Optimization of low-cost nutritional supplementation for lignocellulosic ethanol fermentation

[Excerpt] Bioethanol from lignocellulosic materials (LCM), also called second generation bioethanol, is considered a promising alternative to first generation bioethanol. An efficient production process of lignocellulosic bioethanol involves an effective pretreatment of LCM to improve the accessibility of cellulose and thus enhance the enzymatic saccharification. One interesting approach is to use the whole slurry from treatment, since allows economical and industrial benefits: washing steps are avoided, water consumption is lower and the sugars from liquid phase can be used, increasing ethanol concentration [1]. However, during the pretreatment step some compounds (such as furans, phenolic compounds and weak acids) are produced. These compounds have an inhibitory effect on the microorganisms used for hydrolysate fermentation [2]. To overcome this, the use of a robust industrial strain together with agro-industrial by-products as nutritional supplementation was proposed to increase the ethanol productivities and yields. (...)

Lipid based nanocarriers for the delivery of the bioactive compound resveratrol

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas

Contributos para a elucidação do modo de ação de própolis português: o caso do própolis do Pereiro

Dissertação de mestrado em Genética Molecular

Evaluation of bioactivities of a propolis sample (Gerês) of Portuguese origin

Dissertação de mestrado em Genética Molecular

Desenvolvimento e validação de um método para a caracterização de vinhos por HPLC-DAD

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química

Determinació de diferents compostos bioactius en ingredients naturals per a l'elaboració de bombons funcionals amb beneficis cardiovasculars

Durant les darreres dècades, i degut, principalment, a un canvi en els hàbits alimentaris, hi ha hagut un augment a nivell mundial de malalties cròniques (l’obesitat, malalties cardiovasculars, etc.). En els països mediterranis hi ha menys incidència d’aquestes malalties i sembla ser que això es deu a l’anomenada dieta mediterrània. La dieta mediterrània es caracteritza per una combinació d’oli d’oliva com a grassa principal, verdures, hortalisses i fruites en abundància, lleguminoses, fruits secs, formatges i iogurt, peix, pa, pasta, cereals i els seus derivats i un consum moderat de vi i carns. Aquest model alimentari, ric en tocoferols, fitosterols i fitoestanols que ajuden a reduir el contingut de colesterol en sang, fa que en les poblacions mediterrànies hi hagi menys incidència de malalties cardiovasculars. Aquests compostos inhibeixen el deteriorament oxidatiu dels olis, actuen com agent antipolimerització per olis de fregir. Tenen capacitat de reduir els nivells de colesterol, evitant la incidència de malalties cardiovasculars. Els fitoesterols y fitoestanols es poden trobar en forma lliure o esterificada amb àcids grassos, àcids fenòlics i glucosa. Els objectius d’ aquest treball han estat, primer en el desenvolupament de mètodes d'anàlisi ràpids, fiables i robusts dels tocoferols, fitoesterols i fitoestanols i la seva aplicació en fruits sec, oli de segó, oli de pinyol de raïm i productes que els continguin. El primer mètode va estar basat en la cromatografía líquida (HPLC-DAD) amb extracció en fase sòlida (SPE) com tècnica alternativa a la saponificació para la determinació de fitoesterols lliures. Aquest mètode va estar aplicada a mostres de bombons que contenia fitoesterols. El segon mètode va estar basat en la cromatografia de gasos (GCFID) amb aponificació i SPE per quantificar fitoesterols i fitoestanols lliures, esterificats i totals. En els documents annexos es descriuen a profunditat els mètodes desenvolupats.

