Nitrogen fractions in the microbial biomass in soils of southern Brazil

The reaction of nitrogen compounds with ninhydrin can be used as an indicator of cytoplasmic materials released from microbial cells killed by fumigation. Total-N, ninhydrin-reactive-N (NR-N), ammonium-N (A-N), and α-amino-N in the microbial biomass of soils from the State of Rio Grande do Sul, Brazil, were determined, in 1996, in 0.5 mol L-1 K2SO4 extracts of fumigated and non-fumigated soils. Total-N varied from 20.3 to 104.4 mg kg-1 and the ninhydrin-reactive-N corresponded, in average, to 27% of this. The ninhydrin-reactive-N was made up of 67% ammonium-N and 33% aminoacids with the amino group at the α-carbon position. It was concluded that colorimetric analysis of NR-N and A-N may be used as a direct measure of microbial N in soil. This simple and rapid procedure is adequate for routine analyses.

Risques rénaux des compléments alimentaires: une cause ignorée [Renal risks of dietary complements: a forgotten cause].

The use of dietary complements like vitamins, minerals, trace elements, proteins, aminoacids and plant-derived agents is prevalent in the general population, in order to promote health and treat diseases. Dietary complements are considered as safe natural products and are easily available without prescription. However, these can lead to severe renal toxicity, especially in cases of unknown pre-existing chronic kidney disease (CKD). In particular, Chinese herbs including aristolochic acid, high doses of vitamine C, creatine and protein complements may lead to acute and chronic renal failure, sometimes irreversible. Dietary complement toxicity should be suspected in any case of unexplained renal impairement. In the case of pre-existing CKD, the use of potentially nephrotoxic dietary complements should be screened for.

Long-lived States in an intrinsically disordered protein domain

Long-lived states (LLS) are relaxation-favoured eigenstates of J-coupled magnetic nuclei. LLS were measured, along with classical 1H and 15 N relaxation rate constants, in aminoacids of the N-terminal Unique domain of the c-Src kinase (USrc), which is disordered in vitro under physiological conditions. The relaxation rates of LLS are a probe for motions and interactions in biomolecules. LLS of the aliphatic protons of glycines, with lifetimes ca. four times longer than their spin-lattice relaxation times, are reported for the first time in an intrinsically disordered protein domain (IDP). LLS relaxation experiments were integrated with 2D spectroscopy methods, further adapting them for studies on proteins.

Dissecting the role of low-complexity regions in the evolution of vertebrate proteins

Low-complexity regions (LCRs) in proteins are tracts that are highly enriched in one or a few aminoacids. Given their high abundance, and their capacity to expand in relatively short periods of time through replication slippage, they can greatly contribute to increase protein sequence space and generate novel protein functions. However, little is known about the global impact of LCRs on protein evolution. We have traced back the evolutionary history of 2,802 LCRs from a large set of homologous protein families from H.sapiens, M.musculus, G.gallus, D.rerio and C.intestinalis. Transcriptional factors and other regulatory functions are overrepresented in proteins containing LCRs. We have found that the gain of novel LCRs is frequently associated with repeat expansion whereas the loss of LCRs is more often due to accumulation of amino acid substitutions as opposed to deletions. This dichotomy results in net protein sequence gain over time. We have detected a significant increase in the rate of accumulation of novel LCRs in the ancestral Amniota and mammalian branches, and a reduction in the chicken branch. Alanine and/or glycine-rich LCRs are overrepresented in recently emerged LCR sets from all branches, suggesting that their expansion is better tolerated than for other LCR types. LCRs enriched in positively charged amino acids show the contrary pattern, indicating an important effect of purifying selection in their maintenance. We have performed the first large-scale study on the evolutionary dynamics of LCRs in protein families. The study has shown that the composition of an LCR is an important determinant of its evolutionary pattern.

Validació del mètode analític per la determinació d'aminoàcids i carbohidrats d'un producte farmacèutic per HPLC

