New pathway for the biodegradation of indole in Aspergillus niger

Indole and its derivatives form a class of toxic recalcitrant environmental pollutants. The growth of Aspergillus niger was inhibited by very low concentrations (0.005 to 0.02%) of indole, even when 125- to 500-fold excess glucose was present in the medium. When 0.02% indole was added, the fungus showed a lag phase for about 30 h and the uptake of glucose was inhibited. Indole was metabolized by a new pathway via indoxyl (3-hydroxyindole), N-formylanthranilic acid, anthranilic acid,2,3-dihydroxybenzoic acid, and catechol, which was further degraded by ortho cleavage. The enzymes N-formylanthranilate deformylase, anthranilate hydroxylase, 2,3-dihydroxybenzoate decarboxylase, and catechol dioxygenase were induced by indole as early as after 5 h of growth, and their activities were demonstrated in a cell-free system.

Utility of microbes in organic-synthesis - selective transformations of acyclic isoprenoids by aspergillus-niger

Bioconversion of acyclic isoprenoids using a strain of Aspergillus niger results in hydroxylated metabolites with regio- and stereoselectivity. The organism carries out oxidation of the terminal allylic methyl group and the remote double bond in all the compounds tested (I-VII). However, these two activities seem to have preferential structural requirements. When an acyclic isoprenoid with a ketone functionality such as geranylacetone is used as the substrate, the organism also carries out the asymmetric reduction of the keto group. All the metabolites formed have been purified and characterized by conventional spectroscopic methods and quantification has been made by gas chromatographic analyses.

Biosorption of copper and zinc using waste Aspergillus niger biomass

Nonliving waste biomass consisting of Aspergillus niger attached to wheat bran was used as a biosorbent for the removal of copper and zinc from aqueous solutions. Copper and zinc uptake by the biomass obeyed Langmuir isotherms. The binding capacity of the biomass for copper was found to be higher than that for zinc. The metal uptake, expressed in milligrams per gram of biomass, was found to be a function of: the initial metal concentration (with the uptake decreasing with increasing initial concentration), the biomass loading (with the uptake decreasing with increasing biomass loading) and pH (with the uptake increasing with increasing pH in the range of 1.5 and 6.0). The metal uptake was significantly affected in the presence of a co-ion. The uptake of copper by the biomass decreased in the presence of zinc and vice versa. The decrease in metal uptake was dependent on the concentrations of metals in the two-component aqueous solutions. The effect of copper on zinc uptake was more pronounced than the effect of zinc on copper uptake.

Identification of the active-site peptide of 2,3-dihydroxybenzoic acid decarboxylase from Aspergillus oryzae

The non-oxidative decarboxylation of aromatic acids is a poorly understood reaction. The transformation of 2,3-dihydroxybenzoic acid to catechol in the fungal metabolism of indole is a prototype of such a reaction. 2,3-Dihydroxybenzoic acid decarboxylase (EC 4.1.1.46) which catalyzes this reaction was purified to homogeneity from anthranilate induced cultures of Aspergillus oryzae using affinity chromatography. The enzyme did not require cofactors like NAD(+), PLP, TPP or metal ions for its activity. There was no spectral evidence for the presence of enzyme bound cofactors. The preparation, which was adjudged homogeneous by the criteria of SDS-PAGE, sedimentation analysis and N-terminal analysis, was characterized for its physicochemical and kinetic parameters. The enzyme was inactivated by group-specific modifiers like diethyl pyrocarbonate (DEPC) and N-ethylmaleimide (NEM). The kinetics of inactivation by DEPC suggested the presence of a single class of essential histidine residues, the second order rate constant of inactivation for which was 12.5 M(-1) min(-1). A single class of cysteine residues was modified by NEM with a second order rate constant of 33 M(-1) min(-1). Substrate analogues protected the enzyme against inactivation by both DEPC and NEM, suggesting the Location of the essential histidine and cysteine to be at the active site of the enzyme. The incorporation of radiolabelled NEM in a differential labelling experiment was 0.73 mol per mol subunit confirming the presence of a single essential cysteine per active-site. Differentially labelled enzyme was enzymatically cleaved and the peptide bearing the label was purified and sequenced. The active-site peptide LLGLAETCK and the N-terminal sequence MLGKIALEEAFALPRFEEKT did not bear any similarity to sequences reported in the Swiss-Prot Protein Sequence Databank, a reflection probably of the unique primary structure of this novel enzyme. The sequences reported in this study will appear in the Swiss-Prot Protein Sequence Databank under the accession number P80402.

