Biodegradation of acrylamide by acrylamidase from Stenotrophomonas acidaminiphila MSU12 and analysis of degradation products by MALDI-TOF and HPLC

The present study examines an improved detoxification and rapid biological degradation of toxic pollutant acrylamide using a bacterium. The acrylamide degrading bacterium was isolated from the soil followed by its screening to know the acrylamide degrading capability. The minimal medium containing acrylamide (30 mM) served as a sole source of carbon and nitrogen for their active growth. The optimization of three different factors was analyzed by using Response Surface Methodology (RSM). The bacteria actively degraded the acrylamide at a temperature of 32 degrees C, with a maximum growth at 30 mM substrate (acrylamide) concentration at a pH of 7.2. The acrylamidase activity and degradation of acrylamide was determined by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization Time of Flight mass spectrometer (MALDI-TOF). Based on 168 rRNA analysis the selected strain was identified as Gram negative bacilli Stenotrophomonas acidaminiphila MSU12. The acrylamidase was isolated from bacterial extract and was purified by HPLC, whose mass spectrum showed a molecular mass of 38 kDa. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A sleep-inducing peptide from the venom of the Indian cone snail Conus araneosus

The marine snail Conus araneosus has unusual significance due to its confined distribution to coastal regions of southeast India and Sri Lanka. Due to its relative scarceness, this species has been poorly studied. In this work, we characterized the venom of C. araneosus to identify new venom peptides. We identified 14 novel compounds. We determined amino acid sequences from chemically-modified and unmodified crude venom using liquid chromatography-electrospray ionization mass spectrometry and matrix assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry. Ten sequences showed six Cys residues arranged in a pattern that is most commonly associated with the M-superfamily of conotoxins. Four other sequences had four Cys residues in a pattern that is most commonly associated with the T-superfamily of conotoxins. The post-translationally modified residue (pyroglutamate) was determined at the N-terminus of two sequences, ar3h and ar3i respectively. In addition, two sequences, ar3g and ar3h were C-terminally amidated. At a dose of 2 nmol, peptide ar3j elicited sleep when injected intraperitoneally into mice. To our knowledge, this is the first report of a peptide from a molluscivorous cone snail with sleep-inducing effects in mice. The novel peptides characterized herein extend the repertoire of unique peptides derived from cone snails and may add value to the therapeutic promise of conotoxins. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mass spectrometry based characterization of Hb Beckman variant in a falsely elevated HbA(1c) sample

Glycated hemoglobin (HbA(1c)) is a `gold standard' biomarker for assessing the glycemic index of an individual. HbA(1c) is formed due to nonenzymatic glycosylation at N-terminal valine residue of the P-globin chain. Cation exchange based high performance liquid chromatography (CE HPLC) is mostly used to quantify HbA(1c), in blood sample. A few genetic variants of hemoglobin and post-translationally modified variants of hemoglobin interfere with CE HPLC-based quantification,. resulting in its false positive estimation. Using mass spectrometry, we analyzed a blood sample with abnormally high HbA(1c) (52.1%) in the CE HPLC method. The observed HbA(1c) did not corroborate the blood glucose level of the patient. A mass spectrometry based bottom up proteomics approach, intact globin chain mass analysis, and chemical modification of the proteolytic peptides identified the presence of Hb Beckman, a genetic variant of hemoglobin, in the experimental sample. A similar surface area to charge ratio between HbA(1c) and Hb Beckman might have resulted in the coelution of the variant with HbA(1c) in CE HPLC. Therefore, in the screening of diabetes mellitus through the estimation of HbA(1c), it is important to look for genetic variants of hemoglobin in samples that show abnormally high glycemic index, and HbA(1c) must be estimated using an alternative method. (C) 2015 Elsevier Inc. All rights reserved.

