Perilipin-1 in hemodialyzed patients: association with history of coronary heart disease and lipid profile

Perilipin-1 surrounds lipid droplets in both adipocytes and in atheroma plaque foam cells and controls access of lipases to the lipid core. In hemodialysis (HD) patients, dyslipidemia, malnutrition, inflammation and atherosclerosis are common. Thirty-six HD patients and 28 healthy volunteers were enrolled into the study. Ten HD patients suffered from coronary heart disease (CHD). Perilipin-1, triglycerides, total cholesterol, low-density lipoprotein cholesterol, high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C), body mass index, albumin, geriatric nutritional risk index, normalized protein catabolic rate, interleukin-6 (IL-6) and tumor necrosis factor-α (TNF-α) were measured. Perilipin-1 did not differ between HD patients and healthy volunteers. IL-6 and TNF-α were higher in HD patients. The evaluated nutritional markers and the markers of inflammation did not differ between HD patients with high perilipin-1 levels and HD patients with low perilipin-1 levels. Regarding the lipid profile, only HDL-C differed between HD patients with high perilipin-1 levels and HD patients with low perilipin-1 levels, and it was higher in the first subgroup. Perilipin-1 was significantly higher in HD patients without CHD. Perilipin-1 is detectable in the serum of HD patients and it is associated with increased HDL-C and decreased incidence of CHD.

Hypoxia and lipid signaling

Sufficient oxygen supply is crucial for the development and physiology of mammalian cells and tissues. When simple diffusion of oxygen becomes inadequate to provide the necessary flow of substrate, evolution has provided cells with tools to detect and respond to hypoxia by upregulating the expression of specific genes, which allows an adaptation to hypoxia-induced stress conditions. The modulation of cell signaling by hypoxia is an emerging area of research that provides insight into the orchestration of cell adaptation to a changing environment. Cell signaling and adaptation processes are often accompanied by rapid and/or chronic remodeling of membrane lipids by activated lipases. This review highlights the bi-directional relation between hypoxia and lipid signaling mechanisms.

PAT proteins, an ancient family of lipid droplet proteins that regulate cellular lipid stores.

The PAT family of lipid droplet proteins includes 5 members in mammals: perilipin, adipose differentiation-related protein (ADRP), tail-interacting protein of 47 kDa (TIP47), S3-12, and OXPAT. Members of this family are also present in evolutionarily distant organisms, including insects, slime molds and fungi. All PAT proteins share sequence similarity and the ability to bind intracellular lipid droplets, either constitutively or in response to metabolic stimuli, such as increased lipid flux into or out of lipid droplets. Positioned at the lipid droplet surface, PAT proteins manage access of other proteins (lipases) to the lipid esters within the lipid droplet core and can interact with cellular machinery important for lipid droplet biogenesis. Genetic variations in the gene for the best-characterized of the mammalian PAT proteins, perilipin, have been associated with metabolic phenotypes, including type 2 diabetes mellitus and obesity. In this review, we discuss how the PAT proteins regulate cellular lipid metabolism both in mammals and in model organisms.

Enzyme activities of digestive and metabolic enzymes of Calanus finmarchicus from Maria S. Merian cruise MSM26 in spring 2013

The present study aimed to contribute to the knowledge on the intraspecific variations of enzyme activities in populations of Calanus finmarchicus from different longitudes across the North Atlantic Ocean and their relation to changing environmental conditions. C. finmarchicus was sampled across the North Atlantic in basins with decreasing temperature regimes from east to west (Iceland Basin, Irminger Basin and Labrador Basin) in late March/early April 2013. Potential maximum enzyme activities of digestive (proteinases and lipases/esterases) and metabolic (citrate synthase) enzymes of copepods from all sampling stations were analysed and thermal profiles (5-50°C) of enzyme activities were determined. In order to investigate its acclimation potential, C. finmarchicus were acclimated to 4°C and 15°C for two weeks and thermal profiles of enzyme activities were compared afterwards.