Estudio de la respuesta al potasio, usando Aspergillus niger van tieghem en varios suelos de Nicaragua

Se midió la respuesta a la fertilización con potasio, usando el método de Mehlich para potasio soluble con Aspergillus niger, en cuatro suelos de Nicaragua que contenían 370, 690, 1450 y 3500 libras de K20 por manzana respectivamente. A estos se le aplicaron tratamientos de 0, 50, 100, 150, 300, 500, 600 y 1,000 libras de K20 por manzana. Entre 50 y 150 lbs/mz. de K20 aplicadas, no hubo respuesta. Aplicaciones de 300 lbs/mz. produjeron respuesta en relación proporcional inversa al contenido de K20 salubre de los suelos. Aplicaciones de 500 y 600 lbs/mz. produjeron la misma respuesta y sus efectos estuvieron también en relación inversa al contenido de K20 soluble. Las aplicaciones de 1,000 lbs/mz. produjeron respuesta en todos los suelos, excepto en el D alto en K20 disponible. El grado de respuesta concordó con el contenido de K20 extraible en HC1 0.1N.

GmcA Is a Putative Glucose-Methanol-Choline Oxidoreductase Required for the Induction of Asexual Development in Aspergillus nidulans

18 p.

Análise proteômica comparativa dos componentes da superfície celular e do secretoma de Aspergillus fumigatus

Aspergillus fumigatus é o principal agente etiológico da aspergilose invasiva, infecção fúngica oportunista com altas taxas de mortalidade afetando, principalmente, pacientes com neutropenia profunda e prolongada. Durante o processo de invasão e disseminação características desta infecção sistêmica, os conídios do fungo inalados e não eliminados pelas células do sistema imune inato diferenciam-se em hifas que, por sua vez, são angioinvasivas. Pouco se conhece sobre as moléculas da parede celular envolvidas na patogênese do A. fumigatus e/ou secretadas por este patógeno. Neste contexto, este trabalho procura ampliar o entendimento desta doença através do estudo de proteínas diferencialmente expressas na superfície de A. fumigatus durante a morfogênese. Foi utilizada uma abordagem proteômica e foram estudados extratos de superfície de células de A. fumigatus em diferentes estágios durante o processo de filamentação. Estas células foram denominadas, de acordo com o tempo de cultivo e a morfologia, como: TG6h (tubo germinativo), H12h ou H72h (hifas). As proteínas de superfície celular foram extraídas, a partir de células intactas, por tratamento brando com o agente redutor DTT (ditiotreitol). Observou-se que o perfil funcional das proteínas expressas por H12h e H72h foi similar, com exceção de proteínas relacionadas à resposta ao estresse, enquanto o perfil para TG6h apresentou diferenças significativas para vários grupos funcionais de proteínas quando comparado às hifas. Desta forma, foram realizados experimentos de proteômica diferencial entre tubo germinativo (TG6h) e a hifa madura (H72h), pela técnica de DIGE (differential gel electrophoresis). Os resultados revelaram que entre as proteínas diferencialmente expressas, aquelas relacionadas às vias de biossíntese e outras denominadas multifuncionais encontraram-se superexpressas em TG6h. Em relação às proteínas de resposta a estresse, observou-se que algumas HSPs eram mais expressas neste morfotipo, enquanto a MnSOD, relativa à resposta ao estresse oxidativo, era mais abundante na hifa. Com exceção da PhiA, integrante da parede celular, as proteínas identificadas como diferencialmente expressas na superfície do A. fumigatus não possuem sinal para secreção identificável, enquadrando-se nas proteínas atípicas de superfície. Foi verificada a integridade da membrana celular após tratamento com DTT, bem como a marcação por biotina das proteínas extraídas, o que comprovou sua localização superficial na célula fúngica. Hipóteses de que estas proteínas sejam endereçadas à parede celular por via secretória alternativa sustentam estes dados. Estas evidências foram confirmadas pelo fato de não terem sido encontradas as mesmas proteínas da superfície na análise do secretoma do A. fumigatus. Além disso, todas as proteínas caracterizadas no secretoma apresentavam sinal de secreção determinado pelo FunSecKB (www.proteomics.ysu.edu/secretomes/fungi.php). A análise do secretoma foi realizada utilizando-se a cepa selvagem AF293 e a mutante ∆prtT, mutante para um fator de transcrição que atua na regulação da secreção de proteases. Os resultados revelam a ALP1 como expressa na cepa selvagem, assim como outras proteases importantes para virulência e desenvolvimento da célula fúngica, estando suprimidas quando o gene prtT foi deletado.

