Near complete genome sequence of the animal feed probiotic, Bacillus amyloliquefaciens H57

Bacillus amyloliquefaciens H57 is a bacterium isolated from lucerne for its ability to prevent feed spoilage. Further interest developed when ruminants fed with H57-inoculated hay showed increased weight gain and nitrogen retention relative to controls, suggesting a probiotic effect. The near complete genome of H57 is ~3.96 Mb comprising 16 contigs. Within the genome there are 3,836 protein coding genes, an estimated sixteen rRNA genes and 69 tRNA genes. H57 has the potential to synthesise four different lipopeptides and four polyketide compounds, which are known antimicrobials. This antimicrobial capacity may facilitate the observed probiotic effect.

Bioconversion of agro-industrial wastes for the production of fibrinolytic enzyme from Bacillus halodurans IND18: Purification and biochemical characterization

Background: Agro-wastes were used for the production of fibrinolytic enzyme in solid-state fermentation. The process parameters were optimized to enhance the production of fibrinolytic enzyme from Bacillus halodurans IND18 by statistical approach. The fibrinolytic enzyme was purified, and the properties were studied. Results: A two-level full factorial design was used to screen the significant factors. The factors such as moisture, pH, and peptone were significantly affected enzyme production and these three factors were selected for further optimization using central composite design. The optimum medium for fibrinolytic enzyme production was wheat bran medium containing 1% peptone and 80% moisture with pH 8.32. Under these optimized conditions, the production of fibrinolytic enzyme was found to be 6851 U/g. The fibrinolytic enzyme was purified by 3.6-fold with 1275 U/mg specific activity. The molecular mass of fibrinolytic enzyme was determined by sodium dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis, and it was observed as 29 kDa. The fibrinolytic enzyme depicted an optimal pH of 9.0 and was stable at a range of pH from 8.0 to 10.0. The optimal temperature was 60°C and was stable up to 50°C. This enzyme activated plasminogen and also degraded the fibrin net of blood clot, which suggested its potential as an effective thrombolytic agent. Conclusions: Wheat bran was found to be an effective substrate for the production of fibrinolytic enzyme. The purified fibrinolytic enzyme degraded fibrin clot. The fibrinolytic enzyme could be useful to make as an effective thrombolytic agent.

Obtenção e caracterização de queratinase de bacillus sp. P45 a partir de coprodutos e aplicação na produção de queijos cremosos enriquecidos com chia e quinoa

As proteases constituem 60-65% do mercado global das enzimas industriais e são utilizadas na indústria de alimentos no processo de amaciamento de carne, na síntese de peptídeos, preparo de fórmulas infantis, panificação, cervejarias, produtos farmacêuticos, diagnósticos médicos, como aditivos na indústria de detergentes e na indústria têxtil no processo de depilação e transformação do couro. Proteases específicas produzidas por micro-organismos queratinolíticos são chamadas de queratinases e distinguem-se de outras proteases pela maior capacidade de degradação de substratos compactos e insolúveis como a queratina. Atualmente, processos que apontem o uso total das matérias-primas e que não resultem em impactos negativos ao meio ambiente tem ganhado destaque. Dentro desta temática, destacam-se a reutilização da farinha de penas residual durante o cultivo do Bacillus sp. P45 para produção de proteases e a biomassa residual de levedura, ambas com elevados teores de proteínas, podendo ser utilizadas no cultivo do Bacillus sp. P45 para obtenção de proteases. O objetivo deste trabalho foi obter a enzima queratinase purificada em grandes quantidades, sua caracterização, bem como a sua aplicação em processos de coagulação enzimática do leite para o desenvolvimento de um queijo cremoso enriquecido com farinha de chia e quinoa. Além disso, aplicar diferentes coprodutos para produção de enzimas proteolíticas e queratinolíticas. A presente tese foi dividida em quatro artigos: no primeiro foi realizado a obtenção da queratinase purificada em maiores quantidades e a determinação dos parâmetros de estabilidade térmica e a influência de componentes químicos na atividade enzimática. A obtenção da enzima em maiores quantidades alcançou fatores de purificação de 2,6, 6,7 e 4,0 vezes, paras 1º SAB, 2º SAB e diafiltração, respectivamente. A recuperação enzimática alcançou valores de 75,3% para o 1º SAB, 75,1% no 2º sistema e 84,3% na diafiltração. A temperatura de 55ºC e o pH 7,5 foram determinados como ótimos para atividade da enzima queratinase. O valor da energia de desativação (Ed) médio foi de 118,0 kJ/mol e os valores de z e D variaram de 13,6 a 18,8ºC, e 6,9 a 237,3 min, respectivamente. Além disso a adição de sais (CaCl2, CaO, C8H5KO4 e MgSO4) elevou a atividade da enzima na presença destes compostos. O segundo artigo apresenta a aplicação da queratinase como coagulante de leite bovino e sua aplicação na obtenção de queijo cremoso enriquecido com chia e quinoa. A enzima mostrou atividade de coagulação semelhante ao coagulante comercial, na concentração de 30mg/mL. A enzima purificada foi empregada de forma eficiente na fabricação do queijo cremoso, que apresentou valores de pH de 5,3 e acidez de 0,06 a 0,1 mol/L, com elevação durante os 25 dias de armazenamento. O terceiro artigo apresenta o perfil do queijo cremoso enriquecido com farinha de chia e quinoa, o qual apresentou alto índice de retenção de água (>99,0%) e baixos valores de sinérese (<0,72%). Elevados teores de fibras foi verificado (3,0 a 5,0%), sugerindo seu consumo como fonte de fibras. As análises microbiológicas foram de acordo com a legislação vigente. Na análise sensorial foi verificado altos valores de suavidade ao paladar e verificado maiores valores de consistência e untabilidade nas amostras com maiores concentrações de nata e quinoa. O quarto artigo traz a extração de β-galactosidase por ultrassom e o uso da biomassa residual da levedura, bem como o uso de farinha de penas residuais como substrato para obtenção de proteases. O ultrassom foi eficiente para ruptura celular e extração de β-galactosidase, apresentando alta atividade (35,0 U/mL) e rendimento (876,0 U/g de biomassa). A maior atividade proteolítica (1300 U/mL em 32 h) e queratinolítica (89,2 U/mL) verificadas ocorreram utilizando-se a biomassa e a farinha de penas residuais, respectivamente. Maior produtividade proteolítica (40,8 U/mL/h) foi verificado no meio utilizando biomassa residual como substrato. Já a maior produtividade queratinolítica (2,8 U/mL/h) foi alcançada utilizando farinha de penas reutilizada.

