The genetics of glycosylation in Gram-negative bacteria

In recent years there has been a dramatic increase in reports of glycosylation of proteins in various Gram-negative systems including Neisseria meningitidis, Neisseria gonorrhoeae, Campylobacter jejuni, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Caulobacter crescentus, Aeromonas caviae and Helicobacter pylori. Although this growing list contains many important pathogens (reviewed by Benz and Schmidt [Mol. Microbiol. 45 (2002) 267-276]) and the glycosylations are found on proteins important in pathogenesis such as pili, adhesins and flagella the precise role(s) of the glycosylation of these proteins remains to be determined. Furthermore, the details of the glycosylation biosynthetic process have not been determined in any of these systems. The definition of the precise role of glycosylation and the mechanism of biosynthesis will be facilitated by a detailed understanding of the genes involved. (C) 2002 Federation of European Microbiological Societies. Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Genetic characterization of pilin glycosylation and phase variation in Neisseria meningitidis

Pili of Neisseria meningitidis are a key virulence factor, being the major adhesin of this capsulate organism and contributing to specificity for the human host. Pili are post-translationally modified by addition of either an O-linked trisaccharide, Gal (beta1-4) Gal (alpha1-3) 2,4-diacetamido-2,4,6-trideoxyhexose or an O-linked disaccharide Gal (alpha1,3) GlcNAc. The role of these structures in meningococcal pathogenesis has not been resolved. In previous studies we identified two separate genetic loci, pglA and pglBCD, involved in pilin glycosylation. Putative functions have been allocated to these genes; however, there are not enough genes to account for the complete biosynthesis of the described structures, suggesting additional genes remain to be identified. In addition, it is not known why some strains express the trisaccharide structure and some the disaccharide structure. In order to find additional genes involved in the biosynthesis. of these structures, we used the recently published group A strain Z2491 and group B strain MC58 Neisseria meningitidis genomes and the unfinished Neisseria meningitidis group C strain FAM18 and Neisseria gonorrhoeae strain FA1090 genomes to identify novel genes involved in pilin glycosylation, based on homology to known oligosaccharide biosynthetic genes. We identified a new gene involved in pilin glycosylation designated pglE and examined four additional genes pgIB/B2, pglF, pglG and pglH. A strain survey revealed that pglE and pglF were present in each strain examined. The pglG, pglH and pgIB2 polymorphisms were not found in strain C311#3 but were present in a large number of clinical isolates. Insertional mutations were constructed in pglE and pglF in N. meningitidis strain C311#3, a strain with well-defined lipopolysaccharide (LPS) and pilin-linked glycan structures. Increased gel migration of the pilin subunit molecules of pglE and pglF mutants was observed by Western analysis, indicating truncation of the trisaccharide structure. Antisera specific for the C311#3 trisaccharide failed to react with pilin from these pglE and pglF mutants. GC-MS analysis of the sugar composition of the pglE mutant showed a reduction in galactose compared with C311#3 wild type. Analysis of amino acid sequence homologies has suggested specific roles for pglE and pglF in the biosynthesis of the trisaccharide structure. Further, we present evidence that pglE, which contains heptanucleotide repeats, is responsible for the phase variation between trisaccharide and disaccharide structures in strain C311#3 and other strains. We also present evidence that pglG, pglH and pgIB2 are potentially phase variable.

Recombinant expression of Munc18c in a baculovirus system and interaction with syntaxin4

Two protein families that are critical for vesicle transport are the Syntaxin and Munc18/Sec1. families of proteins. These two molecules form a high affinity complex and play an essential role in vesicle docking and fusion. Munc18c was expressed as an N-terminally His-tagged fusion protein from recombinant baculovirus in Sf9 insect cells. His-tagged Munc18c was purified to homogeneity using both cobalt-chelating affinity chromatography and gel filtration chromatography. With this simple two-step protocol, 3.5 mg of purified Munc18c was obtained from a 1 L culture. Further, the N-terminal His-tag could be removed by thrombin cleavage while the tagged protein was bound to metal affinity resin. Recombinant Munc18c produced in this way is functional, in that it forms a stable complex with the SNARE interacting partner, syntaxin4. Thus we have developed a method for producing and purifying large amounts of functional Munc18c-both tagged and detagged-from a baculovirus expression system. We have also developed a method to purify the Munc18c:syntaxin4 complex. These methods will be employed for future functional and structural studies. Crown copyright (C) 2003 Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

