Detection of the basement membrane-degrading proteolytic activity of Paracoccidioides brasiliensis after SDS-PAGE using agarose overlays containing Abz-MKALTLQ-EDDnp

We have characterized, in the Paracoccidioides brasiliensis yeast phase, an exocellular SH-dependent serine proteinase activity against Abz-MKRLTL-EDDnp and analogous fluorescent-quenched peptides, and showed that it is also active against constituents of the basement membrane in vitro. In the present study, we separated the components of P. brasiliensis culture filtrates by electrophoresis and demonstrated that the serine-thiol exocellular proteinase has a diffuse and heterogeneous migration by SDS-PAGE, localizing in a region between 69 and 43 kDa. The hydrolytic activity was demonstrable after SDS-PAGE using buffered agarose overlays of Abz-MKALTLQ-EDDnp, following incubation at 37oC, and detection of fluorescent bands with a UV transilluminator. Hydrolysis was more intense when incubation was carried out at basic pH, and was completely inhibited with 2.5 mM PMSF and partially with sodium 7-hydroxymercuribenzoate (2.5 mM p-HMB), suggesting its serine-thiol nature. A proteolytic band with similar characteristics was observed in conventional gelatin zymograms, but could not be correlated with a silver-stained component. Detection of the serine-thiol proteinase in substrate gels after SDS-PAGE provides a useful way of monitoring purification of the basement membrane degrading enzyme.

Perspectives of digestive pest control with proteinase inhibitors that mainly affect the trypsin-like activity of Anticarsia gemmatalis Hübner (Lepidoptera: Noctuidae)

The present study describes the main characteristics of the proteolytic activities of the velvetbean caterpillar, Anticarsia gemmatalis Hübner, and their sensitivity to proteinase inhibitors and activators. Midguts of last instar larvae reared on an artificial diet were homogenized in 0.15 M NaCl and centrifuged at 14,000 g for 10 min at 4ºC and the supernatants were used in enzymatic assays at 30ºC, pH 10.0. Basal total proteolytic activity (azocasein hydrolysis) was 1.14 ± 0.15 absorbance variation min-1 mg protein-1, at 420 nm; basal trypsin-like activity (N-benzoyl-L-arginine-p-nitroanilide, BApNA, hydrolysis) was 0.217 ± 0.02 mmol p-nitroaniline min-1 mg protein-1. The maximum proteolytic activities were observed at pH 10.5 using azocasein and at pH 10.0 using BApNA, this pH being identical to the midgut pH of 10.0. The maximum trypsin-like activity occurred at 50ºC, a temperature that reduces enzyme stability to 80 and 60% of the original, when pre-incubated for 5 and 30 min, respectively. Phenylmethylsulfonyl fluoride inhibited the proteolytic activities with an IC50 of 0.39 mM for azocasein hydrolysis and of 1.35 mM for BApNA hydrolysis. Benzamidine inhibited the hydrolysis with an IC50 of 0.69 and 0.076 mM for azocasein and BApNA, respectively. The absence of cysteine-proteinases is indicated by the fact that 2-mercaptoethanol and L-cysteine did not increase the rate of azocasein hydrolysis. These results demonstrate the presence of serine-proteinases and the predominance of trypsin-like activity in the midgut of Lepidoptera insects, now also detected in A. gemmatalis, and suggest this enzyme as a major target for pest control based on disruption of protein metabolism using proteinase inhibitors.

Effect of dietary fiber on the bioaccessibility of phenolic compounds of mango, papaya and pineapple fruits by an in vitro digestion model

The presence of dietary fiber (DF) in the food matrix of some tropical fruits plays an important role in the release and absorption of its bioactive compounds, such as phenolic compounds (PCs). The aim of this study was to evaluate the effect of the DF fractions in mango cv. ‘Ataulfo’, papaya cv. ‘Maradol’ and pineapple cv. ‘Esmeralda’, on the bioaccessibility of their PCs and antioxidant capacity (AOXC) under an in vitro digestion model. The highest PCs content and AOXC was found in mango (274.30 mg GAE/100 g FW), followed by papaya (212 mg GAE//100 g FW), and pineapple (107.63 mg GAE/100 g FW), respectively. About 50% of the total PCs in all fruits was released at gastric phase, increasing closer to 60% at intestinal phase in mango and pineapple. However, the highest content of PCs associated to DF was found in mango (2.48 mg GAE/100 g FW) compared with papaya DF fractions (0.96 GAE/100 g FW) and pineapple (0.52 GAE/100 g FW). The presence of DF in mango, papaya and pineapple did not represent a major limitation on the bioaccessibility of its PCs according to the in vitro digestion model used in this study.