Helicase binding to DnaI exposes a cryptic DNA-binding site during helicase loading in Bacillus subtilis

The Bacillus subtilis DnaI, DnaB and DnaD proteins load the replicative ring helicase DnaC onto DNA during priming of DNA replication. Here we show that DnaI consists of a C-terminal domain (Cd) with ATPase and DNA-binding activities and an N-terminal domain (Nd) that interacts with the replicative ring helicase. A Zn2+-binding module mediates the interaction with the helicase and C67, C70 and H84 are involved in the coordination of the Zn2+. DnaI binds ATP and exhibits ATPase activity that is not stimulated by ssDNA, because the DNA-binding site on Cd is masked by Nd. The ATPase activity resides on the Cd domain and when detached from the Nd domain, it becomes sensitive to stimulation by ssDNA because its cryptic DNA-binding site is exposed. Therefore, Nd acts as a molecular 'switch' regulating access to the ssDNA binding site on Cd, in response to binding of the helicase. DnaI is sufficient to load the replicative helicase from a complex with six DnaI molecules, so there is no requirement for a dual helicase loader system.

The Bacillus subtilis primosomal protein DnaD untwists supercoiled DNA

The essential Bacillus subtilis DnaD and DnaB proteins have been implicated in the initiation of DNA replication. Recently, DNA remodeling activities associated with both proteins were discovered that could provide a link between global or local nucleoid remodeling and initiation of replication. DnaD forms scaffolds and opens up supercoiled plasmids without nicking to form open circular complexes, while DnaB acts as a lateral compaction protein. Here we show that DnaD-mediated opening of supercoiled plasmids is accompanied by significant untwisting of DNA. The net result is the conversion of writhe (Wr) into negative twist (Tw), thus maintaining the linking number (Lk) constant. These changes in supercoiling will reduce the considerable energy required to open up closed circular plectonemic DNA and may be significant in the priming of DNA replication. By comparison, DnaB does not affect significantly the supercoiling of plasmids. Binding of the DnaD C-terminal domain (Cd) to DNA is not sufficient to convert Wr into negative Tw, implying that the formation of scaffolds is essential for duplex untwisting. Overall, our data suggest that the topological effects of the two proteins on supercoiled DNA are different; DnaD opens up, untwists and converts plectonemic DNA to a more paranemic form, whereas DnaB does not affect supercoiling significantly and condenses DNA only via its lateral compaction activity. The significance of these findings in the initiation of DNA replication is discussed.

Avaliação de risco do biopesticida Bacillus thuringiensis (CEPA 344) em organismos bioindicadores presentes em sistemas de produção aqüícola.