Per poder desenvolupar un producte farmacèutic és necessari establir un mètode d’anàlisis que permeti determinar i quantificar totes aquelles substàncies que conté, ja sigui referent als principis actius; a les impureses i productes de degradació, conservants, antioxidants,... Grans entitats com la ICH remarquen la importància de validar els mètodes analítics ja que és la via per demostrar que aquell producte compleix les garanties de qualitat prèviament establertes. Així doncs, l’objectiu d’aquest Treball Final de Grau és poder desenvolupar i validar dos mètodes analítics per a la determinació d’aminoàcids i carbohidrats respectivament, d’un producte farmacèutic per cromatografia líquida (HPLC). Per tal de poder concloure que aquell mètode és adequat per la determinació per la qual ha estat desenvolupat, és necessari obtenir resultats que compleixin els criteris d’acceptació corresponents als paràmetres que han de ser avaluats en una validació analítica. Aquests paràmetres són: la precisió, la selectivitat, l’exactitud i la linealitat i el rang. Els resultats d’aquest projecte han demostrat que els dos mètodes desenvolupats són adequats per a la determinació de tres dels principis actius (aminoàcid 1, aminoàcid 2 i carbohidrat 1) que conté el producte farmacèutic d’ús veterinari analitzat; i poden ser validats ja que compleixen els criteris d’acceptació dels paràmetres avaluats que proposa la ICH. El mètode per la determinació de carbohidrats no és vàlid per el carbohidrat 2, ja que durant el desenvolupament es va detectar que una bona part d’aquest passava a carbohidrat 1 (desplaçament de l’equilibri ceto-enòlic que hi ha entre el carbohidrat 1 i el carbohidrat 2 a pHs alts). És per aquest motiu, que es pot concloure que aquest mètode no és vàlid i es recomana seguir investigant per a poder desenvolupar un mètode analític adient.

Calibração multivariada para sistemas com bandas sobrepostas através da análise da fatores do tipo Q

A multivariate calibration method to determine chemical compositions of systems with severely overlapped bands is proposed. Q mode factors are determined from the spectral data and subsequently rotated using the varimax and oblique transformation of Imbrie. The method is applied to two sets of simulated data to test the sensitivity of analytical results to random experimental error. The chemical concentrations of alanine and threonine mixture are determined from spectral data of the 302,5 - 548,5 nm region.

The stability of right- and left-handed alpha-helices as a function of monomer chirality

Poly-L-alanine forms stable right-handed alpha-helices, whereas Poly-D-alanine is stable as left-handed alpha helices.

Hidrolisado protéico de pescado obtido por vias química e enzimática a partir de corvina (Micropogonias furnieri)

The fish proteins has the advantage of a high sensibility to the hydrolysis and also a balanced composition in aminoacids. The production of protein hydrolyzed from by-products of fish process industry has been receiving more attention on the last years. The aim of this work was to evaluate the production of protein hydrolyzed from Micropogonias furnieri through chemical and enzymatic methods, verifying some functional properties. The results showed that the production of the hydrolyzed improved some functional properties of the proteins found in the filet and in the waste, what is desirable for a subsequent application.

Correlação entre precursores e voláteis em café arábica brasileiro processado pelas vias seca, semiúmida e úmida e discriminação através da análise por componentes principais

The influence of pre-processing of arabica coffee beans on the composition of volatile precursors including sugars, chlorogenic acids, phenolics, proteins, aminoacids, trigonelline and fatty acids was assessed and correlated with volatiles formed during roasting. Reducing sugars and free aminoacids were highest for natural coffees whereas total sugars, chlorogenic acids and trigonelline were highest for washed coffees. The highest correlation was observed for total phenolics and volatile phenolics (R= 0.999). Experimental data were evaluated by Principal Components Analysis and results showed that washed coffees formed a distinct group in relation to semi-washed and natural coffees.

Modifications in the chemical compounds and sensorial attributes of Engraulis anchoita fillet during marinating process

Marinated fish are fish products preserved by the combined action of salt and organic acids. The objective of this work was to analyze the variations in the chemical compounds of anchovy fillets that give them sensorial characteristics during the marinating process of Engraulis anchoita. The protein content decreased slightly and the TVB-N level decreased significantly in both the brining and marinating stages. In the marinating stage an increase in the total free aminoacids was observed. The NBV level in the brining and marinating solutions increased during these stages due to the solubilization of the non-protein nitrogenous compounds and the degradation of some protein compounds.The decrease of the contents of protein and TVB-N, and the increase of the acidity and the free aminoacids content during the marinating process give the marinated fillets the characteristic texture and aroma.

