Karyological, biochemical, and physiological aspects of Callophysus macropterus (Siluriformes, Pimelodidae) from the Solimões and Negro Rivers (Central Amazon)

Karyological characteristics, i.e., diploid number, chromosome morphology and nucleolus organizer regions (NORs), biochemical characteristics, i.e., electrophoretic analysis of blood hemoglobin and the tissue enzymes lactate dehydrogenase (LDH), malate dehydrogenase (MDH), alcohol dehydrogenase (ADH), and phosphoglucose isomerase (PGI), and physiological characteristics, i.e., relative concentration of hemoglobin and intraerythrocytic concentrations of organic phosphates were analyzed for the species Callophysus macropterus collected from Marchantaria Island (white water system - Solimões River) and Anavilhanas Archipelago (black water system - Negro River). Karyological and biochemical data did not reveal significant differences between specimens collected at the two sites. However, the relative distribution of hemoglobin bands I and III (I = 16.33 ± 1.05 and III = 37.20 ± 1.32 for Marchantaria specimens and I = 6.33 ± 1.32 and III = 48.05 ± 1.55 for Anavilhanas specimens) and levels of intraerythrocytic GTP (1.32 ± 0.16 and 2.76 ± 0.18 for Marchantaria and Anavilhanas specimens, respectively), but not ATP or total phosphate, were significantly different, indicating a physiological adaptation to the environmental conditions of these habitats. It is suggested that C. macropterus specimens from the two collecting sites belong to a single population, and that they adjusted some physiological characteristics to adapt to local environmental conditions.

Microencapsulation and tissue engineering as an alternative treatment of diabetes

In the 70's, pancreatic islet transplantation arose as an attractive alternative to restore normoglycemia; however, the scarcity of donors and difficulties with allotransplants, even under immunosuppressive treatment, greatly hampered the use of this alternative. Several materials and devices have been developed to circumvent the problem of islet rejection by the recipient, but, so far, none has proved to be totally effective. A major barrier to transpose is the highly organized islet architecture and its physical and chemical setting in the pancreatic parenchyma. In order to tackle this problem, we assembled a multidisciplinary team that has been working towards setting up the Human Pancreatic Islets Unit at the Chemistry Institute of the University of São Paulo, to collect and process pancreas from human donors, upon consent, in order to produce purified, viable and functional islets to be used in transplants. Collaboration with the private enterprise has allowed access to the latest developed biomaterials for islet encapsulation and immunoisolation. Reasoning that the natural islet microenvironment should be mimicked for optimum viability and function, we set out to isolate extracellular matrix components from human pancreas, not only for analytical purposes, but also to be used as supplementary components of encapsulating materials. A protocol was designed to routinely culture different pancreatic tissues (islets, parenchyma and ducts) in the presence of several pancreatic extracellular matrix components and peptide growth factors to enrich the beta cell population in vitro before transplantation into patients. In addition to representing a therapeutic promise, this initiative is an example of productive partnership between the medical and scientific sectors of the university and private enterprises.

Newborn screening for biotinidase deficiency in Brazil: biochemical and molecular characterizations

Biotinidase deficiency is an inherited metabolic disorder characterized by neurological and cutaneous symptoms. Fortunately, it can be treated and the symptoms prevented by oral administration of the vitamin biotin. Using dried blood-soaked filter paper cards, biotinidase activity was determined in the sera of 225,136 newborns in Brazil. Mutation analysis performed on DNA from 21 babies with low serum biotinidase activity confirmed that 3 had profound biotinidase deficiency (less than 10% of mean normal sera biotinidase activity), 10 had partial biotinidase deficiency (10 to 30% of mean normal serum activity), 1 was homozygous for partial biotinidase deficiency, 4 were heterozygous for either profound or partial deficiency, and 3 were normal. Variability in serum enzyme activities and discrepancies with mutation analyses were probably due to inappropriate handling and storage of samples sent to the laboratory. Obtaining an appropriate control serum at the same time as that of the suspected child will undoubtedly decrease the false-positive rate (0.09%). Mutation analysis can be used to confirm the genotype of these children. The estimated incidence of biotinidase deficiency in Brazil is about 1 in 9,000, higher than in most other countries. Screening and treatment of biotinidase deficiency are effective and warranted. These results strongly suggest that biotinidase deficiency should be included in the newborn mass screening program of Brazil.