Efeitos dos ácidos húmicos provenientes de aterro sanitário em plantas

O processo de tratamento biológico dos lixiviados de aterros sanitários resulta na geração de grandes quantidades de lodo, caracterizados por conterem altas taxas de matéria orgânica. Por meio do fracionamento químico da matéria orgânica são obtidos os ácidos húmicos (AH), fração de comprovada eficiência sobre o crescimento vegetal, promovendo melhorias no desenvolvimento das plantas. Este trabalho teve como objetivo caracterizar quimicamente os AH extraídos do lodo de lixiviado de aterro sanitário e avaliar os efeitos da aplicação de diferentes doses dos AH por meio de análises biológicas em plantas, visando minimizar os potenciais riscos da utilização do lodo in natura. Por meio de caracterizações químicas, o ácido húmico apresentou elevados teores de carbono e nitrogênio, podendo constituir uma importante fonte de nutrientes para as plantas. Além disso, foram observadas alterações nas taxas de absorção, na bioconcentração e na translocação de alguns nutrientes. Com relação à análise das enzimas antioxidantes, foi possível observar aumento na atividade de algumas enzimas com a aplicação de diferentes doses de AH. Além disto, foram constatadas alterações citogenéticas por meio da análise de células meristemáticas e F1 de Allium cepa. Influências sobre o crescimento da planta também são reportadas, por meio de aumentos expressivos na área radicular e na altura de Zea mays. Em geral, os dados de crescimento revelaram um maior investimento da planta na parte aérea, provavelmente associado com a melhor eficiência do sistema radicular. Além disso, também foram reportadas alterações na espessura da epiderme. Neste contexto, apesar dos benefícios nutricionais e da comprovada atuação dos AH sobre o metabolismo vegetal, os seus efeitos biológicos sobre enzimas do estresse oxidativo e a sua capacidade citotóxica precisam ser melhor investigados. Devido à complexidade do resíduo, a utilização de análises químicas, genéticas, enzimáticas, fisiológicas e anatômicas foi uma importante ferramenta para a avaliação da possível aplicação dos ácidos húmicos em plantas.

Influência da luminosidade na fisiologia e morfoanatomia de jequitibá branco (Cariniana estrellensis (Raddi.) Kuntze) e jequitibá rosa (Cariniana legalis (Mart.) Kuntze)

Cariniana estrellensis (Raddi.) Kuntze e C. legalis (Mart.) Kuntze são arbóreas nativas do Brasil que, além de possuírem alto poder econômico, são objeto de interesse em programas de recuperação de áreas degradadas e em plantios comerciais. A escassez de informações relacionadas ao desempenho ecofisiológico dessas espécies em condições ambientais estressantes dificultam o manejo e conservação das mesmas. Dessa forma, o presente estudo objetivou avaliar a ecofisiologia das espécies em um gradiente de irradiância, por meio de dois experimentos. No experimento 1, plantas de C. estrellensis com 12 meses de idade foram submetidas a quatro tratamentos: 40%, 50%, 70% e 100% de irradiância, durante 104 dias. Ao final desse período foram feitas análises de crescimento, do conteúdo de pigmentos fotossintéticos, de trocas gasosas, da fluorescência da clorofila a, do conteúdo foliar de carboidratos solúveis, das características anatômicas foliares e caulinares e da plasticidade fenotípica da espécie. No experimento 2, plantas de C. estrellensis e C. legalis com 14 meses de idade foram submetidas a dois tratamentos: 30% e 100% de irradiância (sombra e sol, respectivamente), durante 30 dias. Ao final desse período foram feitas análises do estresse oxidativo das espécies, por meio da quantificação da atividade das enzimas catalase e peroxidase do ascorbato e por meio da quantificação do conteúdo foliar de pigmentos fotossintéticos. No experimento 1, em 70% de irradiância, as plantas apresentaram melhor crescimento em altura e diâmetro, maior massa seca de folhas (MSF), de caule (MSC) e de raiz (MSR). Em 70% e 100% de irradiância, as plantas apresentaram folhas menores (AFU) e mais espessas (AFE e MFE) resultando em menor área foliar total (AFT). Nesses tratamentos as plantas também apresentaram menor conteúdo foliar de clorofila a (Chl a) e b (Chl b), porém, maior razão Chl a/b e maior conteúdo de carotenóides, o que implicou em menor razão Chl a/Carot. Taxas fotossintéticas maiores foram encontradas nas plantas em 70% e inibidas em 40% e 50%, em função da baixa irradiância solar, e em 100%, possivelmente pela ocorrência de fotoinibição, como mostraram os parâmetros do fluxo de energia do fotossistema II. De acordo com a análise da fluorescência da clorofila a, em pleno sol, as plantas apresentaram menor densidade de centros de reação ativos (RC/ABS) e maior dissipação de energia (DI0/ABS), culminando com menor desempenho do fotossistema II (PIabs) e desempenho total (PITotal). O conteúdo foliar de carboidratos solúveis foi maior nas plantas em 70%, seguido das plantas em 100% de irradiância, com exceção da glicose, que não variou entre os tratamentos. A maior espessura encontrada nas folhas sob 100% de irradiância foi em função da maior espessura das epidermes adaxial e abaxial e dos parênquimas paliçádico e esponjoso. E o maior diâmetro do caule em 70% de irradiância se deu pela maior espessura do xilema e floema secundários. No experimento 2, as plantas em pleno sol de ambas as espécies também apresentaram menor conteúdo foliar de clorofila a (Chl a) e b (Chl b) e maior razão Chl a/b. No entanto, o conteúdo de carotenóides foi maior, o que implicou em menores razões Chl a/Carot. A atividade da catalase (CAT) variou em função do tempo e da espécie, apresentando uma queda em C. estrellensis aos 16 dias, possivelmente em função de fotoinativação, e um aumento em C. legalis aos 30 dias. Já a atividade da peroxidase do ascorbato (APX) não variou em função do tempo, da espécie ou dos tratamentos. O estudo da plasticidade fenotípica mostrou que C. estrellensis é uma espécie plástica, principalmente em função das variáveis de fotossíntese e trocas gasosas, sendo capaz de sobreviver no gradiente de irradiância testado, o que viabiliza o seu uso em projetos de recuperação de áreas degradadas. E, uma vez que as análises ecofisiológicas mostraram que C. estrellensis e C. legalis apresentaram melhor desempenho em luminosidade moderada, sugere-se que ambas comportaram-se como espécies intermediárias no processo de sucessão florestal. No entanto, uma vez que a concentração de pigmentos foliares e a produção de enzimas antioxidantes inferiram maior susceptibilidade de C. estrellensis à fotoinibição em alta irradiância, sugere-se maior viabilidade do uso de C. legalis em projetos de recuperação de áreas degradas.