Mapeamento de proteínas alvo para novos antifúngicos na fração microssomal e citosólica do patógeno humano Aspergillus fumigatus

A incidência de infecções fúngicas invasivas vem aumentando nos últimos anos. Estas infecções, em geral, apresentam altas taxas de mortalidade. A profilaxia com antifúngicos ainda é a estratégia mais comum na contenção da mortalidade e prevenção contra infecções fúngicas invasivas, porém, apresenta baixa eficiência, e relatos de resistência às drogas. Além disso, a terapia antifúngica é limitada a um pequeno grupo de drogas, como os polienos, azóis e equinocandinas. Desta forma, a busca de novos alvos de drogas é fundamental para o desenvolvimento de novos antifúngicos. Estudos in silico indicaram quatro genes como potenciais alvo de drogas em fungos patogênicos. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi verificar a expressão das proteínas codificadas por dois destes possíveis genes alvo, a proteína erg6, na fração microssomal, e trr1, na fração citosólica, em hifas de A. fumigatus. Visando alcançar este objetivo, foram primeiramente padronizadas todas as etapas de fracionamento celular visando isolar estas duas subfrações celulares de A. fumigatus. Posteriormente, foi otimizado o protocolo de extração e reidratação de proteínas microssomais bem como reidratação de proteínas citosólicas. Estes extratos foram submetidos a diferentes protocolos de fracionamento proteico em um sistema de eletroforese OFFGEL (OGE). Os resultados de Western immunoblot mostraram que estas duas proteínas, erg6 e trr1, são de fato expressas na fase filamentosa de A. fumigatus. O extrato proteico da fração microssomal submetido ao OGE em doze subfrações apresentou três subunidades da proteína erg6, reconhecidas pelo anticorpo monoclonal, com massas moleculares e pI distintos: uma subunidade de aproximadamente 79 kDa com pI entre 5,91 e 6,49, e outras duas subunidades de aproximadamente 35 kDa e 32 kDa, ambas com pI entre 6,49 e 7,08. A enzima erg6 foi descrita como um homotetrâmero em outros fungos. Porém, nossos resultados sugerem que, em A. fumigatus, a erg6 possui uma estrutura heterotetramérica. Quanto à proteína trr1, tanto no extrato total quanto nas frações resultantes do fracionamento em OGE, uma banda única de aproximadamente 40 kDa, com pI na faixa de 4,79 e 5,33, foi reconhecida pelo anticorpo policlonal. Desta forma, esta proteína parece ter uma estrutura homodimérica, assim como descrito em outros micro-organismos.

Perfil de secreção de citocinas e de ativação de células endoteliais após interação com cepas selvagens e mutantes de Aspergillus fumigatus