Luffa acutangula agglutinin: Primary structure determination and identification of a tryptophan residue involved in its carbohydrate-binding activity using mass spectrometry

A lectin from phloem exudates of Luffa acutangula (ridge gourd) was purified on chitin affinity chromatography and characterized for its amino acid sequence and to study the role of tryptophan in its activity. The purified lectin was subjected to various proteolytic digestions, and the resulting peptides were analyzed by liquid chromatography coupled electrospray ionization ion trap mass spectrometer. The peptide precursor ions were fragmented by collision-induced dissociation or electron transfer dissociation experiments, and a manual interpretation of MS/MS was performed to deduce amino acid sequence. This gave rise to almost complete sequence coverage of the lectin which showed high-sequence similarity with deduced sequences of phloem lectins present in the database. Chemical modification of lysine, tyrosine, histidine, arginine, aspartic acid, and glutamic acid residues did not inhibit the hemagglutinating activity. However, the modification of tryptophan residues using N-bromosuccinimide showed the loss of hemagglutinating activity. Additionally, the mapping of tryptophan residues was performed to determine the extent and number of residues modified, which revealed that six residues per molecule were oxidized suggesting their accessibility. The retention of the lectin activity was seen when the modifications were performed in the presence of chitooligosaccharides due to protection of a tryptophan residue (W-102) in the protein. These studies taken together have led to the identification of a particular tryptophan residue (W-102) in the activity of the lectin. (c) 2015 IUBMB Life, 67(12):943-953, 2015

Quantitative RNA-seq analysis of the campylobacter jejuni transcriptome

Campylobacter jejuni is the most common bacterial cause of foodborne disease in the developed world. Its general physiology and biochemistry, as well as the mechanisms enabling it to colonize and cause disease in various hosts, are not well understood, and new approaches are required to understand its basic biology. High-throughput sequencing technologies provide unprecedented opportunities for functional genomic research. Recent studies have shown that direct Illumina sequencing of cDNA (RNA-seq) is a useful technique for the quantitative and qualitative examination of transcriptomes. In this study we report RNA-seq analyses of the transcriptomes of C. jejuni (NCTC11168) and its rpoN mutant. This has allowed the identification of hitherto unknown transcriptional units, and further defines the regulon that is dependent on rpoN for expression. The analysis of the NCTC11168 transcriptome was supplemented by additional proteomic analysis using liquid chromatography-MS. The transcriptomic and proteomic datasets represent an important resource for the Campylobacter research community. © 2011 SGM.

Determination of drugs used in combined cardiovascular therapy

Cardiovascular diseases are nowadays the first cause of mortality worldwide, causing around the 30% of global deaths each year. The risk of suffering from cardiovascular illnesses is strongly related to some factors such as hypertension, high cholesterol levels, diabetes, obesity The combination of these different risk factors is known as metabolic syndrome and it is considered a pandemic due to the high prevalence worldwide. The pathology of the disorders implies a combined cardiovascular therapy with drugs which have different targets and mechanisms of action, to regulate each factor separately. The simultaneous analysis of these drugs turns interesting but it is a complex task since the determination of multiple substances with different physicochemical properties and physiological behavior is always a challenge for the analytical chemist. The complexity of the biological matrices and the difference in the expected concentrations of some analytes require the development of extremely sensitive and selective determination methods. The aim of this work is to fill the gap existing in this field of the drug analysis, developing analytical methods capable of quantifying the different drugs prescribed in combined cardiovascular therapy simultaneously. Liquid chromatography andem mass spectrometry (LCMS/MS) has been the technique of choice throughout the main part of this work, due to the high sensitivity and selectivity requirements.

Aplicação da calibração multivariada de ordem superior na resolução de espectros de fluorescência molecular para a quantificação de levofloxacino

Levofloxacino é uma fluorquinolona sintética de 3 geração. É eficaz contra uma variedade de infecções, incluindo o trato respiratório superior e inferior, trato urinário, obstétrico, ginecológico, e infecções dermatológicas. Com o objetivo de quantificar o levofloxacino em medicamentos e amostras de pacientes saudáveis e ter a resolução de seu espectro, foram realizados estudos preliminares em medicamento utilizando espectrofluorescência molecular com concentrações na faixa de 28,8 108 ng/mL e cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) na faixa de concentração de 2,9 10,8 g/mL; e também quantificação em urina de paciente em tratamento com o medicamento, usando os dois métodos citados. Após isso, foram feitos estudos conclusivos utilizando espectrofluorescência molecular e os métodos univariado e PLS para determinação de levofloxacino na faixa de concentração de 0 250 ng/mL e PARAFAC combinado com o método da adição de padrão, para quantificação de levofloxacino em urina de paciente saudável, na faixa de concentração de 0 150 ng/mL, com diluição da amostra em três níveis (100 x, 500 x e 1000x). O método de ordem zero se mostrou mais eficiente na determinação de levofloxacino em medicamento que o de primeira ordem, seus desvios padrão foram 2,0% e 7,9%, respectivamente. Já o PARAFAC com o método de adição de padrão apresentou melhores resultados com a urina, pois possibilitou a quantificação do antibiótico em uma amostra complexa, de forma mais precisa e exata com o aumento da diluição da urina, sem necessidade de tratamento prévio.