Development of a bifunctional CD1d-anti-HER2 scFv fusion molecule to redirect the iNKT cell-mediated immune response to the tumor site

Abstract : Invariant natural killer T lymphocytes (iNKT) are a unique subpopulation of T lymphocytes recognizing glycolipid antigens in the context of the MHC class I-like molecule CD1d. Upon activation with the high affinity ligand α-galactosylceramide (αGalCer), iNKT cells rapidly produce large amounts of the pro-inflammatory cytokine interferon gamma (IFN-γ) and potently activate cells of the innate and adaptive immune response, such as dendritic cells (DCs), NK and T cells. In this context, iNKT cells have been shown to efficiently mediate antitumor activity, and recent research has focused on the manipulation of these cells for antitumor therapies. However, a major drawback of αGalCer as a free drug is that a single injection of this ligand leads to a short-lived iNKT cell activation followed by a long-term anergy, limiting its therapeutic use. In contrast, we demonstrate here that when αGalCer is loaded on a recombinant soluble CD1d molecule (αGalCer/sCD1d), repeated injections lead to a sustained iNKT and NK cell activation associated with IFN-γ secretion as well as with DC maturation. Most importantly, when the αGalCer/sCD1d is fused to an anti-HER2 scFv antibody fragment, potent inhibition of experimental lung metastasis and established subcutaneous tumors is obtained when systemic treatment is started two to seven days after the injection of HER2-expressing B16 melanoma cells, whereas at this time free αGalCer has no effect. The antitumor activity of the sCD1d-anti-HER2 fusion protein is associated with HER2-specific tumor localization and accumulation of iNKT, NK and T cells at the tumor site. Importantly, active T cell immunization combined with the sCD1d-anti-HER2 treatment leads to the accumulation of antigen-specific CD8 T cells exclusively in HER2-expressing tumors, resulting in potent tumor inhibition. In conclusion, sustained activation and tumor targeting of iNKT cells by recombinant αGalCer/sCD1d molecules thus may promote a combined innate and adaptive immune response at the tumor site that may prove to be effective in cancer immunotherapy. RESUME : Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. En revanche, l'étude présentée ici démontre que, si l'αGalCer est chargé sur des molécules récombinantes soluble CD1d (αGalCer/sCDld), des injections répétées aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si on fusionne la molécule αGalCer/sCD1d avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. De plus, une immunisation active combinée avec le traitement sCD1d-anti-HER2 aboutit à une accumulation des lymphocytes T CD8 spécifiques de l'antigène d'immunisation, ceci exclusivement dans des tumeurs qui expriment l'antigène HER2. Cette combinaison résulte dans une activité anti-tumeur accrue. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules recombinantes αGalCer/sCDld conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC : Le cancer est une cause majeure de décès dans le monde. Sur un total de 58 millions de décès enregistrés au niveau mondial en 2005, 7,6 millions (soit 13%) étaient dus au cancer. Les principaux traitements de nombreux cancers sont la chirurgie, en association avec la radiothérapie et la chimiothérapie. Néanmoins, ces traitements nuisent aussi aux cellules normales de notre corps et parfois, ils ne suffisent pas pour éliminer définitivement une tumeur. L'immunothérapie est l'une des nouvelles approches pour la lutte contre le cancer et elle vise à exploiter la spécificité du système immunitaire qui peut distinguer des cellules normales et tumorales. Une cellule exprimant un marqueur tumoral (antigène) peut être reconnue par le système immunitaire humoral (anticorps) et/ou cellulaire, induisant une réponse spécifique contre la tumeur. L'immunothérapie peut s'appuyer alors sur la perfusion d'anticorps monoclonaux dirigés contre des antigènes tumoraux, par exemple les anticorps dirigés contre les protéines oncogéniques Her-2/neu dans le cancer du sein. Ces anticorps ont le grand avantage de spécifiquement se localiser à la tumeur et d'induire la lyse ou d'inhiber la prolifération des cellules tumorales exprimant l'antigène. Aujourd'hui, six anticorps monoclonaux non-conjugés sont approuvés en clinique. Cependant l'efficacité de ces anticorps contre des tumeurs solides reste limitée et les traitements sont souvent combinés avec de la chimiothérapie. L'immunothérapie spécifique peut également être cellulaire et exploiter par immunisation active le développement de lymphocytes T cytotoxiques (CTL) capables de détruire spécifiquement les cellules malignes. De telles «vaccinations »sont actuellement testées en clinique, mais jusqu'à présent elles n'ont pas abouti aux résultats satisfaisants. Pour obtenir une réponse lymphocytaire T cytotoxique antitumorale, la cellule T doit reconnaître un antigène associé à la tumeur, présenté sous forme de peptide dans un complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (CHM I). Cependant les cellules tumorales sont peu efficace dans la présentation d'antigène, car souvent elles se caractérisent par une diminution ou une absence d'expression des molécules d'histocompatibilité de classe I, et expriment peu ou pas de molécules d'adhésion et de cytokines costimulatrices. C'est en partie pourquoi, malgré l'induction de fortes réponses CTL spécifiquement dirigés contre des antigènes tumoraux, les régressions tumorales obtenus grâce à ces vaccinations sont relativement rares. Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines CMH I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. Notre groupe de recherche a donc eu l'idée de développer une nouvelle approche thérapeutique où la réponse immunitaire des cellules iNKT serait prolongée et redirigée vers la tumeur par des anticorps monoclonaux. Concrètement, nous avons produit des molécules récombinantes soluble CD1d (sCD1d) qui, si elles sont chargés avec l'αGalCer (αGalCer/sCDld), aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si la molécule αGalCer/sCD1d est fusionnée avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, la réponse immunitaire est redirigée à la tumeur pour autant que les cellules cancéreuses expriment l'antigène HER2. Les molécules αGalCer/sCDld ainsi présentées activent les lymphocytes iNKT. Avec cette stratégie, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées, même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules récombinantes αGalCer/sCD1d conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer.