An investigation into the effects of homopteran honeydew sugars versus floral nectar sugars on black fly longevity, flight performance and digestion /

Floral nectar is thought to be the primary carbohydrate source for most dipteran species. However, it has been shown that black flies (Burgin & Hunter 1997 a,b,c), mosquitoes (Foster 1995; Burkett et al. 1999; Russell & Hunter 2002), deer flies (Magnarelli & Burger 1984; Janzen & Hunter 1998; Ossowski & Hunter 2000), horse flies (Schutz & Gaugler 1989; Hunter & Ossowski 1999) and sand flies (MacVicker et al. 1990; Wallbanks et al. 1990; Cameron et al. 1992, 1995; Schlein & Jacobson 1994, 1999; Hamilton & EI Naiem 2000) feed on homopteran honeydew as well as floral nectar. Prior to 1997 floral nectar was thought to be the main source of carbohydrates for black flies. However, Burgin & Hunter (1 997a) demonstrated that up to 35% of black flies had recently consumed meals of homo pte ran honeydew. This information has necessitated a re-assessment of many life history aspects of black flies. Attempts are being made to examine the effects of nectar versus honeydew on black fly fecundity and parasite transmission (Hazzard 2003). Recently, Stanfield and Hunter (unpublished data) have shown that in female black flies, honeydew sugars produce flights of longer distance and duration than do nectar sugars. This thesis examines two aspects of black fly biology as it relates to sugar meal consumption. First, the effects of honeydew and nectar on black fly longevity are examined. Second, the proximate causation behind longer flight performances in honeydew-fed flies will be examined. The comparison between these two sources is important because nectar is composed of mainly simple sugars (monosaccharides and disaccharides) whereas honeydew is composed of both simple and complex sugars (including trisaccharides and tetrasaccharides ).

Développement de méthodes analytiques de séparation des produits de digestion enzymatique des dérivés de cellulose

La cellulose et ses dérivés sont utilisés dans un vaste nombre d’applications incluant le domaine pharmaceutique pour la fabrication de médicaments en tant qu’excipient. Différents dérivés cellulosiques tels que le carboxyméthylcellulose (CMC) et l’hydroxyéthylcellulose (HEC) sont disponibles sur le commerce. Le degré de polymérisation et de modification diffèrent énormément d’un fournisseur à l’autre tout dépendamment de l’origine de la cellulose et de leur procédé de dérivation, leur conférant ainsi différentes propriétés physico-chimiques qui leurs sont propres, telles que la viscosité et la solubilité. Notre intérêt est de développer une méthode analytique permettant de distinguer la différence entre deux sources d’un produit CMC ou HEC. L’objectif spécifique de cette étude de maitrise était l’obtention d’un profil cartographique de ces biopolymères complexes et ce, par le développement d’une méthode de digestion enzymatique donnant les oligosaccharides de plus petites tailles et par la séparation de ces oligosaccharides par les méthodes chromatographiques simples. La digestion fut étudiée avec différents paramètres, tel que le milieu de l’hydrolyse, le pH, la température, le temps de digestion et le ratio substrat/enzyme. Une cellulase de Trichoderma reesei ATCC 26921 fut utilisée pour la digestion partielle de nos échantillons de cellulose. Les oligosaccharides ne possédant pas de groupements chromophores ou fluorophores, ils ne peuvent donc être détectés ni par absorbance UV-Vis, ni par fluorescence. Il a donc été question d’élaborer une méthode de marquage des oligosaccharides avec différents agents, tels que l’acide 8-aminopyrène-1,3,6-trisulfonique (APTS), le 3-acétylamino-6-aminoacridine (AA-Ac) et la phénylhydrazine (PHN). Enfin, l’utilisation de l’électrophorèse capillaire et la chromatographie liquide à haute performance a permis la séparation des produits de digestion enzymatique des dérivés de cellulose. Pour chacune de ces méthodes analytiques, plusieurs paramètres de séparation ont été étudiés.