Oxidation of Volatile Organic Compounds in Aqueous Solution and at the Air-water Interface of Aqueous Microdroplets

Isoprene (ISO),the most abundant non-methane VOC, is the major contributor to secondary organic aerosols (SOA) formation. The mechanisms involved in such transformation, however, are not fully understood. Current mechanisms, which are based on the oxidation of ISO in the gas-phase, underestimate SOA yields. The heightened awareness that ISO is only partially processed in the gas-phase has turned attention to heterogeneous processes as alternative pathways toward SOA.

During my research project, I investigated the photochemical oxidation of isoprene in bulk water. Below, I will report on the λ > 305 nm photolysis of H₂O₂ in dilute ISO solutions. This process yields C₁₀H₁₅OH species as primary products, whose formation both requires and is inhibited by O₂. Several isomers of C₁₀H₁₅OH were resolved by reverse-phase high-performance liquid chromatography and detected as MH⁺ (m/z = 153) and MH⁺-18 (m/z = 135) signals by electrospray ionization mass spectrometry. This finding is consistent with the addition of ·OH to ISO, followed by HO-ISO· reactions with ISO (in competition with O₂) leading to second generation HO(ISO)₂· radicals that terminate as C₁₀H₁₅OH via β-H abstraction by O₂.

It is not generally realized that chemistry on the surface of water cannot be deduced, extrapolated or translated to those in bulk gas and liquid phases. The water density drops a thousand-fold within a few Angstroms through the gas-liquid interfacial region and therefore hydrophobic VOCs such as ISO will likely remain in these relatively 'dry' interfacial water layers rather than proceed into bulk water. In previous experiments from our laboratory, it was found that gas-phase olefins can be protonated on the surface of pH < 4 water. This phenomenon increases the residence time of gases at the interface, an event that makes them increasingly susceptible to interaction with gaseous atmospheric oxidants such as ozone and hydroxyl radicals.

In order to test this hypothesis, I carried out experiments in which ISO(g) collides with the surface of aqueous microdroplets of various compositions. Herein I report that ISO(g) is oxidized into soluble species via Fenton chemistry on the surface of aqueous Fe(II)Cl₂ solutions simultaneously exposed to H₂O₂(g). Monomer and oligomeric species (ISO)1-8H⁺ were detected via online electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) on the surface of pH ~ 2 water, and were then oxidized into a suite of products whose combined yields exceed ~ 5% of (ISO)1-8H⁺. MS/MS analysis revealed that products mainly consisted of alcohols, ketones, epoxides and acids. Our experiments demonstrated that olefins in ambient air may be oxidized upon impact on the surface of Fe-containing aqueous acidic media, such as those of typical to tropospheric aerosols.

Related experiments involving the reaction of ISO(g) with ·OH radicals from the photolysis of dissolved H₂O₂ were also carried out to test the surface oxidation of ISO(g) by photolyzing H₂O₂(aq) at 266 nm at various pH. The products were analyzed via online electrospray ionization mass spectrometry. Similar to our Fenton experiments, we detected (ISO)1-7H⁺ at pH < 4, and new m/z⁺ = 271 and m/z^- = 76 products at pH > 5.