Investigation of the effects of peppermint (Mentha piperita) on the biochemical and anthropometric profile of university students

The hypolipidemic effects of several medicinal plants have already been demonstrated, but many plants commonly used to treat diseases still need to be studied. Peppermint (Mentha piperita) is widely consumed by the population for different purposes, but not for the treatment of dyslipidemias. The objective of this study was to examine the effects of this plant on human biochemical and anthropometric profiles and blood pressure, based on the administration of peppermint juice twice daily for 30 days. Blood samples were collected before and after the treatment in order to determine the glycemic and lipid profiles, and the Body Mass Index (BMI) analysis was performed. Results indicated that 41.5% of the subjects showed a reduction in glycemia, 66.9% in total cholesterol levels, 58.5% in triacylglycerides, 52.3% in LDL-c (low-density lipoproteins) indices, 70% in GOT (glutamic-oxaloacetic transaminase) levels, 74.5% in GPT (glutamic-pyruvic transaminase) levels, and that 52% presented an increase in HDL-c (high-density lipoprotein cholesterol) indices. Also, 52.5% showed a decrease in blood pressure and 48.7% in BMI. The use of peppermint by humans can be considered beneficial in the prevention and treatment of risk factors of chronic degenerative diseases.

Chemical, biochemical, and microbiological aspects of chitosan quaternary salt as active coating on sliced apples

The biocompatibility of chitosan and chitosan quaternary salt coatings was evaluated for use as edible coatings for sliced apple. Measurement of water loss, color change, and fungal growth appearance were monitored as a function of time. A significant brownish effect was observed on chitosan coated slices, varying greatly from L* = 76.5 and Hue angle = 95.9° (t = 0) to L* = 45.3 and Hue angle = 69.8° (t = 3 days), whilst for TMC coated samples the variation was considerable lower (L* = 74.1; Hue angle = 95.0°) to (L* = 67.0; Hue angle = 83.8°) within the same period. The hydrosoluble derivative N,N,N-trimethylchitosan demonstrated good antifungal activity against P. expansum although highly dependent on the polymer properties such as degree of quaternization. The most efficient formulation was that prepared from derivative having a degree of quaternization of 45%, high solubility, and high viscosity. This formulation restrained fungus spreading up to 30%, while for the control it reached almost 80% of the total assessed surfaces during 7 days of storage.

Biochemical and color changes of fresh-cut melon (Cucumis melo L. cv. Galia) treated with UV-C

The importance of minimally processed commodities in the retail groceries of most developed countries has been rising continuously during the last decades. Cantaloupe melon is used more than any other fruit in fresh-cut processing. Ultraviolet (UV) light has been extensively used to simulate biological stres in plants and for determining resistance mechanisms of plant tissues. In this study the effect of ultraviolet irradiation on some properties of fresh-cut cantalope melon was determined during storage. Freshly cut cantalope melons cubes treated with ultraviolet irradiation at the doses of 1, 2 or 3 min before storage, and then placed in a cold room at 5±1°C temperature and 85-90% RH. Hue angle values of control group is low compared to UV-C treated samples, whereas L values of is high. EL of UV treated samples higher than those of control group. Total soluble solids of fresh-cut melon samples in UC3 treatment increased during storage. The results indicate that UV-C treatments on fresh-cut cantaloupe melon cubes increased total soluble solids independently from water loss.