Enzyme activities of Calanus finmarchicus from the North Atlantic collected during Maria S. Merian cruise MSM26 in spring 2013

The activities of proteinases, lipases/esterases and citrate synthase of Calanus finmarchicus copepodites (CV) were analysed. Analysis was performed at 30°C for copepods from seven stations (126-9, 127-17, 131-17, 133-6, 134-19, 135-16, 136-8). In addition, thermal profiles (5-50°C) of these enzymes were analysed for copepods from 3 stations (127-17, 133-6, 135-16). C. finmarchicus of station 127-19 have been acclimated on board to two different temperatures (4 and 15°C) for two weeks. Thermal profiles (5-60°C) of lipases/esterases and proteinases of adult females from each treatment were analysed. Groups of 10 individuals were used to prepare enzyme extracts for analysis. From each station/treatment, three groups were analysed, each of which was measured in triplicates. The activity of proteinases was determined photometrically after Saborowski et al. (2004, hdl:10013/epic.20836), modified after Kreibich et al. (2008, doi:10.1007/s10152-008-0112-0). Azocasein was used as substrate. The lypolytic activity of lipases and esterases in the extract was analysed fluorometrically after Knotz et al. (2006, doi:10.1016/j.cbpa.2006.07.019) using 4-methylumbelliferyl butyrate as substrate. Citrate synthase activity was analysed photometrically after Stitt (1984) modified by Saborowski and Buchholz (2002) with oxaloacetic acid as substrate. For detailed description please contact the author.

Arabidopsis thaliana PAD4 encodes a lipase-like gene that is important for salicylic acid signaling

The Arabidopsis PAD4 gene previously was found to be required for expression of multiple defense responses including camalexin synthesis and PR-1 gene expression in response to infection by the bacterial pathogen Pseudomonas syringae pv. maculicola. This report describes the isolation of PAD4. The predicted PAD4 protein sequence displays similarity to triacyl glycerol lipases and other esterases. The PAD4 transcript was found to accumulate after P. syringae infection or treatment with salicylic acid (SA). PAD4 transcript levels were very low in infected pad4 mutants. Treatment with SA induced expression of PAD4 mRNA in pad4–1, pad4–3, and pad4–4 plants but not in pad4–2 plants. Induction of PAD4 expression by P. syringae was independent of the regulatory factor NPR1 but induction by SA was NPR1-dependent. Taken together with the previous observation that pad4 mutants have a defect in accumulation of SA upon pathogen infection, these results suggest that PAD4 participates in a positive regulatory loop that increases SA levels, thereby activating SA-dependent defense responses.

Avaliação da qualidade microbiológica, contagem de Pseudomonas spp, e sua importância durante a obtenção e armazenamento de leite cru refrigerado no período de seca e chuva

Na propriedade rural, onde o leite cru refrigerado fica armazenado até a captação pelo caminhão tanque em coleta a granel, o mesmo é mantido a temperatura de refrigeração entre 1 a 4ºC por longos períodos (até 96 horas), os microrganismos psicrotróficos encontram condições favoráveis para sua multiplicação, produzindo enzimas proteolíticas e lipolíticas termotolerantes, podendo provocar alterações indesejáveis no leite e nos seus derivados. Quando estes microrganismos estão presentes em elevadas populações, pode ser indicativo de baixa qualidade do leite e insatisfatória condições sanitárias para o processamento. Devido a necessidade da melhora da qualidade dos produtos lácteos, objetivou-se a execução desta pesquisa realizando levantamentos sobre o cumprimento dos padrões microbiológicos exigidos pela atual legislação brasileira IN 62 (BRASIL, 2011), pesquisas sobre os microrganismos psicrotróficos, Pseudomonas spp. e produção de enzimas proteolítica e lipolítica por Pseudomonas spp. As coletas foram realizadas em 10 propriedades do Estado de São Paulo na Regional Agrícola do Escritório de Desenvolvimento Rural - EDR Limeira - SP, sendo, 5 propriedades com ordenha manual e 5 propriedades com ordenha mecânica, nos períodos de chuva e seca e em vários pontos durante a obtenção do leite cru refrigerado e também do leite com intervalo de 24 horas até a captação deste leite pelo caminhão. As médias das populações dos microrganismos mesófilos na ordenha manual, foi diferente estatisticamente significativo no leite recém ordenhado (1,52×106 UFC.mL-1) para o leite com 24 horas de armazenamento (2,67×107 UFC.mL-1) no período chuvoso, e na ordenha mecânica, o encontrado foi uma diferença estatisticamente significativa no leite recém ordenhado (3,87×106 UFC.mL-1) para o leite com 24 horas de armazenamento (9,82×108 UFC.mL-1) também no período chuvoso. Nas populações dos microrganismos psicrotróficos, suas médias diferiram estatisticamente na ordenha manual no período da chuva no leite recém ordenhado (1,48×104 UFC.mL-1) para o leite com 48 horas de armazenamento (1,49×105 UFC.mL-1) e na ordenha mecânica, o leite recém ordenhado (8,74×103 UFC.mL-1), com 24 horas de armazenamento (4,33×104 UFC.mL-1) não diferiram entre si e foram diferentes estatisticamente do leite com 48 horas de armazenamento (3,46×105 UFC.mL-1) apresentaram valor elevado, principalmente quando o leite cru refrigerado permanece por longos períodos de armazenamento na propriedade rural, que pode ser um sério fator de comprometimento pela produção de lipases ou proteases principalmente pelas Pseudomonas spp. onde em todos os pontos amostrados foram isolados este microrganismo produzindo enzimas (lipase e/ou protease). A maior porcentagem de atividade lipolítica foi verificada no período seco, já a maior porcentagem de atividade proteolítica foi verificada no período chuvoso. Contudo, deve-se intensificar as medidas de autocontrole para minimizar os efeitos dos microrganismos mesófilos e psicrotróficos sobre a qualidade do leite cru refrigerado e, consequentemente, de seus derivados.