Avaliação do potencial anti-inflamatório agudo e crônico e imunossupressor do extrato etanólico de Pterodon polygalaeflorus através de estudos in vivo e in vitro

O gênero Pterodon pertence à família das Papilonaceas e inclui cinco espécies nativas do Brasil: P. pubescens Benth., P. emarginatus Vog., P. apparicioi Pedersoli e P. abruptus Benth., sendo a espécie objeto deste estudo a P. polygalaeflorus Benth.. Seus frutos são livremente comercializados em mercados da flora medicinal e utilizados pela medicina popular devido a propriedades anti-reumática, analgésica, antiinflamatória, dentre outros efeitos associados a esses frutos. O principal uso popular está relacionado ao efeito antiartrítico que parece se encontrar na fração oleosa do fruto. O objetivo deste trabalho foi avaliar o extrato etanólico de Pterodon polygalaeflorus (EEPpg) quanto ao seu potencial antiinflamatório crônico através do modelo de artrite induzida por colágeno (CIA) e seu efeito sobre os linfócitos in vitro, bem como sobre a expansão de células MAC-1+ induzida por adjuvante completo de Freund (AFC). A caracterização química do EEPpg foi realizada por cromatografia em camada delgada (TLC), cromatografia líquida de alta performance (HPLC) e cromatografia gasosa acoplada a espectrômetro de massa (GC-MS), através dos quais uma gama de compostos, incluindo terpenóides de polaridades variadas e flavonóides, foram observados. No modelo de CIA, o EEPpg reduziu significativamente parâmetros associados ao desenvolvimento e progressão da doença e à severidade da doença , inibindo em até 99% o seu desenvolvimento e levando a ausência de sinais clínicos evidentes após tratamento com as menores doses do extrato (0,01 mg/kg e 0,001 mg/kg). O tratamento com EEPpg também reduziu características histopatológicas típicas de articulações de animais com CIA, que também são observadas na artrite reumatóide. O EEPpg reduziu significativamente o peso dos linfonodos dos camundongos, bem como o número absoluto de segmentados, monócitos e linfócitos no sangue. In vitro, O EEPpg mostrou uma atividade anti-proliferativa dos esplenócitos estimulados com concanavalina A (Con A) ou lipopolissacarídeo (LPS) analisada através do ensaio de redução do sal de tetrazólio MTT, corroborada pelo seu efeito sobre o ciclo celular de linfócitos estimulados com Con A, onde o EEPpg nas concentrações de 5, 10 e 20 μg/mL reduziu significativamente, de maneira concentração-dependente, o número de células nas fases S+G2/M e aumentou na fase G0/G1 do ciclo celular. O efeito anti-proliferativo do EEPpg parece também estar associado ao aumento da apoptose dos linfócitos após estimulação com Con A, com aumento estatisticamente significativo no percentual de células mortas por apoptose nas maiores concentrações . O EEPpg inibiu a expansão de células Mac-1+ induzida por AFC no baço, porém não no peritônio. Esse resultado sugere um efeito inibidor do EEPpg sobre a migração celular para as articulações artríticas. Esses resultados contribuem para a validação do uso popular de P. polygalaeflorus contra doenças relacionadas a processos inflamatórios e imunes, sobretudo na artrite reumatóide, antes nunca demonstrado.

Biodegradação dos óleos e sua relação com as fácies sedimentares da região do Anhembi

