterpe

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Eletroforese de isoenzimas de plântulas na identificação de espécies de Brachiaria

Lotes de sementes de braquiária comercializados no Brasil vem apresentando contaminações com sementes de outras espécies pertencentes ao mesmo gênero. Deste modo, uma das espécies de braquiária atuaria como planta infestante da outra no agroecossistema e a erradicação da espécie infestante seria dificultada pela agressividade característica do gênero e pela falta de seletividade dos herbicidas disponíveis no mercado. Esses fatores ressaltam a importância da comercialização e utilização de lotes de sementes isento de sementes de outras espécies e a utilização de metodologias precisas de identificação das principais espécies de braquiária no controle de qualidade das empresas produtoras de sementes. Neste trabalho, buscou-se avaliar o potencial discriminante da técnica de eletroforese, utilizando quatro sistemas enzimáticos presentes em plântulas de quatro espécies do gênero Brachiaria, quer sejam B. brizantha cv. Marandu, B. decumbens cv. Basilisk, B. humidicola cv. comercial e B. plantaginea. Foram realizadas análises de eletroforese de isoenzimas testando-se 50 indivíduos de cada espécie por tratamento, utilizando-se coleóptilos de plântulas obtidas a partir de sementes germinadas a 30°C, no escuro. Para a eletroforese foi utilizado como meio suporte géis de poliacrilamida, nas concentrações de 7,0 e 7,5%. As isoenzimas Glutamato desidrogenase e Glucose-6-fosfato desidrogenase, embora eficientes na diferenciação entre B. plantaginea e B. humidicola e entre as sementes dessas espécies e as de B. brizantha ou B. decumbens, não se mostraram capazes de diferenciar as sementes destas duas últimas espécies. Entretanto, as izoenzimas α- e β-esterase possibilitaram uma nítida diferenciação das quatro espécies de Brachiaria estudadas.

Selective activity of butyrylcholinesterase in serum by a chemiluminescent assay

In a previous study, we showed that purified commercial esterase activity can be detected in a chemiluminescent assay based on the hydrolysis of 2-methyl-1-propenylbenzoate (MPB) to 2-methyl-1-propenol, which is subsequently oxidized by the horseradish peroxidase (HRP)-H2O2 system. The purpose of this study was to verify the applicability of this assay to human serum. The existence of an esterase activity capable of hydrolysing MPB is indicated by the fact that the MPB-scruin-HRP-H2O2 System consumes oxygen and emits light. Both signals were abolished by prior serum heat inactivation and were preserved when serum was stored at less than or equal to4 degreesC. Addition of aliesterase inhibitors, such as fluoride ion and trichlorfon or the cholinesterase inhibitor eserine, totally prevents light emission. The butyrylcholinesterase-specific substrate benzoylcholine causes a delay in both O-2 uptake and light emission, while the specific acetylcholinesterase substrate, acetyl-beta -methylcholine, had practically no effect. Purified butyrylcholinesterase, but not acetylcholinesterase, triggered light emission. The finding that butyryleholinesterase is responsible for the hydrolysis of MPB in serum should serve as the basis for the development of a specific chemiluminescent assay for this enzyme. Copyright (C) 2001 John Wiley & Sons, Ltd.

Mechanisms for consideration for intervention in the development of organophosphorus-induced delayed neuropathy

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)