Investigation of the regulation mechanisms for bioplastics production from industrial residues

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Compact ion-source based on superionic rubidium silver iodide (RbAg4I5) solid electrolyte

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Física

Caracterização preliminar da bioenergética do efluxo pelo sistema AcrAB-TolC EM Escherichia Coli

A resistência aos antibióticos em bactérias Gram-negativas pode ser aumentada pela extrusão de antibióticos através de sistemas de efluxo. Em Escherichia coli, o principal sistema de efluxo é o AcrAB-TolC o qual tem como principal fonte energética a força proto-motriz. Este trabalho pretendeu estudar alguns aspectos essenciais da bioenergética na actividade de efluxo de E. coli usando três estirpes bem caracterizadas genotipica e fenotipicamente. Foi utilizado um método fluorimétrico semi-automático no qual a fluorescência do fluorocromo brometo de etídeo, substrato de bombas de efluxo foi seguida, permitindo a medição em tempo real da actividade de efluxo e acumulação de fluorocromo (inibição do efluxo). A utilização de brometo de etídeo é particularmente vantajosa pois emite baixa fluorescência no exterior da célula bacteriana tornando-se extremamente fluorescente no seu interior. Este método é uma nova aplicação do termociclador em tempo real RotorGeneTM 3000 que permite o cálculo da cinética de transporte reflectindo o balanço entre acumulação de substrato por difusão passiva através da membrana e a sua extrusão/efluxo, proporcionando uma detecção rápida e económica de inibidores de efluxo. Os resultados obtidos mostram, para todas as estirpes, que a GLU e o pH afectam a acumulação e o efluxo do brometo de etídeo. De todos os inibidores de vias biossintéticas testados, o ortovanadato de sódio, foi o que demonstrou maior actividade inibitória, a qual é revertida na presença de GLU. Em conclusão, este estudo mostra que a actividade de efluxo de E. coli depende não só da fosforilação oxidativa por via da força proto-motriz mas também da energia proveniente da hidrólise de ATP pelas ATPases. O ortovanadato de sódio tem potencial para ser um novo inibidor de bombas de efluxo de largo espectro. A tecnologia utilizada neste trabalho demonstrou ser apropriada para a caracterização bioenergética da actividade de bombas de efluxo e permite a selecção de novos inibidores de bombas de efluxo em bactérias.

A longitudinal study on enteropathogenic infections of livestock in Trinidad

A longitudinal study was conducted on selected livestock farms to determine the prevalence of enteropathogens in diarrhoeic and non-diarrhoeic animals. The enteropathogens assayed from faecal samples and rectal swabs were bacteria (Escherichia coli, Campylobacter spp. Salmonella spp. and Yersinia enterocolitica), parasites (coccidia, gastrointestinal nematodes and Cryptosporidium spp.) and viruses (group A rotavirus and parvovirus). The prevalence of the enteropathogens in various animal species was related to age and month of the year. Generally, younger animals presented a higher prevalence of infection by enteropathogens than older animals while most infections occurred between the months of January and April.

Supercomplexes of Prokaryotic Aerobic Respiratory Chains-Escherichia coli and Bacillus subtilis supramolecular assemblies

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biochemistry.

Constraint-based modelling of mixed microbial populations: Application to polyhydroxyalkanoates production

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Química e Bioquímica

Aspectos biológicos e moleculares de amostras uropatogênicas de Escherichia coli isoladas na Cidade do Rio de Janeiro

Amostras uropatogênicas de Escherichia coli isoladas de indivíduos moradores de localidades distintas na Cidade do Rio de Janeiro, foram caracterizadas quanto o sorotipo, propriedades hemolíticas e hemaglutinantes, susceptibilidade a antimicrobianos e perfil isoenzimático. O método molecular empregado associado com a investigação de marcadores de urovirulência, permitiu detectar uma grande diversidade entre os isolados. Entretanto, foi observada uma relação mais estreita entre amostras de Escherichia coli epidemiologicamente relacionadas.