Aplicació de la termoquimiolisi - cromatografia de gasos - espectrometria de masses a l'estudi de la matèria orgànica del sòl

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Université de Poitiers, França, entre 2007 i 2009. El treball s'ha centrat en dues activitats bàsiques. El treball realitzat s’ha centrat en dues activitats bàsiques. D’una banda, la posada a punt d'un protocol de fraccionament de la matèria orgànica del sòl, per extraccions successives amb solvents alcalins després d'una seqüència de pretractaments al sòl: cap pretractament, atac amb àcid (per destruir els carbonats), atac amb ditionit (per reduir els òxids de Fe i Al i facilitar l'extracció de la matèria orgànica associada a aquests compostos). El protocol dóna una visió de conjunt de la situació de la matèria orgànica del sòl, combinant aspectes físics (protecció, precipitació, oclusió per carbonats) i químics (grau d'humificació). D’altra banda, l'aprenentatge de la tècnica de termoquimiolisi-cromatografia de gasos-espectrometria de masses. Aquest era l'objectiu de l'estada a Poitiers, al qual hem donat prioritat. Ens hem centrat en l'estudi de fraccions físiques (densimètriques) obtingudes en estudis anteriors sobre sòls forestals. Les fraccions considerades són: fracció lleugera (FL), tres fraccions ocluïdes (OC1, OC2 i OC3) i fracció densa (FD). L’aplicació de la termoquimiolisi permet de caracteritzar diversos grups de substàncies, de les quals ens hem centrat en alguns indicadors bioquímics: àcids grasos, alcohols, diàcids, productes fenòlics i altres productes aromàtics, derivats de carbohidrats. L’estudi de conjunt d’aquests productes indica que és a les fraccions ocluïdes (que solen ser minoritàries a tots els horitzons) on la matèria orgànica d’origen microbià és dominant, mentre que a les fraccions lleugera (FL) i densa (FD) la matèria orgànica d’origen vegetal sembla dominant. Es preveu aplicar aquesta tècnica a l’estudi de les fraccions obtingudes a la primera part del treball, actualment congelades i a l’espera de ser processades.