Apesar do desenvolvimento de novas drogas antifúngicas e da sua utilização como terapia profilática visando à prevenção de infecções fúngicas invasivas, estas ainda constituem-se num problema emergente, com elevadas taxas de mortalidade. Neste contexto, destaca-se a aspergilose invasiva, uma infecção fúngica oportunista que acomete pacientes com neutropenia profunda e prolongada, principalmente os pacientes com leucemia aguda ou submetidos a transplante de medula óssea. Aspergillus fumigatus, um fungo filamentoso, é o principal agente etiológico da aspergilose invasiva, sendo um patógeno angioinvasivo. As hifas deste fungo são capazes de causar injúria e ativação endotelial, induzindo o endotélio a um fenótipo pró-trombótico, que por sua vez, é mediado pela secreção de citocinas pró-inflamatórias, em especial, o TNF-α. O presente trabalho teve como objetivo estudar a capacidade de cepas mutantes de A. fumigatus em ativar células endoteliais, avaliando o perfil de secreção de citocinas em meio condicionado e a expressão de fator tecidual. Resumidamente, monocamadas confluentes de células endoteliais isoladas da veia umbilical humana foram incubadas com conídios e tubos germinativos de cepas selvagens (Af293 e Ku80) e mutantes (Δugm1, ΔcalA, ΔcrzA, ΔprtT) de A. fumigatus. A taxa de adesão e endocitose destas cepas às monocamadas de HUVEC foi avaliada a partir de um ensaio quantitativo de imunofluorescência diferencial. O perfil cinético de secreção de citocinas foi determinado em meio condicionado das HUVECs, por ensaio de multiplex para IL-6, IL-8 e TNF-α. A ativação endotelial, por sua vez, foi determinada pela expressão de fator tecidual por RT-PCR em tempo real. Os resultados obtidos demonstraram que a mutante para o gene ugm1, responsável por codificar a enzima UDP-galactopiranose mutase, que converte resíduos de galactopiranose a galactofuranose, apresentou um fenótipo hiperaderente às células endoteliais e um estímulo 10 vezes maior à secreção de TNF-α e 2,5 vezes maior a secreção de IL-6, quando comparada a ativação observada para as cepas selvagens. A galactofuranose é um componente importante de glicoconjugados da parede celular de A. fumigatus. Dessa forma, a ausência desse monossacarídeo na célula fúngica leva a um mecanismo compensatório caracterizado por um aumento na expressão de moléculas de galactosaminogalactana na parede celular. De maneira contrária, mutantes para os genes calA e crzA, apresentaram um fenótipo hipoaderente às HUVECs e uma perda na capacidade de induzir a secreção de citocinas e ativar o endotélio. Essas mutantes apresentam deleções que interferem na via de cálcio/calcineurina, responsável por regular a morfogênese e virulência de A. fumigatus, além de apresentarem alterações no conteúdo de beta-1-3 glucana. Já a cepa ΔprtT, mutante para o fator de transcrição prtT que regula a secreção de múltiplas proteases, apresentou um fenótipo de adesão, estímulo e ativação endotelial semelhante ao observado para as cepas selvagens. A comparação entre a capacidade de conídios e tubos germinativos em ativar células endoteliais, corroborou achados anteriores da literatura que reportam que só hifas são capazes de ativar células endoteliais, independentemente da sua viabilidade. Os dados deste estudo permitiram concluir que dentre os componentes de superfície celular de A. fumigatus, os polímeros de galactose, em especial a galactosaminogalactana, parecem ser responsáveis, pelo menos em parte, pelos mecanismos de interação e ativação endotelial.

Estudo proteômico da interação do Aspergillus fumigatus com células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs)

O Aspergillus fumigatus é o principal agente etiológico da aspergilose invasiva, uma infecção fúngica oportunista que acomete, principalmente, pacientes de Unidades Hematológicas, como aqueles com neutropenia profunda e prolongada. Após a filamentação este fungo angioinvasivo é capaz de ativar e causar danos em células endoteliais de veia umbilical humana (HUVEC) que passam a expressar um fenótipo pró-trombótico. A ativação destas células, dependente de contato célulacélula, é mediada por TNF-α e caracterizada pela expressão de moléculas próinflamatórias, como citocinas, quimiocinas e moléculas de adesão. Recentemente, nosso grupo comparou a ativação endotelial de HUVECs desafiadas com cepas selvagens e uma cepa mutante para o gene UGM1. Nestes experimentos a cepa mutante Δugm1, que apresenta um fenótipo de maior produção de galactosaminogalactana (GAG) na parede celular, mostrou um fenótipo hiperadesivo e uma capacidade maior de ativar células endoteliais. Entretanto, os receptores e as vias de sinalização envolvidos nesta ativação permanecem desconhecidos. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar as proteínas envolvidas nestes processos através do estudo das proteínas diferencialmente expressas nas HUVECs após a interação com A. fumigatus, usando a técnica proteômica 2D-DIGE. Brevemente, as HUVECs foram infectadas com tubos germinativos da cepa selvagem (AF293) e da cepa Δugm1 de A. fumigatus. Em seguida, as proteínas foram marcadas com diferentes fluorocromos e separadas por eletroforese bidimensional. A análise quantitativa foi realizada utilizando o software DeCyder. Foram identificadas por MS/MS cinco proteínas diferencialmente expressas, incluindo a galectina-1 e a anexina A2, ambas mais expressas após a interação, sendo a primeira ~25% mais expressa após a interação com a mutante Δugm1. Este trabalho propõe que a galectina-1 poderia ser o receptor endotelial para polímeros de galactose presentes na parede celular do A. fumigatus, e que a Anexina A2 poderia estar envolvida na sinalização intracelular em resposta a este patógeno. No entanto, experimentos complementares, em curso, são necessários para comprovar esta hipótese.