Green synthesis of 2-Oxazoline-based polymers with antimicrobial activity using scCO2

Using a green methodology, 17 different poly(2-oxazolines) were synthesized starting from four different oxazoline monomers. The polymerization reactions were conducted in supercritical carbon dioxide under a cationic ring-opening polymerization (CROP) mechanism using boron trifluoride diethyl etherate as the catalyst. The obtained living polymers were then end-capped with different types of amines, in order to confer them antimicrobial activity. For comparison, four polyoxazolines were end-capped with water, and by their hydrolysis the linear poly(ethyleneimine) (LPEI) was also produced. After functionalization the obtained polymers were isolated, purified and characterized by standard techniques (FT-IR, NMR, MALDI-TOF and GPC). The synthesized poly(2-oxazolines) revealed an unusual intrinsic blue photoluminescence. High concentration of carbonyl groups in the polymer backbone is appointed as a key structural factor for the presence of fluorescence and enlarges polyoxazolines’ potential applications. Microbiological assays were also performed in order to evaluate their antimicrobial profile against gram-positive Staphylococcus aureus NCTC8325-4 and gram-negative Escherichia coli AB1157 strains, two well known and difficult to control pathogens. The minimum inhibitory concentrations (MIC)s and killing rates of three synthesized polymers against both strains were determined. The end-capping with N,N-dimethyldodecylamine of living poly(2- methyl-2-oxazoline) and poly(bisoxazoline) led to materials with higher MIC values but fast killing rates (less than 5 minutes to achieve 100% killing for both bacterial species) than LPEI, a polymer which had a lower MIC value, but took a longer time to kill both E.coli and S.aureus cells. LPEI achieved 100% killing after 45 minutes in contact with E. coli and after 4 hours in contact with S.aureus. Such huge differences in the biocidal behavior of the different polymers can possibly underlie different mechanisms of action. In the future, studies to elucidate the obtained data will be performed to better understand the killing mechanisms of the polymers through the use of microbial cell biology techniques.

Implementação de uma solução open source de Business Intelligence com metodologia Ágil

A importância dos sistemas de data warehousing e business intelligence é cada vez mais pronunciada, no sentido de dotar as organizações com a capacidade de guardar, explorar e produzir informação de valor acrescido para os seus processos de tomada de decisão. Esta realidade é claramente aplicável aos sectores da administração pública portuguesa e, muito em particular, aos organismos com responsabilidades centrais no Ministério da Saúde. No caso dos Serviços Partilhados do Ministério da Saúde (SPMS), que tem como missão prover o SNS de sistemas centrais de business intelligence, o apelo dos seus clientes, para que possam contar com capacidades analíticas nos seus sistemas centrais, tem sido sentido de forma muito acentuada. Todavia, é notório que, tanto os custos, como a complexidade, de grande parte destes projetos têm representado uma séria ameaça à sua adoção e sucesso. Por um lado, a administração pública tem recebido um forte encorajamento para integrar e adotar soluções de natureza open source (modelo de licenciamento gratuito), para os seus projetos de sistemas de informação. Por outro lado, temos vindo a assistir a uma vaga de aceitação generalizada de novas metodologias de desenvolvimento de projetos informáticos, nomeadamente no que diz respeito às metodologias Agéis, que se assumem como mais flexíveis, menos formais e com maior grau de sucesso. No sentido de averiguar da aplicabilidade do open source e das metodologias Ágeis aos sistemas de business intelligence, este trabalho documenta a implementação de um projeto organizacional para a SPMS, com recurso a ferramentas open source de licenciamento gratuito e através de uma metodologia de desenvolvimento de natureza Ágil.