Bioactive glycosides from Chinese medicines

Glycosides are the bioactive components of many famous Chinese medicines. Here reported are some bioactive glycosides we discovered from Chinese medicines in recent years. (1) Pheolic glycosides from Chinese medicines: Gastrodia elata, acontium austroynanense and Helicia erratica, three bioactive phenolic glycosides were discovered and two of them have been developed into new drugs. (2) Terpenoidal glycosides: a) Monoterpenoid: the sweroside from Swertia mollensis has been developed intro an anti-hepatitis drug; b) Diterpenoid: Phlomis betonicoides contains sweet glycoides; c) Triterpenoid: many biologically active triterpenoid glycosides were isolated from Panax plants and Siraitia grosvenorii. (3) Steroidal glycosides: a) C21-steroid: Cynanchum otophyllum and C. atratrum contain anti-epilepsy and-tumor glycosides; b) C27-steroid Hemostatic saponins were found in Paris polyphylla.

Development and selection of NKT cells.

NKT cells utilize a restricted alphabeta TCR repertoire that recognizes glycolipids in association with CD1d. The recent development of fluorescent CD1d tetramers loaded with the synthetic glycolipid alpha-galactosyl-ceramide has led to a clearer definition of NKT-cell subsets as well as important insights into their developmental origin. As many as four subsets may exist, differing in NK1.1 expression, TCR repertoire and dependence on CD1d and various glycolipids for development. Two different lineage-commitment models have been proposed, with most evidence favoring a byproduct of conventional-T-cell development.

Selective induction of NK cell proliferation and cytotoxicity by activated NKT cells.

NK T cells produce cytokines when their semi-invariant TCR engages glycolipids associated with CD1d. The physiological consequences of NKT cell activation remain controversial, although they have been implicated in control of autoimmunity, parasites and tumors. We show here that specific activation of NKT cells in liver and spleen leads to a rapid induction of extensive NK cell proliferation and cytotoxicity. This NK cell activation is dependent, at least in part, on IFN-gamma production by NKT cells and IL-12 production by antigen-presenting cells. Remarkably, activation of NK cells by NKT cells is highly selective, since bystander T and B lymphocytes show transient expression of activation markers but almost no proliferation. Collectively our data suggest that CD1d-dependent NKT cells regulate innate immunity by sampling blood-borne glycolipid antigens and rapidly activating NK cells.

The glycoinositol-phospholipids of Phytomonas.

The Phytomonas spp. are trypanosomatid parasites of plants. A polar glycolipid fraction of a Phytomonas sp., isolated from the plant Euphorbia characias and grown in culture, was fractionated into four major glycolipid species (Phy 1-4). The glycolipids were analysed by chemical and enzymic modifications, composition and methylation analyses, electrospray mass spectrometry and microsequencing after HNO2 deamination and NaB3H4 reduction. The water-soluble headgroup of the Phy2 glycolipid was also analysed by 1H NMR. All four glycolipids were shown to be glycoinositol-phospholipids (GIPLs) with phosphatidylinositol (PI) moieties containing the fully saturated alkylacylglycerol lipids 1-O-hexadecyl-2-O-palmitoylglycerol and 1-O-hexadecyl-2-O-stearoylglycerol. The structures of the Phy 1-4 GIPLs are: Man alpha 1-2Man alpha 1-6Man alpha 1-4GlcN alpha 1-6PI, Glc alpha 1-2(NH2-CH2CH2-HPO4-)Man alpha 1-2Man alpha 1-6Man alpha 1-4GlcN alpha 1-6PI, [formula: see text] Glc alpha 1-2(NH2CH2CH2-HPO4-)Man alpha 1-2Man alpha 1-6Man alpha 1-4(NH2-CH2CH2-HPO4-)GlcN alpha 1-6PI [formula: see text] and Glc alpha 1-2Glc alpha 1-2(NH2CH2-CH2-HPO4-)Man alpha 1-2Man alpha 1-6Man alpha 1-4(NH2CH2CH2-HPO4-)-GlcN alpha 1-6PI. [formula: see text] The Phytomonas GIPLs represent a novel series of structures. This is the first description of the chemical structure of cell-surface molecules of this plant pathogen. The Phytomonas GIPLs are compared with those of other trypanosomatid parasites and are discussed with respect to trypanosomatid phylogenetic relationships.

