Characterisation of algicidal bacterial exometabolites against the lipid-accumulating diatom Skeletonema sp.

Microalgae are of increasing interest due to their occurrence in the environment as harmful algal blooms and as a source of biomass for the production of fine and bulk chemicals. A method for the low cost disruption of algal biomass for environmental remediation or bioprocessing is desirable. Naturally-occurring algal lytic agents from bacteria could provide a cost-effective and environmentally desirable solution. A screen for algal lytic agents against a range of marine microalgae has identified two strains of algicidal bacteria isolated from the coastal region of the Western English Channel. Both strains (designated EC-1 and EC-2) showed significant algicidal activity against Skeletonema sp. and were identified as members of Alteromonas sp. and Maribacter sp. respectively. Characterisation of the two bioactivities revealed that they are small extracellular metabolites displaying thermal and acid stability. Purification of the EC-1 activity to homogeneity and initial structural analysis has identified it as a putative peptide with a mass of 1266. amu.

Characterisation of algicidal bacterial exometabolites against the lipid-accumulating diatom Skeletonema sp.

Microalgae are of increasing interest due to their occurrence in the environment as harmful algal blooms and as a source of biomass for the production of fine and bulk chemicals. A method for the low cost disruption of algal biomass for environmental remediation or bioprocessing is desirable. Naturally-occurring algal lytic agents from bacteria could provide a cost-effective and environmentally desirable solution. A screen for algal lytic agents against a range of marine microalgae has identified two strains of algicidal bacteria isolated from the coastal region of the Western English Channel. Both strains (designated EC-1 and EC-2) showed significant algicidal activity against Skeletonema sp. and were identified as members of Alteromonas sp. and Maribacter sp. respectively. Characterisation of the two bioactivities revealed that they are small extracellular metabolites displaying thermal and acid stability. Purification of the EC-1 activity to homogeneity and initial structural analysis has identified it as a putative peptide with a mass of 1266. amu.

Potencial antifúngico, antioxidante e inibidor da produção de aflatoxina por extratos fenólicos de Chlorella sp. e Spirulina platensis

A contaminação fúngica acarreta alterações na qualidade nutricional e no valor econômico de produtos alimentícios podendo causar danos patológicos em plantas, animais e humanos. A identificação da atividade antioxidante, antifúngica e antimicotoxinas, em extratos de microalgas com propriedade de inibir a multiplicação de fungos e subseqüente produção de micotoxinas abre a perspectiva de empregar substâncias mais eficientes e com maior ação específica contra estes microorganismos. Entre os compostos com propriedades inibidoras de radicais livres, de crescimento fúngico e produção de micotoxinas, destacam-se os compostos fenólicos, que podem inibir a atividade metabólica microbiana, dificultando a atividade de enzimas. Neste estudo foram avaliados o poder de inibição de multiplicação fúngica de Rhizopus oryzae e Aspergillus flavus pelos extratos fenólicos de Chlorella sp. e Spirulina platensis, bem como sua atividade antioxidante, e a atividade antimicotoxinas da última microalga contra Aspergillus flavus. O conteúdo de fenóis totais foi em média 1000 µgfenóis/g Spirulina platensis e 600 µgfenóis/g Chlorella sp., sendo que o acido gálico e o cafeíco foram identificados como compostos majoritários na Spirulina platensis. As determinações de glicosamina (parede celular) e ergosterol (membrana celular) mostraram-se bons indicativos do desenvolvimento microbiano permitindo uma boa estimativa da inibição dele. O extrato fenólico de Spirulina platensis apresentou capacidade de inibir cerca de 50% a formação da parede e da membrana celular para ambos os fungos estudados e de 100% a produção de aflatoxina B1 até o 10º dia de cultivo do Aspergillus flavus. Além disso, o extrato metanólico de Spirulina platensis inativou 53,5% o DPPH reativo, limitou o escurecimento enzimático ocasionado pela peroxidase em 55% e inibiu a peroxidação lipídica em 46% após 14 dias de armazenamento sob luz. Estes resultados mostram que a ação antifúngica, antimicotoxinas e antioxidante está naturalmente presente em alguns tecidos microbianos e que encontrar a forma de extraí-los e aplicá-los como conservantes alimentícios é muito promissor para substituição aos antifúngicos e outros conservantes químicos.