Imobilização do fungo Penicillium citrinum CBMAI 1186 e lipase de Pseudomonas fluorescens em biopolímeros para aplicações em biocatálise

Diversos biomateriais podem ser aplicados como suportes na imobilização de células totais de fungos filamentosos ou enzimas isoladas, visando a manutenção e o prolongamento da atividade enzimática em processos biocatalíticos. Exemplos promissores de biomateriais são a fibroína da seda e o alginato de sódio. A fibroína é um material protéico com alta estabilidade térmica, elasticidade, resistência à tensão, não sofre ataque microbiano, baixo custo de purificação e alta tenacidade, o alginato é um biopolímero versátil, devido a suas propriedades gelificantes em soluções aquosas. Assim, neste trabalho empregou-se micélios do fungo derivado de ambiente marinho, Penicillium citrinum CBMAI 1186, livres e imobilizados em biopolímeros (fibra de algodão, fibra de fibroína da seda e fibra de paina) na biorredução quimiosseletiva, regiosseletiva e enantiosseletiva da ligação α,β-C=C de enonas α,β-, α,β,γ,δ- e di-α,β-insaturadas previamente sintetizados pela a reação de condensação aldólica. Foi possível a utilização do fungo P. citrinum CBMAI 1186 na redução quimiosseletiva, regiosseletiva e enantiosseletiva da ligação dupla carbono-carbono de sistemas α,β-insaturados. A imobilização do fungo P. citrinum CBMAI 1186 em biopolímeros (algodão, fibroína da seda, paina e quitosana) permitiu a prolongamento da atividade celular do fungo. O protocolo desenvolvido foi capaz de obter compostos até então descritos apenas por síntese clássica. Também foi realizado reações de resolução enzimática de derivados de haloidrinas por diferentes lipases microbianas de: Pseudomonas fluorescens, Candida cylindracea, Rhizopus niveus e Aspergillus niger. A lipase de P. fluorescens foi imobilizada em esferas de fibroína do bicho da seda (método 1, via adsorção) e em blenda com alginato de cálcio (método 2, via encapsulação) em diferentes condições, tais como, variação de solvente, variação da quantidade de enzima imobilizada e tempo de reação. As condições otimizadas foram empregadas em diferentes haloidrinas, rendendo elevados excessos enantioméricos (ee > 99%) e alta razão enanantiomérica (E > 200) para os produtos acetilados. Foi possível desenvolver um protocolo simples, barato e prático para a síntese enantiosseletiva de haloidrina reforçando a versatilidade da fibroína e do alginato como suportes de imobilização para catalisadores heterogêneos. Também foi possível utilizar a lipase imobilizada (método 2) na reação de transesterificação para obtenção do biodiesel etílico. As melhores condições para o bom funcionamento do biocatalisador foram: 30% do biocatalisador, 20% de n-hexano, relação óleo e etanol de 1:4 a 32 ºC por 48 h em agitação magnética (400 rpm). Essas condições permitiram a formação de 42% de rendimento do biodiesel etílico. O biocatalisador apresentou algumas limitações reacionais, tais como, fragilidade frente a elevadas temperaturas (> 32 ºC) e prolongado tempo de agitação magnética. Porém, permaneceu apto no meio por 4 ciclos consecutivas. Conclui-se que os biomateriais (fibroína, alginato e quitosana) podem ser utilizados como alternativas versáteis na imobilização de micélios de fungos filamentoso e de enzimas isoladas para aplicações em biocatalíticas.