Bacillus subtilis alpha-phosphoglucomutase is required for normal cell morphology and biofilm formation.

Mutations designated gtaC and gtaE that affect alpha-phosphoglucomutase activity required for interconversion of glucose 6-phosphate and alpha-glucose 1-phosphate were mapped to the Bacillus subtilis pgcA (yhxB) gene. Backcrossing of the two mutations into the 168 reference strain was accompanied by impaired alpha-phosphoglucomutase activity in the soluble cell extract fraction, altered colony and cell morphology, and resistance to phages phi29 and rho11. Altered cell morphology, reversible by additional magnesium ions, may be correlated with a deficiency in the membrane glycolipid. The deficiency in biofilm formation in gtaC and gtaE mutants may be attributed to an inability to synthesize UDP-glucose, an important intermediate in a number of cell envelope biosynthetic processes.

Using flow cytometry for in situ monitoring of antimicrobial compound production in the biocontrol bacterium Pseudomonas fluorescens CHA0.

Pseudomonas fluorescens strain CHA0 is able to protect plants against a variety of pathogens, notably by producing the two antimicrobial compounds 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG) and pyoluteorin (PLT). The regulation of the expression of these compounds is affected by many biotic factors, such as fungal pathogens, rhizosphere bacteria as well as plant species. Therefore, the influence of some plant phenolic compounds on the expression of DAPG and PLT biosynthetic genes has been tested using GFP-based reporter, monitored by standard fluometry and flow cytometry. In situ experiments were also performed with cucumber plants. We found that several plant metabolites such as IAA and umbelliferone are able to modify significantly the expression of DAPG and PLT. The use of flow cytometry with autofluorescents proteins seems to be a promising method to study rhizobacteria-plant interactions.

Avaluació de vitamines i antioxidants en aliments vegetals mitjançant tècniques HPLC-DAD i UPLC-MS/MS

El programa experimental s’ha portat a terme dins el marc de les activitats del projecte TRUEFOOD, finançat per la UE per als anys 2007-2010. L’objectiu principal d’aquesta activitat ha estat l’avaluació dels continguts en àcid ascòrbic (vitamina C), polifenols totals, àcids fenòlics i flavonoides en mostres de tomàquet i enciam, produïts sota diferents condicions de camp (producció ecològica i convencional). Per aconseguir els resultats s’han utilitzat mètodes analítics basats en tècniques de cromatografia líquida d’alta eficàcia (HPLC) i d’ultra-alta eficàcia (UHPLC) acoblades a sistemes de detecció de diode array (DAD) i espectrometria de masses (MSn). Per a l’àcid ascòrbic, s’ha desenvolupat un mètode ràpid que ha permès la determinació d’aquest compost en diferents matrius vegetals amb el mínim pretractament de les mostres, utilitzant una fase estacionària HILIC (Fluorinated Stationary Phase). Els mètodes desenvolupats d’anàlisi de compostos fenòlics han permès realitzar les anàlisi de forma ràpida, a fi de processar el màxim nombre de mostres per a obtenir resultats representatius. S’ha realitzat una completa caracterització dels extractes de tomàquet i enciam, ampliant el coneixement descrit en la bibliografia sobre la seva composició fenòlica. En el cas de l’enciam, s’ha identificat quatre compostos fenòlics que mai abans han estat descrits i quantificats en aquesta hortalissa. La definició, amb precisió, dels continguts en vitamina C i compostos fenòlics en les mostres analitzades ha permès comparar els efectes de diferents tècniques de cultiu sobre les característiques nutricionals dels vegetals objecte de l’estudi. Els mètodes d’anàlisi desenvolupats i els resultats derivats del projecte seran publicats properament en revistes científiques de reconegut prestigi.