A piscicultura e outras atividades aqüícolas vêm ganhando importância por contribuir para a produção de alimentos diferenciados e como uma nova alternativa de renda nas propriedades rurais. O uso de agroquímicos nas regiões de entorno dos sistemas de produção aqüícola constitui uma ameaça para os organismos presentes nos mesmos e para a saúde do consumidor. Assim, tem-se incentivado o uso de produtos de menor risco a base de agentes biológicos de controle utilizados como biopesticidas. Apesar da conhecida inocuidade do uso de biopesticidas usados no combate a pragas, alguns relatos tem ocorrido sobre infecções e efeitos adversos em organismos não-alvo, entre estes, espécies aquáticas. No presente trabalho foi avaliado o efeito decorrente da exposição à cepa 344 de Bacillus thuringiensis (Bt344), em organismos de diferentes níveis tróficos da cadeia alimentar do compartimento aquático. Os organismos-teste foram expostos a concentrações correspondentes a mais de 1.000 vezes a dose de aplicação. O Bt344 não alterou os padrões de crescimento da alga Pseudokirchneriella subcapitata. Uma mortalidade significativa (8,9%), porém inferior ao limite aceitável para o controle (10%), foi constatada para o peixe Hyphessobrycon scholzei. Entretanto, a exposição ao agente biológico reduziu a sobrevivência de Dapnhia similis em 44,8% em relação ao controle, o que sugere um risco para espécies de invertebrados aquáticos.

Evaluación del efecto de la inoculación de Bacillus spp. con potencial fijador de nitrógeno en cultivos de Chlorella sorokiniana

El uso de microalgas y PGPBs como principio activo de problemas ambientales ha generado interés científico en los últimos años -- Entre las soluciones propuestas se encuentra el uso de los cocultivos de estos 2 tipos de microrganismos para la formulación de bioinsumos y la biorremedación -- El objetivo de este estudio se centró en evaluar el efecto de la inoculación de Bacillus spp. con potencial fijador de nitrógeno ambiental en cultivos de Chlorella sorokiniana a nivel de matraz -- Se encontró que 10 cepas PGPB, del banco de cepas del grupo CIBIOP de la Universidad EAFIT, probablemente fijaron nitrógeno debido a que crecen en medio NFb -- De las cuales, Bacillus subtilis EA-CB0575 promueve el crecimiento de la microalga Chlorella sorokiniana UTEX 1230, aumentando en un 94% la densidad celular y en 4.5 veces el tamaño de la microalga comparada su crecimiento individual -- Finalmente se usó el método ARA para evaluar fijación de nitrógeno, y se encontró que la bacteria fue capaz de reducir el acetileno en etileno cuando se siembra en medio NFb y BBM libre de nitrógeno, además cuando se cocultivo con la microalga, lo que indicaría que posiblemente la fijación de nitrógeno sea el método de promoción de crecimiento microalgar

The mc2-CMX vaccine induces an enhanced immune response against Mycobacterium tuberculosis compared to Bacillus Calmette-Guérin but with similar lung inflammatory effects

Although the attenuated Mycobacterium bovis Bacillus Calmette-Guérin (BCG) vaccine has been used since 1921, tuberculosis (TB) control still proceeds at a slow pace. The main reason is the variable efficacy of BCG protection against TB among adults, which ranges from 0-80%. Subsequently, the mc2-CMX vaccine was developed with promising results. Nonetheless, this recombinant vaccine needs to be compared to the standard BCG vaccine. The objective of this study was to evaluate the immune response induced by mc2-CMX and compare it to the response generated by BCG. BALB/c mice were immunised with both vaccines and challenged with Mycobacterium tuberculosis (Mtb). The immune and inflammatory responses were evaluated by ELISA, flow cytometry, and histopathology. Mice vaccinated with mc2-CMX and challenged with Mtb induced an increase in the IgG1 and IgG2 levels against CMX as well as recalled specific CD4+ T-cells that produced T-helper 1 cytokines in the lungs and spleen compared with BCG vaccinated and challenged mice. Both vaccines reduced the lung inflammatory pathology induced by the Mtb infection. The mc2-CMX vaccine induces a humoral and cellular response that is superior to BCG and is efficiently recalled after challenge with Mtb, although both vaccines induced similar inflammatory reductions.

Impacto de la microbiota intestinal de plodia interpunctella en su respuesta inmune y susceptibilidad a bacillus thuringiensis