Identification et caractérisation des principaux fragments du collagène de type II du cartilage équin, produit in vitro par l'enzyme cathepsine K

La dégradation protéolytique du collagène de type II est considérée comme étant un facteur majeur dans le processus irréversible de dégradation de la matrice cartilagineuse lors d’ostéoarthrose. Outre les collagénases de la famille des métaloprotéinases de la matrice (MMP-1, -8, -13), la cathepsine K est parmi les seules enzymes susceptibles de dégrader la triple hélice intacte du collagène de type II, devenant ainsi un élément pertinent pour les recherches sur l’ostéoarthrose. L’objectif à court terme de notre étude consiste en l’identification et la caractérisation de sites de clivage spécifiques de la cathepsine K sur le collagène de type II équin. La technique d’électrophorèse SDS-PAGE 1D permet la visualisation des produits de digestion et la validation des résultats de la caractérisation moléculaire des fragments protéolytiques. La caractérisation est réalisée en combinant la digestion trypsique précédant l’analyse HPLC-ESI/MS. Les résultats ont permis d’établir les sites, présents sur la carte peptidique de la molécule de collagène de type II équin, des 48 résidus prolines (P) et 5 résidus lysines (K) supportant une modification post-traductionnelle. De plus, 6 fragments majeurs, différents de ceux produits par les MMPs, sont observés par SDS-PAGE 1D puis confirmés par HPLC-ESI/MS, correspondant aux sites suivants : F1 [G189-K190], F2 [G252-P253], F3 [P326-G327], F4 [P428-G429], F5 [P563-G564] et F6 [P824-G825]. Le fragment F1 nouvellement identifié suggère un site de clivage différent de l’étude antérieure sur le collagène de type II bovin et humain. L’objectif à long terme serait le développement d’anticorps spécifiques au site identifié, permettant de suivre l’activité protéolytique de la cathepsine K par immunohistochimie et ÉLISA, dans le cadre du diagnostic de l’ostéoarthrose.

Characterization of glutaraldehyde-immobilized chymotrypsin and an in-situ immobilized enzyme reactor using capillary electrophoresis-based peptide mapping

La digestion enzymatique des protéines est une méthode de base pour les études protéomiques ainsi que pour le séquençage en mode « bottom-up ». Les enzymes sont ajoutées soit en solution (phase homogène), soit directement sur le gel polyacrylamide selon la méthode déjà utilisée pour l’isolation de la protéine. Les enzymes protéolytiques immobilisées, c’est-à-dire insolubles, offrent plusieurs avantages tels que la réutilisation de l’enzyme, un rapport élevé d’enzyme-sur-substrat, et une intégration facile avec les systèmes fluidiques. Dans cette étude, la chymotrypsine (CT) a été immobilisée par réticulation avec le glutaraldehyde (GA), ce qui crée des particules insolubles. L’efficacité d’immobilisation, déterminée par spectrophotométrie d’absorbance, était de 96% de la masse totale de la CT ajouté. Plusieurs différentes conditions d’immobilisation (i.e., réticulation) tels que la composition/pH du tampon et la masse de CT durant la réticulation ainsi que les différentes conditions d’entreposage tels que la température, durée et humidité pour les particules GA-CT ont été évaluées par comparaison des cartes peptidiques en électrophorèse capillaire (CE) des protéines standards digérées par les particules. Les particules de GA-CT ont été utilisés pour digérer la BSA comme exemple d’une protéine repliée large qui requit une dénaturation préalable à la digestion, et pour digérer la caséine marquée avec de l’isothiocyanate de fluorescéine (FITC) comme exemple d’un substrat dérivé afin de vérifier l’activité enzymatique du GA-CT dans la présence des groupements fluorescents liés au substrat. La cartographie peptidique des digestions par les particules GA-CT a été réalisée par CE avec la détection par absorbance ultraviolet (UV) ou fluorescence induite par laser. La caséine-FITC a été, en effet, digérée par GA-CT au même degré que par la CT libre (i.e., soluble). Un microréacteur enzymatique (IMER) a été fabriqué par immobilisation de la CT dans un capillaire de silice fondu du diamètre interne de 250 µm prétraité avec du 3-aminopropyltriéthoxysilane afin de fonctionnaliser la paroi interne avec les groupements amines. Le GA a été réagit avec les groupements amine puis la CT a été immobilisée par réticulation avec le GA. Les IMERs à base de GA-CT étaient préparé à l’aide d’un système CE automatisé puis utilisé pour digérer la BSA, la myoglobine, un peptide ayant 9 résidus et un dipeptide comme exemples des substrats ayant taille large, moyenne et petite, respectivement. La comparaison des cartes peptidiques des digestats obtenues par CE-UV ou CE-spectrométrie de masse nous permettent d’étudier les conditions d’immobilisation en fonction de la composition et le pH du tampon et le temps de réaction de la réticulation. Une étude par microscopie de fluorescence, un outil utilisé pour examiner l’étendue et les endroits d’immobilisation GA-CT dans l’IMER, ont montré que l’immobilisation a eu lieu majoritairement sur la paroi et que la réticulation ne s’est étendue pas si loin au centre du capillaire qu’anticipée.