Genetic and functional analysis of the bacillus subtilis BSP1 gam cluster

Mannans (linear mannan, glucomannan, galactomannan and galactoglucomannan) are the major constituents of the hemicellulose fraction in softwoods and show great importance as a renewable resource for fuel or feedstock applications. As complex polysaccharides, mannans can only be degraded through a synergistic action of different mannan-degrading enzymes, mannanases. Microbial mannanases are mainly extracellular enzymes that can act in wide range of pH and temperature, contributing to pulp and paper, pharmaceutical, food and feed, oil and textile successful industrial applications. Knowing and controlling these microbial mannan-degrading enzymes are essential to take advantage of their great biotechnological potential. The genome of the laboratory 168 strain of Bacillus subtilis carries genes gmuA-G dedicated to the degradation and utilization of glucomannan, including an extracellular -mannanase. Recently, the genome sequence of an undomesticated strain of B. subtilis, BSP1, was determined. In BSP1, the gmuA-G operon is maintained, interestingly, however, a second cluster of genes was found (gam cluster), which comprise a second putative extracellular β-mannanase, and most likely specify a system for the degradation and utilization of a different mannan polymer, galactoglucomannan. The genetic organization and function of the gam cluster, and whether its presence in BSP1 strain results in new hemicellulolytic capabilities, compared to those of the laboratory strain, was address in this work. In silico and in vivo mRNA analyses performed in this study revealed that the gam cluster, comprising nine genes, is organized and expressed in at least six different transcriptional units. Furthermore, cloning, expression, and production of Bbsp2923 in Escherichia coli was achieved and preliminary characterization shows that the enzyme is indeed a β-mannanase. Finally, the high hemicellulolytic capacity of the undomesticated B. subtilis BSP1, demonstrated in this work by qualitative analyses, suggests potential to be used in the food and feed industries.

Resistência mediada por efluxo em Escherichia coli: novas estra´tégias terapêuticas utilizando antibióticos e inibidores do efluxo

As bactérias desenvolveram ao longo do tempo, mecanismos que lhes permitem superar os efeitos nocivos causados por uma grande variedade de compostos antimicrobianos. Os sistemas de efluxo e a permeabilidade reduzida da parede celular são dois desses mecanismos. Para se estudar a resistência aos antibióticos mediada por efluxo em Escherichia coli, a influência dos inibidores de efluxo na resistência, os mecanismos de acção desses inibidores, a sua relação com a bioenergética e a competição entre substratos de efluxo, usaram-se duas estirpes de E. coli: a estirpe AG100, com o sistema de efluxo AcrAB-TolC funcional, e a estirpe AG100A, com o sistema AcrAB-TolC inactivo. Os inibidores testados foram a cloropromazina, tioridazina, ortovanadato sódio, arilpiperazina, carbonil cianeto m-clorofenilhidrazona e o verapamil. Estes compostos foram avaliados i) quanto à sua capacidade para inibir o sistema de efluxo AcrAB-TolC, através de um método fluorométrico semi-automático; ii) quanto à capacidade para diminuírem a susceptibilidade de E. coli aos antimicrobianos, através da determinação de concentrações mínimas inibitórias na presença e ausência de inibidores de efluxo; iii) quanto ao seu efeito ao nível da membrana celular, nomeadamente, disrupção do potencial de membrana, por microscopia de fluorescência. Para além disso, estes inibidores foram usados em ensaios de competição entre o brometo de etídio e os antibióticos tetraciclina, ofloxacina e oxacilina. Os resultados demonstraram que todos os compostos estudados foram capazes de diminuir a actividade de efluxo. Os compostos que apresentaram um efeito mais relevante foram a cloropromazina e o ortovanadato sódio. Contrariamente, as arilpiperazinas demonstraram um maior efeito na redução dos valores das concentrações mínimas inibitórias dos antibióticos testados realçando o facto de que o efeito destes compostos tidos como inibidores nem sempre corresponde à inibição real de efluxo. Para além disso, foi possível dividir os inibidores em dois grupos: (i) dependentes da acção da glucose – NMP e VP, e (ii) independentes da acção da glucose – CCCP, CPZ, Na3VO4. Os resultados de microscopia de fluorescência demonstraram que todos os compostos testados possuem um efeito imediato ao nível da produção de energia celular, afectando o potencial de membrana. Por último, os ensaios de competição entre substratos demonstraram a existência de um efeito sinérgico, nomeadamente com tetraciclina e ofloxacina, uma vez que permitiram a retenção de mais brometo de etídeo no interior das células. Os resultados obtidos evidenciam a relação entre a resistência aos antibióticos por efluxo activo em E. coli, em particular pelo sistema AcrAB-TolC, e a sua dependência de energia fornecida pela hidrólise de ATP. Deste modo, podemos concluir que os inibidores de efluxo podem ser potenciais alvos para o desenvolvimento de novas terapias no combate à resistência em E. coli.