Este trabalho consistiu em aprimorar o entendimento da rota de migração do óleo no reservatório e verificar a possibilidade de variação da intensidade da biodegradação com as heterogeneidades existentes. Foram utilizadas como base para a dissertação sete amostras coletadas na bacia sedimentar do Paraná, no arenito asfáltico do Anhembi, afloramento da Fazenda Betumita. A Fazenda Betumita é considerada a ocorrência mais expressiva de óleo na região do alto estrutural do Anhembi, apresentando a maior acumulação de arenito asfáltico na borda leste da Bacia do Paraná. A ocorrência dos arenitos asfálticos na área de estudo é predominantemente por arenitos da Formação Pirambóia. Estes arenitos foram preenchidos por hidrocarbonetos relacionados ao sistema Irati-Pirambóia e são caracterizados como imaturo, devido ausência de n-alcanos e abundância de esteranos e terpanos. As amostras coletadas foram analisadas através da cromatografia líquida e gasosa e correlacionadas com a descrição das fácies do afloramento. A biodegradação do óleo apresentou a tendência de aumentar do topo para a base do afloramento, local caracterizado por fácies subaquosas, onde se encontra o contato óleo/água, propício para o crescimento dos microorganismos degradadoras de óleo. Na fácie de interduna, a biodegradação foi menor, pois este ambiente é caracterizado por partículas argilo-minerais e menores permo-porosidade, não propício para o crescimento de microorganismos capazes de degradar o óleo. Foi observada a presença de diasteranos e 25-norhopanos nas amostras coletadas, indicando que o óleo do afloramento está severamente biodegradado. Os esteranos apresentaram maior biodegradação na base do afloramento onde está o contato óleo/água e maior reposição de oxigênio pela infiltração de água meteórica, tornando-se ambiente propício para crescimento das bactérias aeróbicas tendendo a degradar preferencialmente os esteranos. Entretanto os hopanos apresentaram maior biodegradação no topo do afloramento, local com condições propícias para o crescimento das bactérias anaeróbicas, que tenderam a degradar preferencialmente os hopanos. As informações adquiridas nesta pesquisa são de grande relevância para o conhecimento na exploração do petróleo, pois geralmente esses conhecimentos não estão disponíveis nos dados de subsuperfície. Este trabalho servirá de parâmetro para o planejamento da produção e recuperação secundária e terciária de reservatórios com fácies sedimentares semelhantes da área estudada.

Recent progress in the identification and determination of freshwater phytoplankton in the natural environment

The biomass of the phytoplankton and its composition is one of the most important factors in water quality control. Determination of the phytoplankton assemblage is usually done by microscopic analysis (Utermöhl's method). Quantitative estimations of the biovolume, by cell counting and cell size measurements, are time-consuming and normally are not done in routine water quality control. Several alternatives have been tried: computer-based image analysis, spectral fluorescence signatures, flow cytometry and pigment fingerprinting aided by high performance liquid chromatography (HPLC). The latter method is based on the fact that each major algal group of taxa contains a specific carotenoid which can be used for identification and relative quantification of the taxa in the total assemblage. This article gives a brief comparative introduction to the different techniques available and presents some recent results obtained by HPLC-based pigment fingerprinting, applied to three lakes of different trophic status. The results show that this technique yields reliable results from different lake types and is a powerful tool for studying the distribution pattern of the phytoplankton community in relation to water depth. However, some restrictions should be taken into account for the interpretation of routine data.

LC-MS based methods for phytosterols determination in oenological matrices. Targeted metabolomic study of Rioja grape varieties

221 p.+ anexos

Desenvolvimento de metodologia para a determinação de aflatoxinas em amostras de amendoim usando espectrofluorimetria e análise dos fatores paralelos (PARAFAC)

Desenvolvimento de metodologia para a determinação de aflatoxinas em amostras de amendoim usando espectrofluorimetria e análise dos fatores paralelos (PARAFAC). 2012. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro , Rio de Janeiro, 2012. Neste trabalho de pesquisa são descritos dois estudos de caso que se baseiam na determinação de aflatoxinas B1, B2, G1 e G2 em amostras de amendoim, utilizando a técnica de espectroscopia de fluorescência molecular. O primeiro estudo tem o objetivo de avaliar a metodologia empregada para a quantificação de aflatoxinas totais em amendoins, utilizando o método clássico de validação fazendo-se o uso da calibração univariada. Os principais parâmetros de desempenho foram avaliados visando certificar a possibilidade de implementação desta metodologia em laboratórios. O segundo estudo está focado na separação e quantificação destas aflatoxinas com a aplicação combinada da espectrofluorimetria e de um método quimiométrico de segunda ordem (PARAFAC) utilizando a calibração multivariada. Esta técnica pode ser empregada como uma alternativa viável para a determinação de aflatoxinas B1, B2, G1 e G2 isoladamente, tradicionalmente é feito por cromatografia líquida de alta eficiência com detector de fluorescência. Porém, como estes analitos apresentam uma larga faixa de sobreposição espectral e as aflatoxinas (B1 e G1) possuem intensidade de sinal de fluorescência bem abaixo das demais, a separação e quantificação das quatro aflatoxinas foi inviável. O estudo foi retomado com a utilização das aflatoxinas B2 e G2 e os resultados alcançados foram satisfatórios. O método utilizado para a quantificação de aflatoxinas totais apresentou bons resultados, mostrando-se como uma importante ferramenta para a determinação destes analitos. Alem disso, comtempla perfeitamente o que é requerido pela legislação brasileira para a análise de aflatoxinas B1, B2, G1 e G2, que tem como exigência em laudos finais de análise a declaração do somatório, em g/kg, destas aflatoxinas, ou seja, sem a necessidade de quantifica-las separadamente