Biochemical and histological investigations of viral localisation in the hypersensitive reaction of Phaselous vulgaris L. var Pinto to tobacco mosaic virus infection

STOBBS, Lorne,W ABSTRACT Biochemical and Histological Investigations of viral localisation in the hypersensitive reaction of Phaseolus vulgaris L. var Pinto to tobacco mosaic virus infection. The infection of Phaseolus vulgaris L. var Pinto with tobacco mosaic virus (TMV) results in the production of distinct necrotic lesions confining the virus to restricted areas of the leaf surface. Biochemical and histological changes in the leaf tissue as a result of infection have been described. Trace accumulations of fluorescent metabolites, detected prior to lesion expression represent metabolites produced, by the cell in response to virus infection. These substances, are considered to undergo oxidation and in diffusing into adjacent cells, react with cellular constituents causing the death of these cells. Such cellular necrosis in advance of infection effectively limits virus spread. Chromatographic studies on extracts from TMV infected Pinto bean leaf tissue suggests that a number of extra-fluorescent metabolites produced on lesion'expression represent end products of phenolic oxidation r,eactionsoccurring earlier in these cells. Inhibition of phenolic oxidation by ascorbate infiltration or elevated temperature treatment resulted in the absence of extra-fluorescent metabolites and the continued movement of virus in the absence of necrosis. Further studies with i ascorbate infiltration indicated that irreversible necrotic events were determined as early as 12 tci 18 hrs after viral inoculation. Histochemical tests indicated that callose formation was initiated at this time, and occurred in response to necrotisation. Inhibition of necrosis by either ascorbate infiltration or elevated temp8rature treatment resulted in the absence of callose deposition. Scanning electron'micrographs of infected tissue revealed severe epidermal and palisade cell damage. Histochemical tests indicated extensive callose formation in cells bordering the lesion, and suggested the role of callose iTh the blockage of intercellular connections limiting virus movement. The significance of these cellular changes is discussed. ii

Chemical, biochemical, and molecular characterization of a low vindoline Catharanthus roseus mutant.

The Madagascar periwinkle (Catharanthus roseus) is the sole source of the anticancer drug vinblastine, which is formed via the coupling of monoterpenoid indole alkaloids (MIAs) catharanthine and vindoline. A mutant line of C. roseus (M2-1865) with an altered MIA profile was identified in a screen of 4000 M2 lines generated by ethylmethanesulfonate (EMS) chemical mutagenesis. While this line did not accumulate vinblastine due to reduced levels of vindoline within the leaves, significant levels of 2,3-epoxide derivatives of tabersonine accumulated on the leaf surface. Detailed nucleotide, amino acid, and enzyme activity analyses of tabersonine 3-reductase in the M2-1865 line showed that a single amino acid substitution (H189Y) diminished the biochemical activity of T3R by 95%. Genetic crosses showed the phenotype to be recessive, exhibiting standard Mendelian single-gene inheritance. The usefulness of EMS mutagenesis in elucidating MIA biosynthesis is highlighted by the results of this study.

Improvements in Fermentative Hydrogen Production through Physiological Manipulation and Metabolic Engineering