El aumento en las poblaciones de insectos plaga genera fuertes pérdidas en la producción agrícola. El control de plagas inicialmente se enfocó al empleo de insecticidas químicos; sin embargo, estos han causado un considerable daño al medio ambiente y a la salud humana, por lo que dentro de las alternativas de control se están empleando biopesticidas como la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt). El empleo de esta bacteria se ha dificultado por el potencial desarrollo de insectos resistentes, lo cual está relacionado en general con cambios en la actividad enzimática y en los receptores de toxinas Cry en el intestino. Recientes estudios sugieren que se requiere de la microbiota intestinal para la actividad insecticida de Bt y que la respuesta inmune de los insectos podría verse afectada por el bioinsecticida. Por ello, en este trabajo se analizó el efecto de las bacterias intestinales en la respuesta inmune y en la susceptibilidad a Bt en el lepidóptero Plodia interpunctella, una de las plagas de granos almacenados de mayor importancia a nivel mundial. Así mismo, se realizó una descripción de los géneros bacterianos de dicho ecosistema mediante el análisis de secuencias del ARNr 16S bacteriano del intestino de larvas del insecto. Nuestros resultados demuestran la importancia de las bacterias intestinales de P. interpunctella en la susceptibilidad a Bt, teniendo una mortalidad de un 21% al erradicar la microbiota respecto a un 60% de mortalidad en su estado normal (con microbiota). La ausencia de microorganismos en el intestino modificó la respuesta inmune basal, aumentando el número de hemocitos y disminuyendo la expresión de hemolina, lo cual retardó el proceso de metamorfosis del insecto. Las larvas expuestas a Bt presentaron una disminución en los siguientes factores de inmunidad evaluados: número de hemocitos, actividad fenol oxidasa y expresión de hemolina. En cuanto a la diversidad bacteriana del intestino, los principales géneros de bacterias encontrados fueron Pseudomonas con un 26%, Achromobacter 14%, Methylobacterium 11% y un 9% de Propionibacterium, que al igual que los hábitos alimenticios del insecto, su microbioma fue diferente al reportado para otros lepidópteros. Estos resultados nos permiten concluir que la microbiota de P. interpunctella es fundamental para mantener una respuesta inmune basal y ayuda a modular la expresión de la hemolina, la cual se requiere para la metamorfosis del insecto. Así también, Bt puede disminuir dicha respuesta y matar al insecto sin la presencia de otras bacterias; sin embargo, éstas aumentan su actividad insecticida.

Antifungal compound produced by the cassava endophyte Bacillus pumilus MAIIIM4A.

2009

Análise da viabilidade comercial de produtos à base de Bacillus subtilis e Bacillus pumilus para o controle de fitopatógenos no Brasil.

2009

Efeito do aumento da concentração de CO2 atmosférico sobre o controle biológico da ferrugem do cafeeiro por Bacillus pumilus.

O aumento da concentração de dióxido de carbono (CO2) atmosférico previsto para as próximas décadas poderá provocar alterações no manejo de doenças, devido a alteração na microbiota que atua no controle biológico. O agente causal da ferrugem do cafeeiro (Hemileia vastatrix) foi testado com seu antagonista Bacillus pumilus em discos foliares (1,5 cm) em bandejas com, aproximadamente, 380, 430, 700 e 1300 ppm de CO2. O antagonista foi inoculado 24 horas antes e depois da inoculação do patógeno e simultaneamente. As bandejas foram vedadas e incubadas no escuro por 24 horas e, a seguir, mantidas em fotoperíodo de 12 horas, a 22 °C e 100% de umidade relativa, com injeção freqüente de CO2. Após 32 dias, foram iniciadas as avaliações de esporulação nas lesões dos discos foliares. Houve diferença quanto à severidade da doença entre os tratamentos com injeção de CO2, sendo maior na concentração de 700 ppm. Não se obteve diferença entre os períodos de inoculação do antagonista. Nessas condições, o efeito do aumento da concentração de CO2 não interfere na ação do antagonista no controle biológico da ferrugem do cafeeiro.

Degradação da proteína Cry1Ac de Bacillus thuringiensis por bactérias de solo de cultura do algodão transgênico e convencional (Gossypium hirsutum).

2009

Bacillus subtilis para el control del oidio de la calabaza.

2009

Análisis de la maquinaria molecular implicada en multicelularidad en Bacillus cereus

Bacillus cereus es una bacteria Gram-positiva usualmente implicada en brotes de intoxicaciones alimentarias así como en numerosas infecciones en pacientes hospitalizados que pueden ser mortales. Estos procesos infecciosos e intoxicaciones están directa o indirectamente relacionados con el ensamblaje de un biofilm que sirve de reservorio de células o protege ante condiciones adversas, las defensas del hospedador o la quimioterapia. Son numerosos los estudios sobre los genes implicados en la formación de biofilm en diversas especies, bajo condiciones de cultivo y tiempos no estandarizados, y bajo el supuesto de que unos genes de una especie se comportan de la misma forma en otras. En este trabajo analizamos en detalle y de forma comparativa el transcriptoma de las células planctónicas y las de biofilm a diferentes tiempos bajo condiciones estándar. Nuestros resultados desvelan un gran número de genes implicados en biofilm, muchos de ellos de función desconocida, y dan luz sobre este grupo de loci del genoma de Bacillus cereus, que además suelen estar bien conservados en Gram-positivos. En este trabajo nos centraremos en el grupo de los metabolitos secundarios y las toxinas, un sector del metabolismo clave en la interacción de Bacillus cereus con otras bacterias y sus hospedadores