Estudo do impacto do descarte dos comprimidos de captopril no meio ambiente

O Captopril é um dos medicamentos anti-hipertensivos mais consumidos no Brasil. Constitui-se em um pó cristalino, branco ou levemente amarelado, com leve odor característico de sulfeto, facilmente solúvel em água, etanol, clorofórmio e metanol. Em soluções aquosas, o captopril sofre reação de oxidação, formando em quantidade crescente como produto de degradação o dímero dissulfeto de captopril. Além disso, no período de 24 horas, mais de 95% da dose absorvida é eliminada pela urina, sendo 40 a 50% na forma inalterada, e o restante na forma do dímero dissulfeto de captopril e de outros metabólitos, os quais são encaminhados para o esgoto, podendo assim atingir os corpos dágua. O presente trabalho foi planejado de maneira a estudar o impacto e o comportamento do medicamento e do seu produto de degradação em águas ambientais. Para isso, foi feita a validação do método analítico escolhido, cromatografia líquida de alta eficiência, que foi a ferramenta adequada para garantir a confiabilidade dos dados analíticos do método. Foi monitorada também a estabilidade do fármaco na forma de comprimidos e em solução aquosa, ao longo de 144 dias. Os resultados mostraram que quando os comprimidos de captopril são armazenados em sua embalagem original, nesse caso blister, a uma temperatura controlada igual a 40o C e umidade controlada igual a 75 %, eles permaneceram estáveis. A concentração de captopril apresentou uma média igual a 97,4 %. Por outro lado, quando diluído e armazenado nas mesmas condições de temperatura e umidade citadas anteriormente para a obtenção de uma solução aquosa na concentração igual a 1 mg/mL, a substância captopril chegou a variar de 95,7% a 68,5%. Já o seu produto de degradação, dissulfeto de captopril, atingiu um aumento na concentração de 1,7 para 31,1%, ambos em 144 dias

Avaliação de carbonilas na atmosfera interior e exterior de salas de aula de escolas públicas

Compostos carbonílicos representam uma das principais classes de poluentes atmosféricos e são frequentemente reportados em estudos de poluição atmosférica de interiores. São emitidos para a atmosfera a partir de uma variedade de fontes naturais e antropogênicas. Em projeto empreendido em 2011 pela Secretaria de Estado de Educação do Estado do Rio de Janeiro,foi implementada a climatização em todas as salas de aula de todas as escolas da rede pública estadual. A escala de exposição de ocupantes à climatização, em salas de aula, não apresenta precedentes em nosso estado e representa uma tendência de todo o país. Como é um projeto recente, não há dados a respeito da qualidade do ar interior nesses ambientes e, portanto, das consequências na saúde dos ocupantes. Os procedimentos foram baseados na metodologia TO-11A da U.S.EPA. A técnica de amostragem foi por via seca com reação química, empregando-se cartuchos de sílica revestidos de octadecil (SiO2-C18) impregnados com 2,4-dinitrofenilhidrazina. As carbonilas foram analisados através de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com detecção por UV. Foram encontradas concentrações de formaldeído na faixa de 3,59 a 26,62 μg m-3 (interior) e 0,74 a 23,47 μg m-3 (exterior), acetaldeído na faixa de 0,19 a 259,47 μg m-3 (interior) e 1,19 a 127,51 μg m-3 (exterior), acetona+acroleína na faixa de 0,00 a 48,45 μg m-3 (interior) e 0,00 a 37,00 μg m-3 (exterior). Os valores encontrados geralmente não ultrapassaram os limites determinados por organismos internacionais