Bioinformatics analysis of the Pedobacter sp. NL19 genome

The last decades of the 20th century defined the genetic engineering advent, climaxing in the development of techniques, such as PCR and Sanger sequencing. This, permitted the appearance of new techniques to sequencing whole genomes, identified as next-generation sequencing. One of the many applications of these techniques is the in silico search for new secondary metabolites, synthesized by microorganisms exhibiting antimicrobial properties. The peptide antibiotics compounds can be classified in two classes, according to their biosynthesis, in ribosomal or nonribosomal peptides. Lanthipeptides are the most studied ribosomal peptides and are characterized by the presence of lanthionine and methylanthionine that result from posttranslational modifications. Lanthipeptides are divided in four classes, depending on their biosynthetic machinery. In class I, a LanB enzyme dehydrate serine and threonine residues in the C-terminus precursor peptide. Then, these residues undergo a cyclization step performed by a LanC enzyme, forming the lanthionine rings. The cleavage and the transport of the peptide is achieved by the LanP and LanT enzymes, respectively. Although, in class II only one enzyme, LanM, is responsible for the dehydration and cyclization steps and also only one enzyme performs the cleavage and transport, LanT. Pedobacter sp. NL19 is a Gram-negative bacterium, isolated from sludge of an abandon uranium mine, in Viseu (Portugal). Antibacterial activity in vitro was detected against several Gram-positive and Gram-negative bacteria. Sequencing and in silico analysis of NL19 genome revealed the presence of 21 biosynthetic clusters for secondary metabolites, including nonribosomal and ribosomal peptides biosynthetic clusters. Four lanthipeptides clusters were predicted, comprising the precursor peptides, the modifying enzymes (LanB and LanC), and also a bifunctional LanT. This result revealed the hybrid nature of the clusters, comprising characteristics from two distinct classes, which are poorly described in literature. The phylogenetic analysis of their enzymes showed that they clustered within the bacteroidetes clade. Furthermore, hybrid gene clusters were also found in other species of this phylum, revealing that it is a common characteristic in this group. Finally, the analysis of NL19 colonies by MALDI-TOF MS allowed the identification of a 3180 Da mass that corresponds to the predicted mass of a lanthipeptide encoded in one of the clusters. However, this result is not fully conclusive and further experiments are needed to understand the full potential of the compounds encoded in this type of clusters. In conclusion, it was determined that NL19 strain has the potential to produce diverse secondary metabolites, including lanthipeptides that were not functionally characterized so far.

Síntese de ésteres graxos a partir da biomassa da microalga Chlorella sp. por hidrólise “in situ” seguido de esterificação

Neste trabalho, a produção de ésteres graxos da biomassa úmida da microalga Chlorella sp. foi investigada pelo método de hidrólise seguido de esterificação e comparado com o método convencional de extração/transesterificação. Na primeira etapa do processo de hidrólise “in situ” seguido de esterificação ocorreu à hidrólise, onde a água presente na biomassa (50 e 100% em massa) reagiu com os lipídios de reserva, na presença de H2SO4 (20, 40 e 60% em massa), sendo obtidos os ácidos graxos brutos. Na segunda etapa do processo, os ácido graxos foram submetidos à reação de esterificação por 1 ou 4 h na presença de metanol, na razão molar de 30:1 álcool:AG, com H2SO4 10% em massa a 60 ou 100 °C. De acordo com os resultados obtidos no processo de hidrólise/esterificação, os melhores rendimentos – cerca de 7,3±0,8% de FAMEs, em relação a biomassa inicial – foram obtidos na presença de 60% de catalisador e 50% de umidade, na etapa de hidrólise e 100 °C por 4 h na etapa de esterificação. No método convencional de extração-transesterificação, os melhores rendimentos – 7,1±1,8% de FAMEs em relação à biomassa seca – foram obtidos utilizando a mistura de clorofórmio:metanol 2:1 v/v. Em resumo os rendimentos obtidos nos dois métodos de produção de ésteres graxos foram próximos. No entanto, o processo de hidrólise “in situ” seguido de esterificação possui vantagens como a utilização da biomassa úmida.

Purificação e caracterização de uma ß-glucuroniodase extraída do molusco Mesogastropoda Ampularidae Pomacea sp

This work studies the involved enzymatic way in the metabolism of glycosaminoglycans sulfateds in the mollusc Pomacea sp. Had been identified endoglycosidases and exoglycosidases in the enzymatic extract of the mollusc Pomacea sp by means of hydrolysis activity in condroitim sulphate of whale cartilage and of the p-Nitrofenil-β-glucuronide, respectively. The enzymatic extracts qere obtained of Pomacea sp. being used of 0.1 sodium acetate buffer, pH 5.0 and later centrifugated the 8,000 x g and the presents proteins in the sobrenadante were submitted to the fractionament with two crescents ammonium sulphate concentrations, the visualized activity biggest in the F2 fraction (50-80%). The β-glucuronidase (F3) was isolated in gel chromatography filtration Biogel 1.5m, the purification degree was ratified in Chromatography Liquid of high efficiency (HPLC). The enzyme was purificated 6.362,5 times with 35,6% yield. The β -glucuronidase isolated in this work showed a molecular mass of 100 kDa, determined for eletroforese in poliacrilamida gel . The determination of the ideal kinetic parameters for the catalysis of the p-nitrofenil- β -glucuronide for β-glucuronidase, showed excellent activity in pH 5,0 and temperature 65ºC for 6 hours and apparent Km of 72 x 10-2 mM. It is necessary for the total degradation of 3mM of p-N-β-glucoronide, the amount of 1,2μg of ss-glucuronidase. The BaCl2 increased the activity of ss-glucuronidase, and the activity was inhibited completely by the composites SDS and NaH2PO4