Microbial profile of a kefir sample preparations: grains in natura and lyophilized and fermented suspension

Probiotics are supplementary foods developed by microbial strains that improve animal health beyond basic nutrition. Probiotics are consumed orally, regardless of being considered as normal inhabitants of the intestines, able to survive in enzimatic and biliary secretions. Kefir is a probiotic originated from the old continent, fermented by several bacteria and yeasts, encapsulated in a polyssacharide matrix, and resembles jelly grains. Kefir is also presented as its sourish product both in sugary or milky suspensions containing vitamins, aminoacids, peptides, carbohydrates, ethanol, and volatile compounds. Kefir is known to have a diverse microbial content depending on the country and fermentative substrates, which cause distinct probiotic effects. In this sense, the purpose of this work was to isolate, identify, and quantify the microbial content of a native sugary kefir sample (fermented suspension and lyophilized natural grains). Serial dilutions were plated on Rogosa agar (AR) and De Man, Rogosa and Sharpe (MRS), for Lactobacillus; Brain Heart Infusion (BHI), for total bacteria; Sabouraud-Dextrose-Agar (SDA), for yeasts and filamentous fungi; Thioglycolate Agar (TA), for Streptococcus, Acetobacteria and Leuconostoc; and Coconut Water Agar (CWA), and CWA supplemented with yeast extract (CWAY), for various genera. Genera and species for all strains were identified through biochemical reactions and specific API systems. The microbial profile of kefir was different from other sources of grains despite the presence of similar microorganisms and others which have not been reported yet. The data obtained with the CWA and CWAE media suggest that both substrates are alternative and salutary media for culture of kefir strains.

Revaloració de la fracció cel·lular de la sang de porc procedent d'escorxadors industrials