La production biologique d'hydrogène (H2) représente une technologie possible pour la production à grande échelle durable de H2 nécessaire pour l'économie future de l'hydrogène. Cependant, l'obstacle majeur à l'élaboration d'un processus pratique a été la faiblesse des rendements qui sont obtenus, généralement autour de 25%, bien en sous des rendements pouvant être atteints pour la production de biocarburants à partir d'autres processus. L'objectif de cette thèse était de tenter d'améliorer la production d'H2 par la manipulation physiologique et le génie métabolique. Une hypothèse qui a été étudiée était que la production d'H2 pourrait être améliorée et rendue plus économique en utilisant un procédé de fermentation microaérobie sombre car cela pourrait fournir la puissance supplémentaire nécessaire pour une conversion plus complète du substrat et donc une production plus grande d'H2 sans l'aide de l'énergie lumineuse. Les concentrations optimales d’O2 pour la production de H2 microaérobie ont été examinées ainsi que l'impact des sources de carbone et d'azote sur le processus. La recherche présentée ici a démontré la capacité de Rhodobacter capsulatus JP91 hup- (un mutant déficient d’absorption-hydrogénase) de produire de l'H2 sous condition microaérobie sombre avec une limitation dans des quantités d’O2 et d'azote fixé. D'autres travaux devraient être entrepris pour augmenter les rendements d'H2 en utilisant cette technologie. De plus, un processus de photofermentation a été créé pour améliorer le rendement d’H2 à partir du glucose à l'aide de R. capsulatus JP91 hup- soit en mode non renouvelé (batch) et / ou en conditions de culture en continu. Certains défis techniques ont été surmontés en mettant en place des conditions adéquates de fonctionnement pour un rendement accru d'H2. Un rendement maximal de 3,3 mols de H2/ mol de glucose a été trouvé pour les cultures en batch tandis que pour les cultures en continu, il était de 10,3 mols H2/ mol de glucose, beaucoup plus élevé que celui rapporté antérieurement et proche de la valeur maximale théorique de 12 mols H2/ mol de glucose. Dans les cultures en batch l'efficacité maximale de conversion d’énergie lumineuse était de 0,7% alors qu'elle était de 1,34% dans les cultures en continu avec un rendement de conversion maximum de la valeur de chauffage du glucose de 91,14%. Diverses autres approches pour l'augmentation des rendements des processus de photofermentation sont proposées. Les résultats globaux indiquent qu'un processus photofermentatif efficace de production d'H2 à partir du glucose en une seule étape avec des cultures en continu dans des photobioréacteurs pourrait être développé ce qui serait un processus beaucoup plus prometteur que les processus en deux étapes ou avec les co-cultures étudiés antérieurément. En outre, l'expression hétérologue d’hydrogenase a été utilisée comme une stratégie d'ingénierie métabolique afin d'améliorer la production d'H2 par fermentation. La capacité d'exprimer une hydrogénase d'une espèce avec des gènes de maturation d'une autre espèce a été examinée. Une stratégie a démontré que la protéine HydA orpheline de R. rubrum est fonctionnelle et active lorsque co-exprimée chez Escherichia coli avec HydE, HydF et HydG provenant d'organisme différent. La co-expression des gènes [FeFe]-hydrogénase structurels et de maturation dans des micro-organismes qui n'ont pas une [FeFe]-hydrogénase indigène peut entraîner le succès dans l'assemblage et la biosynthèse d'hydrogénase active. Toutefois, d'autres facteurs peuvent être nécessaires pour obtenir des rendements considérablement augmentés en protéines ainsi que l'activité spécifique des hydrogénases recombinantes. Une autre stratégie a consisté à surexprimer une [FeFe]-hydrogénase très active dans une souche hôte de E. coli. L'expression d'une hydrogénase qui peut interagir directement avec le NADPH est souhaitable car cela, plutôt que de la ferrédoxine réduite, est naturellement produit par le métabolisme. Toutefois, la maturation de ce type d'hydrogénase chez E. coli n'a pas été rapportée auparavant. L'opéron hnd (hndA, B, C, D) de Desulfovibrio fructosovorans code pour une [FeFe]-hydrogénase NADP-dépendante, a été exprimé dans différentes souches d’E. coli avec les gènes de maturation hydE, hydF et hydG de Clostridium acetobutylicum. L'activité de l'hydrogénase a été détectée in vitro, donc une NADP-dépendante [FeFe]-hydrogénase multimérique active a été exprimée avec succès chez E. coli pour la première fois. Les recherches futures pourraient conduire à l'expression de cette enzyme chez les souches de E. coli qui produisent plus de NADPH, ouvrant la voie à une augmentation des rendements d'hydrogène via la voie des pentoses phosphates.