Síntese de ésteres graxos de chlorella sp. utilizando os processos de extração-transesterificação e transesterificação in situ

Este trabalho teve como objetivo realizar estudo comparativo dos processos de extração-transesterificação e transesterificação in situ para a síntese de ésteres metílicos e etílicos a partir da microalga Chlorella sp. Utilizando o processo de extração-transesterificação, a extração dos lipídeos foi realizada a partir da biomassa seca de Chlorella sp., pelo uso de três diferentes solventes, clorofórmio:metanol, etanol e metanol, sendo o maior rendimento, 12,3%, obtido com a mistura clorofórmio:metanol (2:1 v/v). Independente do solvente extrator utilizado, as frações lipídicas obtidas apresentaram altos índices de acidez que variaram de 39,39 a 112,76 mg KOH/g. Após, os ésteres alquilicos graxos foram obtidos através da transesterificação das frações lipídicas realizada com metanol e etanol (razão molar álcool:extrato lipidico, 30:1) na presença de 10% de H2SO4 como catalisador a temperatura de 100 oC por 4h. A transesterificação in situ (alcoolise direta) aplicada a biomassa de Chlorella sp, foi realizada a 60 e 100 oC por 4 h usando 20% de H2SO4 com base na biomassa seca. A reação foi realizada a partir de 50 g de biomassa seca na presença de 150 mL de álcool (etanol ou metanol) A partir do método de transesterificação in situ foram obtidos maiores rendimentos de ésteres alquilicos graxos (11,0%), quando comparado ao processo de extração-transesterificação (8,1%). Os produtos purificados apresentaram teores de ésteres que variaram de 75,4% a 99,8%. A variação da temperatura de reação da transesterificação in situ não teve influência significativa nos rendimentos dos produtos.

Anticancer and antibacterial secondary metabolites from the endophytic fungus Penicillium sp. CAM64 against multi-drug resistant Gram-negative bacteria.

Background: The emergence of multiple-drug resistance bacteria has become a major threat and thus calls for an urgent need to search for new effective and safe anti-bacterial agents. Objectives: This study aims to evaluate the anticancer and antibacterial activities of secondary metabolites from Penicillium sp. , an endophytic fungus associated with leaves of Garcinia nobilis . Methods: The culture filtrate from the fermentation of Penicillium sp. was extracted and analyzed by liquid chromatography– mass spectrometry, and the major metabolites were isolated and identified by spectroscopic analyses and by comparison with published data. The antibacterial activity of the compounds was assessed by broth microdilution method while the anticancer activity was determined by the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assay. Results: The fractionation of the crude extract afforded penialidin A-C (1-3), citromycetin (4), p-hydroxyphenylglyoxalaldoxime (5) and brefelfin A (6). All of the compounds tested here showed antibacterial activity (MIC = 0.50 – 128 μg/mL) against Gramnegative multi-drug resistance bacteria, Vibrio cholerae (causative agent of dreadful disease cholera) and Shigella flexneri (causative agent of shigellosis), as well as the significant anticancer activity (LC50 = 0.88 – 9.21 μg/mL) against HeLa cells. Conclusion: The results obtained indicate that compounds 1-6 showed good antibacterial and anticancer activities with no toxicity to human red blood cells and normal Vero cells.

Changes in biomass, chemical composition and nutritive value of Spartina alterniflora due to organic pollution in the Itanhaém River Basin (SP, Brazil)

Foram comparados a biomassa, a composição química e o valor nutritivo da macrófita aquática emersa S. alterniflora em um rio impactado por descargas de efluentes domésticos (Rio Guaú) e em um rio bem conservado (Rio Itanhaém). Amostras de S. alterniflora, água e sedimento foram coletadas nos dois rios, em novembro de 2001. O rio Guaú apresentou as maiores concentrações de N-Total e P-Total na água (415 e 674 µg.L-1, respectivamente) e sedimento (0,25 e 0,20% de Massa Seca, respectivamente), em relação a água (NT = 105 µg.L-1; PT= 20 µg.L-1) e sedimento (NT = 0,12% MS; PT = 0,05% MS) do rio Itanhaém. A biomassa aérea (316 g MS.m-2) e subterrânea (425 g MS.m-2) de S. alterniflora no rio Guaú foram significativamente maiores do que no rio Itanhaém (146 e 115 g MS.m-2). Além disto, os valores de NT, proteínas, PT, lipídios e carboidratos solúveis foram significativamente maiores na biomassa de S. alterniflora no rio Guaú. Por outro lado, a fração de parede celular e os teores de polifenóis foram maiores na biomassa de S. alterniflora no rio Itanhaém. Concluiu-se que o lançamento de efluentes domésticos em corpos d'água pode aumentar a biomassa e alterar a composição química de S. alterniflora. A maior disponibilidade de N e P no rio Guaú, provavelmente, é a causa dos maiores valores de biomassa, NT, PT, lipídeos e carboidratos solúveis em S. alterniflora neste rio.