La sang de porc és un subproducte comestible que es genera als escorxadors industrials durant el procés d'obtenció de la canal. Aquest subproducte es caracteritza per presentar una elevada càrrega contaminant i, degut a l'elevat volum que es genera, és necessari trobar estratègies que permetin la seva revaloració i aprofitament, a la vegada que disminuïm la contaminació ambiental i les despeses que es deriven del seu processament abans de l'abocament. La fracció cel·lular (FC) constitueix el 40 % de la sang de porc i conté principalment l'hemoglobina (Hb), que representa al voltant del 90 % del contingut en proteïna d'aquesta fracció (un 35 % aproximadament). L'elevat percentatge en proteïna i en ferro, i les seves bones propietats funcionals fan que l'aprofitament d'aquest subproducte com a primera matèria o ingredient de la indústria alimentària sigui una alternativa molt útil a l'hora de reduir les despeses de la indústria càrnia, sempre que es resolguin els problemes de l'enfosquiment i dels sabors estranys que pot conferir la FC quan s'addiciona a productes alimentaris. Una altra possible utilització de la FC és aprofitar les propietats colorants de l'Hb o del grup hemo, com a colorant d'origen natural en diversos productes alimentaris. Els objectius del present treball eren, en primer lloc, determinar les millors condicions d'aplicació del procés de conservació de la FC mitjançant la deshidratació per atomització i caracteritzar físico-químicament i microbiològica el concentrat d'Hb en pols. En segon lloc, avaluar l'eficàcia de diferents additius antioxidants i/o segrestants del ferro per prevenir l'enfosquiment que pateix la FC durant la deshidratació. En tercer lloc, aplicar tractaments d'altes pressions hidrostàtiques com a procés d'higienització i avaluar els efectes d'aquest tractament sobre la microbiota contaminant, el color i les propietats funcionals de la FC. Finalment, desenvolupar un procés d'obtenció d'hidrolitzats proteics descolorats a partir de l'Hb amb la finalitat d'utilitzar-los com a ingredients nutricionals i/o funcionals. La millor temperatura de deshidratació per atomització de la FC hemolitzada era 140ºC. La FC en pols presentava un contingut en humitat del 5,3 % i un percentatge de solubilitat proteica del 96 %. La deshidratació per atomització induïa canvis en l'estructura nativa de l'Hb i, per tant, un cert grau de desnaturalització que pot conduir a una disminució de les seves propietats funcionals. L'extracte sec de la FC en pols estava composat per un 94,6 % de proteïna, un 3 % de sals minerals i un 0,7 % de greix. Els valors CIE L*a*b* del color de la FC en pols eren força constants i reflectien el color vermell marró fosc d'aquesta, a causa de l'oxidació del ferro hèmic que es produeix durant la deshidratació. La càrrega contaminant de la FC fresca de la sang de porc era força elevada i el tractament d'hemòlisi amb ultrasons i la centrifugació posterior no produïen una reducció significativa de la microbiota contaminant, obtenint un producte amb uns recomptes microbiològics de l'ordre de 106 ufc·mL-1. La deshidratació per atomització produïa una disminució d'una unitat logarítmica dels recomptes totals de la FC hemolitzada. Tanmateix, el producte en pols encara reflectia l'elevada contaminació de la primera matèria, fet que condiciona negativament la seva utilització com a ingredient alimentari, a no ser que es millorin les condicions de recollida de la sang a l'escorxador o que aquesta o la FC es sotmeti a algun tractament d'higienització prèviament a la deshidratació. Les isotermes de sorció a 20ºC de la FC en pols tenien forma sigmoïdal i una histèresi estreta i llarga. L'equació GAB és un bon model matemàtic per ajustar les dades de sorció obtingudes experimentalment i determinar la isoterma d'adsorció de la FC deshidratada per atomització. El percentatge d'humitat de la FC deshidratada a 140ºC es corresponia a un valor d'aw a 20 ºC d'aproximadament el 0,16. Tenint en compte que estava per sota dels valors d'aw corresponents a la capa monomolecular, es pot garantir la conservació a temperatura ambient del producte, sempre que s'envasi en recipients tancats que no permetin l'entrada d'humitat de l'exterior. De l'estudi de la possible estabilització del color de la FC deshidratada per atomització mitjançant l'addició d'antioxidants i/o segrestants de ferro, es va observar que només l'àcid ascòrbic, la glucosa, l'àcid nicotínic i la nicotinamida, tenien efectes positius sobre el color del producte en pols. L'ascòrbic i la glucosa no milloraven la conservació del color de l'Hb però disminuïen l'enfosquiment que es produeix durant la deshidratació, amb la qual cosa es pot obtenir un producte en pols de color marró més clar. L'addició de dextrina o L-cisteïna no disminuïa l'enfosquiment ni evitava el canvi de color de l'Hb. L'àcid nicotínic i la nicotinamida protegien el color de l'Hb durant el procés de deshidratació i l'emmagatzematge de la FC en pols. Les millors condicions d'aplicació del tractament amb altes pressions hidrostàtiques (HHP) sobre la FC eren 400 MPa, a 20ºC, durant 15 minuts, perquè produïen una millora significativa de la qualitat microbiològica, no afectaven negativament al color, no comprometien gaire la solubilitat proteica l'Hb i, malgrat que produïen un augment de la viscositat, la FC romania fluida després del tractament. Aquest tractament permetia una reducció de la microbiota contaminant de la FC d'entre 2 i 3 unitats logarítmiques. L'aplicació de l'alta pressió i la posterior deshidratació per atomització permetien obtenir un producte en pols amb recomptes totals de l'ordre de 2,8 unitats logarítmiques. El color de la FC pressuritzada en pols era igual que el de la FC control deshidratada, perquè ambdues mostres presentaven la mateixa susceptibilitat a l'oxidació del grup hemo produïda per la deshidratació. L'alta pressió incrementava la susceptibilitat de l'Hb als efectes desnaturalitzants de la deshidratació, fonamentalment a pH 7 (PIE), ja que es va observar una disminució de la solubilitat proteica a pH neutre després dels 2 processos tecnològics. La FC en pols presentava una màxima capacitat escumant al PIE de l'Hb. L'aplicació del tractament HHP produïa una disminució de la capacitat escumant de la FC en pols, però no tenia efectes negatius sobre l'estabilitat de l'escuma formada. Tampoc es van observar efectes negatius del tractament HHP sobre l'activitat emulsionant de l'Hb. La màxima activitat emulsionant de l'Hb s'aconseguia amb una concentració de FC en pols de l'1,5 % a pH 7 i de l'1 % a pH 4,5. Les pastes obtingudes per escalfament de la FC presentaven característiques molt diferenciades depenent del pH. A pH neutre es formaven unes pastes dures i consistents, mentre que a pH àcid les pastes eren poc consistents, molt adhesives i més elàstiques que les anteriors. Aquestes tenien una capacitat de retenció d'aigua molt superior que les de pH 7, en les quals l'aigua quedava retinguda per capil·laritat. La textura i capacitat de retenció d'aigua de les pastes tampoc eren afectades pel tractament HHP. El tractament HHP incrementava l'activitat de la Tripsina sobre l'Hb quan el substrat i l'enzim es tractaven conjuntament i afavoria el procés d'obtenció d'hidrolitzats descolorats a partir de la FC, la qual cosa permetia assolir el mateix grau de descoloració amb una dosi d'enzim inferior. El tractament d'hidròlisi de la FC amb la utilització combinada de Tripsina seguida d'un tractament amb Pepsina permetia l'obtenció d'un hidrolitzat proteic d'Hb descolorat i hidrolitzava completament la globina, donant lloc a 2 pèptids de 10,8 i 7,4 KDa. Val a dir que també produïa un 60 80 % de nitrogen soluble en TCA, constituït fonamentalment per pèptids petits i aminoàcids lliures. Els hidrolitzats trípsics i pèpsics d'Hb, obtinguts a partir de FC no pressuritzada i deshidratats per atomització a 180ºC, eren de color blanc i tenien un contingut en humitat del 4,7 %, un 84,2 % de proteïna i 9,7 % de sals minerals. El procés d'hidròlisi permetia una reducció considerable de la contaminació de la FC, obtenint un producte en pols amb uns recomptes totals de l'ordre de 102-103 ufc·g-1. Pel que fa a la funcionalitat dels hidrolitzats d'Hb deshidratats per atomització, aquests presentaven una elevada solubilitat proteica a pH 5 i 7 i romanien solubles després d'un escalfament a 80ºC durant 30 min. Tanmateix, aquesta hidròlisi afectava molt negativament la capacitat de mantenir escumes estables i l'activitat emulsionant.