Estudo dos fatores de virulência associados à formação de biofilme e agrupamento filogenético em Escherichia coli isoladas de pacientes com cistite

Amostras de Escherichia coli, isoladas de pacientes do sexo feminino com quadro clínico de cistite, foram caracterizadas quanto à presença de fatores de virulência associados à formação de biofilme e ao agrupamento filogenético. Os resultados da reação em cadeia da polimerase demonstraram que todas as amostras foram positivas para o gene fimH (fímbria do tipo1), 91 amostras foram positivas para o gene fliC (flagelina) 50 amostras positivas para o gene papC (fímbria P), 44 amostras positivas para o gene kpsMTII (cápsula) e 36 amostras positivas para o gene flu (antígeno 43). Os resultados dos ensaios de quantificação da formação de biofilme demonstraram que 44 amostras formaram biofilme em microplacas de poliestireno e 56 amostras apresentaram resultado ausente/fraco. Também confirmamos a incidência das amostras de Escherichia coli no grupo filogenético B2 e D.

Prevalência das famílias TEM, SHV e CTX-M de β-lactamases de espectro estendido em Escherichia coli e Klebsiella spp no Hospital Universitário de Santa Maria, Estado do Rio Grande do Sul

Neste estudo estimou-se a distribuição e prevalência de β-lactamases de espectro estendido pertencentes às famílias TEM, SHV e CTX-M entre amostras de Escherichia coli e Klebsiella spp. no Hospital Universitário de Santa Maria, Rio Grande do Sul. Durante 14 meses, 90 microrganismos foram selecionados como prováveis produtores de ESBL. Os isolados foram submetidos a testes fenotípicos confirmatórios para a presença de ESBL. A seguir, os tipos de ESBLs presentes em cada microrganismo foram determinados através da pesquisa dos respectivos genes através da reação em cadeia da polimerase. Empregando-se o método do disco combinado, a presença de ESBLs foi confirmada em 55 (61,1%) amostras; quando o método do duplo disco foi utilizado, 57 (63,3%) amostras foramprodutoras de ESBLs. Com base na PCR, as ESBLs do tipo TEM e SHV foram mais presentes em Klebsiella pneumoniae enquanto que ESBL do tipo CTX-M foram mais presentes em Klebsiella oxytoca.

Novel ready-to-eat mango product using gellan gum as gelling agent: physico-chemical, microbial and sensory characteristics

Este trabalho foi efectuado com o apoio da Universidade de Lisboa, Instituto Superior de Agronomia com o Centro de Engenharia dos Biossistemas (CEER

Late onset sepsis and intestinal bacterial colonization in very low birth weight infants receiving long-term parenteral nutrition

INTRODUCTION: The purpose of this study was to establish the late onset sepsis (LOS) rate of our service, characterize the intestinal microbiota and evaluate a possible association between gut flora and sepsis in surgical infants who were receiving parenteral nutrition (PN). METHODS: Surveillance cultures of the gut were taken at the start of PN and thereafter once a week. Specimens for blood culture were collected based on clinical criteria established by the medical staff. The central venous catheter (CVC) tip was removed under aseptic conditions. Standard laboratory methods were used to identify the microorganisms that grew on cultures of gut, blood and CVC tip. RESULTS: 74 very low birth weight infants were analyzed. All the infants were receiving PN and antibiotics when the gut culture was started. In total, 21 (28.4%) infants experienced 28 episodes of LOS with no identified source. Coagulase negative staphylococci were the most common bacteria identified, both in the intestine (74.2%) and blood (67.8%). All infections occurred in patients who received PN through a central venous catheter. Six infants experienced episodes of microbial translocation. CONCLUSIONS: In this study, LOS was the most frequent episode in neonates receiving parenteral nutrition who had been submitted to surgery; 28.6% of this infection was probably a gut-derived phenomenon and requires novel strategies for prevention.