Biochemical and functional characterization of the tumor suppressors BRCA1 and BAP1

L’ubiquitination est une modification post-traductionnelle qui joue un rôle majeur dans la régulation d’une multitude de processus cellulaires. Dans cette thèse, je discuterai de la caractérisation de deux protéines, BRCA1 et BAP1, soit deux suppresseurs de tumeurs fonctionnellement reliés. BRCA1, une ubiquitine ligase qui catalyse la liaison de l’ubiquitine à une protéine cible, est mutée dans les cancers du sein et de l'ovaire. Il est bien établi que cette protéine aide à maintenir la stabilité génomique suite à un bris double brin de l’ADN (BDB), et ce, à l’aide d’un mécanisme de réparation bien caractérisé appelé recombinaison homologue. Cependant, les mécanismes de régulation de BRCA1 suite à des stresses génotoxiques n’impliquant pas directement un BDB ne sont pas pleinement élucidés. Nous avons démontré que BRCA1 est régulée par dégradation protéasomale suite à une exposition des cellules à deux agents génotoxiques reconnus pour ne pas directement générer des BDBs, soit les rayons UV, qui provoquent la distorsion de l’hélice d’ADN, et le méthyle méthanesulfonate (MMS), qui entraîne l’alkylation de l’ADN. La dégradation de BRCA1 est réversible et indépendante des kinases associées à la voie des PI3 kinase, soit ATM, ATR et DNA-PK, protéines qui sont rapidement activées par les dommages à l’ADN. Nous proposons que la dégradation de BRCA1 prévienne son recrutement intempestif, ainsi que celui des facteurs qui lui sont associés, à des sites de dommages d’ADN qui ne sont pas des BDBs, et que cette régulation coordonne la réparation de l’ADN. L’enzyme de déubiquitination BAP1 a initialement été identifiée comme une protéine capable d’interagir avec BRCA1 et de réguler sa fonction. Elle est également connue pour sa capacité à se lier avec les protéines du groupe Polycomb, ASXL1 et ASXL2. Cependant, l’importance de ces interactions n’a toujours pas été établie. Nous avons démontré que BAP1 forme deux complexes protéiques mutuellement exclusifs avec ASXL1 et ASXL2. Ces interactions sont critiques pour la liaison de BAP1 à l’ubiquitine ainsi que pour la stimulation de son activité enzymatique envers l’histone H2A. Nous avons également identifié des mutations de BAP1 dérivées de cancers qui empêchent à la fois son interaction avec ASXL1 et AXSL2, et son activité de déubiquitinase, ce qui fournit un lien mécanistique direct entre la déubiquitination de H2A et la tumorigenèse. Élucider les mécanismes de régulation de BRCA1 et BAP1 menera à une meilleure compréhension de leurs rôles de suppresseurs de tumeurs, permettant ainsi d’établir de nouvelles stratégies de diagnostic et traitement du cancer.

Studies on Modified Atmosphere Packaging of Pearl Spot (Etroplussuratensis) With Special Emphasis to Biochemical and Microbiological Parameters

A modified atmosphere may be defined as a packaging or storage of a perishable product in an atmosphere other than that of air. A modified atmosphere (MA) applies to food packaged products changes continuously throughout the storage period. The pearl spot (Etroplus suratensis) is an important brackish water fish belonging to the family Cichlidae. The present work was carried out to see the effect of modified atmosphere packaging on the shelf life fresh pearl spot stored in ice to extent the shelf life. The objectives of the present study are to study the suitability of Thermoformed Trays for modified atmosphere packaging, to standardize the most suitable gas mixture for modified atmosphere packaging pearl spot based on sensory evaluation, to find out the effect of modified atmosphere packaging in comparison to air packaging, to study the biochemical, microbiological, sensory and textural characteristics during storage, to study the safety concern regarding the Clostridium botulinum during modified atmosphere packaging, to find out the most suitable chemical quality indices for modified atmosphere stored pearl spot

Electrophoretic, Biochemical and Morphometric studies on Three Bivalves of Cochin and Nearby Waters

Division of Marine Biology, Microbiology and Biochemistry, School of Marine Sciences, Cochin University of Science and Technology

Biochemical and Histopathological Effects of Aflatoxin on Oreochromis mossambicus ( Peters )

Department of Marine Biology, Microbiology and Biochemistry, Cochin University of Science and Technology