Biotransformações na obtenção de hidróxi-selenetos e hidróxi-teluretos quirais

Neste trabalho foi estudado o comportamento de hidróxi-calcogenetos (Se e Te) frente a biotransformações, empregando enzimas isoladas em meio orgânico ou aquoso e empregando microorganismos (fungos). Estudos comparativos sobre a influência de diversas variáveis, como solvente, temperatura, imobilização enzimática e estrutura do hidróxi-calcogeneto, foram realizados. Inicialmente os compostos foram sintetizados utilizando métodos descritos na literatura, em seguida foi estudada a resolução de hidróxiselenetos em meio orgânico empregando lipases isoladas (Esquema 1), (ver arquivo), incluindo um estudo de imobilização da PSL em diversos suportes, além do estudo da influência da variação do solvente, da temperatura, da lipase, etc. Na resolução em meio aquoso empregando enzimas isoladas, primeiramente os hidróxi-selenetos foram acetilados quimicamente e depois realizado uma triagem (com dez enzimas de diferentes fontes) empregando indicador de pH colori métrico. Posteriormente os acetatos dos hidróxi-selenetos (Esquema 2) (ver arquivo) foram submetidos à resolução enzimática em meio aquoso empregando as enzimas que foram selecionadas na triagem enzimática. As biotransformações utilizando fungos foram realizadas empregando células inteiras de algumas linhagens de Aspergillus terreus. Na seqüência foi realizada a resolução de hidróxi-teluretos em meio orgânico utilizando lipases isoladas (Esquema 3)(ver arquivo). Nessas resoluções também foi estudada a influência da variação do solvente, da lipase, do tempo, etc. De forma a demonstrar a importância dos compostos resolvidos, um hidróxi-seleneto quiral e dois hidróxi-teluretos quirais foram usados para preparar compostos pertencentes a classes de unidades estruturais de vasta ocorrência em produtos naturais: um álcool alílico e duas lactonas (Esquema 4)(ver arquivo).

Modifying enzyme activity and selectivity by immobilization

Immobilization of enzymes may produce alterations in their observed activity, specificity or selectivity. Although in many cases an impoverishment of the enzyme properties is observed upon immobilization (caused by the distortion of the enzyme due to the interaction with the support) in some instances such properties may be enhanced by this immobilization. These alterations in enzyme properties are sometimes associated with changes in the enzyme structure. Occasionally, these variations will be positive. For example, they may be related to the stabilization of a hyperactivated form of the enzyme, like in the case of lipases immobilized on hydrophobic supports via interfacial activation. In some other instances, these improvements will be just a consequence of random modifications in the enzyme properties that in some reactions will be positive while in others may be negative. For this reason, the preparation of a library of biocatalysts as broad as possible may be a key turning point to find an immobilized biocatalyst with improved properties when compared to the free enzyme. Immobilized enzymes will be dispersed on the support surface and aggregation will no longer be possible, while the free enzyme may suffer aggregation, which greatly decreases enzyme activity. Moreover, enzyme rigidification may lead to preservation of the enzyme properties under drastic conditions in which the enzyme tends to become distorted thus decreasing its activity. Furthermore, immobilization of enzymes on a support, mainly on a porous support, may in many cases also have a positive impact on the observed enzyme behavior, not really related to structural changes. For example, the promotion of diffusional problems (e.g., pH gradients, substrate or product gradients), partition (towards or away from the enzyme environment, for substrate or products), or the blocking of some areas (e.g., reducing inhibitions) may greatly improve enzyme performance. Thus, in this tutorial review, we will try to list and explain some of the main reasons that may produce an improvement in enzyme activity, specificity or selectivity, either real or apparent, due to immobilization.

Lipoprotein lipase and lipolysis in milk

Bovine milk contains a lipoprotein lipase that accounts for most, if not all, of its lipolytic activity. The total lipase activity in raw milk is sufficient to cause rapid hydrolysis of a large proportion of the fat. However, in reality this does not happen, because the lipase is prevented from accessing the fat by the milkfat globule membrane. Physical damage to this membrane in raw milk initiates lipolysis. Furthermore, simply cooling certain individual milks soon after secretion can initiate the so-called spontaneous lipolysis. The biochemical basis of spontaneous lipolysis is still poorly understood, but it appears to be related to a balance between activating and inhibiting factors in the milk. Lipolysis in milk and milk products causes rancid off-flavours and other problems, and is a constant concern in the dairy industry. A thorough understanding of the mechanism of lipolysis and constant vigilance by operatives is required to minimize lipase-related problems. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Catalysts in production of biodiesel:a review