Utilização de ultrassom na conservação de suco de laranja : efeito sobre características físico-químicas, enzimáticas, microbiológicas e sensoriais

O consumo de suco de frutas vem aumentando no Brasil. Entre 2002 e 2009 o consumo de sucos, sejam eles concentrados, em pó, sucos ou néctares, aumentou em 21%. Devido ao seu sabor agradável e doce, e ao seu valor nutricional, o suco de laranja é o suco mais comum fabricado pela indústria de processamento de bebidas. Diversos fatores podem afetar a qualidade do suco de laranja. A microbiota típica presente no suco de laranja pode ser proveniente de várias etapas de sua produção. Em relação às enzimas, a pectinametilesterase (PME) é a principal causadora de alterações em suco laranja. A pasteurização e a esterilização comercial são os métodos de conservação mais comuns utilizados para inativar enzimas e micro-organismos, porém podem causar efeitos adversos em relação às características sensoriais (cor, sabor, aroma, e outros) dos produtos. A tecnologia de ultrassom vem sendo estudada recentemente como uma forma de conservar os alimentos sem causar efeitos indesejáveis como os provocados pelos tratamentos térmicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização da tecnologia de ultrassom e de ultrassom aliado a temperaturas brandas, como forma de conservar suco de laranja. Para isto, foram analisadas a contagem de mesófilos totais e bolores e leveduras, a atividade da pectinametilesterase, o teor de vitamina C, a cor, o pH, o teor de sólidos solúveis e a estabilidade em relação à turbidez. Ainda, avaliou-se a aceitação sensorial de suco de laranja submetido à termossonicação. Os resultados foram comparados com os obtidos para o suco natural e o suco pasteurizado. Utilizou-se um ultrassom de 40 kHz, associado às temperaturas de 25 ºC, 30 ºC, 40 ºC, 50 ºC e 60 ºC durante 10 minutos. Os tratamentos utilizando ultrassom a 50 ºC e 60 ºC foram capazes de reduzir a contagem de bolores e leveduras e de mesófilos totais, apresentando uma redução de 3 ciclos logarítmicos. Resultado similar foi encontrado quando realizado o tratamento térmico a 90 ºC por 30 segundos. Observou-se que a aplicação da termossonicação permitiu uma redução significativa na atividade de PME e uma menor perda de vitamina C. O tratamento que apresentou melhor redução na atividade de PME foi utilizando ultrassom 40 kHz com temperatura de 60 ºC. Em relação ao ácido ascórbico, quanto menor a temperatura utilizada em conjunto com a sonicação, menor foi a perda deste composto. O teor de sólidos solúveis, o pH e a cor do suco não foram alterados ao longo do processamento. Avaliando a aceitabilidade do suco, verificou-se que a cor não foi influenciada por nenhum tratamento. Em relação ao aroma, sabor e aceitação global o suco submetido a termossonicação obteve aceitação sensorial superior à encontrada para o suco pasteurizado. Concluiu-se então que a utilização da termossonicação como uma forma de conservação para suco de laranja é viável.