Aproximacions a la síntesi estereoselectiva de noves heteroarilglicines

L'objectiu principal de la present tesi doctoral ha consistit fonamentalment en la síntesi de noves heteroarilglicines òpticament pures. Amb aquesta idea s'han desenvolupat dues estratègies diferents: síntesi estereoselectiva utilitzant auxiliars quirals i síntesi estereocontrolada utilitzant aldehids quirals derivats d' L-serina com a "building-blocks". Així doncs, per a la primera estratègia s'han dissenyat i sintetitzat els dos nous auxiliars quirals del tipus imidazolidin-2-ona 111 i 135 utilitzant L-fenilalanina i L-serina respectivament com a materials de partida òpticament purs. Davant els problemes detectats en la síntesi d'a-aminoàdics mitjançant síntesi asimètric, s'ha canviat d'estratègia i s'ha utilitzat una síntesi estereocontrolada utilitzant aldehids quirals obtinguts a partir d'L-serina.

Synthesis and evaluation of cyclic cationic peptides as antimicrobial agents for use in plant protection

Aquesta tesi doctoral se centra en l'estudi de l'aplicació de pèptids antimicrobians en la lluita contra agents patògens de cultius de plantes d'interès econòmic.L'estratègia sintètica s'ha portat a terme utilitzant metodologies convencionals de síntesi de pèptids en fase sòlida com l'estratègia tridimensional ortogonal Fmoc/tBut/Allyl. Ha calgut fer la recerca de les condicions òptimes per a l'eliminació del grup Allyl i la ciclació. D'entre els pèptids cíclics de 4-10 aminoacids sintetitzats, el decapèptid c(Lys-Leu-Lys-Leu-Lys-Phe-Lys-Lys-Leu-Gln) ha resultat ésser el més efectiu i s'ha pres com a base per al disseny d'una quimioteca de 56 pèptids. Dels resultats obtinguts s'ha sintetitzat una segona quimioteca basada en l'estructura general c(X1-X2-X3-X4-Lys-Phe-Lys-Lys-Leu-Gln) determinada com la que posseix el millor perfil d'activitat. Els pèptids més efectius obtinguts constituixen els primers exemples de pèptids cíclics actius contra E. amylovora i poden ser considerats com a bons candidats pel desenvolupament d'agents antimicrobians efectius en protecció vegetal.

Molecular characterization of human polyomavirus JC in Brazilian AIDS patients with and without progressive multifocal leukoencephalopathy

Background: JC virus (JCV), the causative agent of progressive multifocal leukoencephalopathy (PML), is classified in 8 different genotypes. Previous reports have suggested a positive association between specific genotypes and PML. Objective: To compare genotypes and adaptive mutations of JCV strains from Brazilian AIDS patients with and without PML. Study design: The VP1 region of JCV was amplified by polymerase chain reaction from cerebrospinal fluid samples from 51 patients with PML and from urine samples of 47 patients with AIDS without central nervous system disease. Genotyping was done by phylogenetic analysis. Amino acid replacement and selection pressures were also investigated. Results: JCV genotype frequency distributions showed that genotypes 2 (32.7%), 1 (26.5%) and 3 (23.5%) were the most prevalent. Genotype 1 had a positive association (p < 0.0001) and genotype 3 showed an inverse association (p < 0.001) with PML. A previously undescribed point mutation at residue 91 (L/I or L/V) and (L/P), non-genotype-associated, was found in 5/49 (10.2%) and 2/47 (4.3%) JCV sequences from PML and non-PML patients, respectively. This mutation was under positive selection only in PML patients. A previously described substitution of T-A in position 128 showed a significant difference between PML and non-PML cases (70% versus 16%, respectively, p < 0.0005). Conclusion: In Brazilian patients with AIDS, JCV genotype 1 showed a strong association with PML (p < 0.0001) and JCV genotype 3 showed an inverse association with PML. The possible association of aminoacids substitution in residues 91 and 128 with PML in patients with AIDS must be further investigated. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.