Biodiesel is a renewable substitute fuel for petroleum diesel fuel which is made from nontoxic, biodegradable, renewable sources such as refined and used vegetable oils and animal fats. Biodiesel is produced by transesterification in which oil or fat is reacted with a monohydric alcohol in the presence of a catalyst. The process of transesterification is affected by the mode of reaction, molar ratio of alcohol to oil, type of alcohol, nature and amount of catalysts, reaction time, and temperature. Various studies have been carried out using different oils as the raw material and different alcohols (methanol, ethanol, butanol), as well as different catalysts, notably homogeneous ones such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sulfuric acid, and supercritical fluids or enzymes such as lipases. Recent research has focused on the application of heterogeneous catalysts to produce biodiesel, because of their environmental and economic advantages. This paper reviews the literature regarding both catalytic and noncatalytic production of biodiesel. Advantages and disadvantages of different methods and catalysts used are discussed. We also discuss the importance of developing a single catalyst for both esterification and transesterification reactions.

Biocatálise aplicada à valorização de óleos alimentares usados

O crescente consumo de energia, bem como a possibilidade de esgotamento dos recursos não renováveis, tem fomentado a busca de fontes de energia alternativas. O biodiesel é um biocombustível obtido a partir de fontes renováveis e a sua utilização permite reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. Nos últimos anos tem-se produzido biodiesel a partir de óleos alimentares usados (OAU), sendo que com esta aplicação valoriza-se um resíduo e simultaneamente produz-se um combustível “verde”. O biodiesel é produzido através das reações de transesterificação e/ou esterificação entre triglicerídeos e/ou ácidos gordos livres e um álcool, na presença de um catalisador. O rendimento do processo está estritamente relacionado com o tipo de catalisador e as condições que este opera. O principal objetivo do presente trabalho consistiu na avaliação do efeito de alguns parâmetros operacionais no desempenho de uma lípase imobilizada (Novozyme® 435), nomeadamente: (i) índice de acidez do óleo, (ii) razão mássica de enzima/óleo e (iii) método regeneração da enzima com vista à sua reutilização. Também foi objeto de estudo do presente trabalho a produção em contínuo, num (bior)reator tubular de leito fixo, de ésteres metílicos de ácidos gordos (FAME) usando a referida enzima. Registou-se um aumento rendimento em com o incremento do índice de acidez do óleo usado, o que indicia que a enzima catalisa simultaneamente as reações de esterificação e transesterificação. Relativamente à razão mássica de enzima/óleo, dentro da gama testada verificou-se um aumento do rendimento em FAME com a concentração da enzima em meio reacional. Dos vários solventes testados, a aplicação de solvente tert-butanol na regeneração (com incubação) da enzima foi o que melhores resultados teve. Finalmente, os resultados obtidos no ensaio de produção de FAME num biorreator contínuo são motivadores, criando expectativas de uma possível aplicação industrial no futuro.

Saccharomycotin transcriptomics by next-generation sequencing

The non-standard decoding of the CUG codon in Candida cylindracea raises a number of questions about the evolutionary process of this organism and other species Candida clade for which the codon is ambiguous. In order to find some answers we studied the transcriptome of C. cylindracea, comparing its behavior with that of Saccharomyces cerevisiae (standard decoder) and Candida albicans (ambiguous decoder). The transcriptome characterization was performed using RNA-seq. This approach has several advantages over microarrays and its application is booming. TopHat and Cufflinks were the software used to build the protocol that allowed for gene quantification. About 95% of the reads were mapped on the genome. 3693 genes were analyzed, of which 1338 had a non-standard start codon (TTG/CTG) and the percentage of expressed genes was 99.4%. Most genes have intermediate levels of expression, some have little or no expression and a minority is highly expressed. The distribution profile of the CUG between the three species is different, but it can be significantly associated to gene expression levels: genes with fewer CUGs are the most highly expressed. However, CUG content is not related to the conservation level: more and less conserved genes have, on average, an equal number of CUGs. The most conserved genes are the most expressed. The lipase genes corroborate the results obtained for most genes of C. cylindracea since they are very rich in CUGs and nothing conserved. The reduced amount of CUG codons that was observed in highly expressed genes may be due, possibly, to an insufficient number of tRNA genes to cope with more CUGs without compromising translational efficiency. From the enrichment analysis, it was confirmed that the most conserved genes are associated with basic functions such as translation, pathogenesis and metabolism. From this set, genes with more or less CUGs seem to have different functions. The key issues on the evolutionary phenomenon remain unclear. However, the results are consistent with previous observations and shows a variety of conclusions that in future analyzes should be taken into consideration, since it was the first time that such a study was conducted.

Optimization of lipase production from yeasts strains isolated from olive mil wastewater

Dissertação submetida à Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências para a obtenção do Grau de Mestre em Microbiologia Aplicada.