Produções

2021
Patrícia Gonçalves Prates Barbosa. 9/28/2021. “Análises de QTL e genômica comparativa para estudar mecanismos regulatórios da H+-ATPase de membrana.” Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia - NUPEB/UFOP. Publisher's VersionAbstract
A H+ -ATPase é uma proteína presente na membrana citoplasmática de plantas e fungos e desempenha um papel essencial na geração de um gradiente eletroquímico de prótons, importante para a captação de nutrientes e regulação do pH intracelular. A ativação da H + -ATPase da membrana citoplasmática em Saccharomyces cerevisiae induzida por glicose é supostamente atribuída a um sinal de cálcio intracelular correlacionado ao metabolismo do fosfatidilinositol. Em estudos anteriores do nosso grupo de pesquisa, foi observada diferença de fenótipo entre as cepas S. cerevisiae BY4742 arg82Δ e PJ69 arg82Δ através do teste de atividade da H + -ATPase, indicando que o fenótipo de maior ativação da H + -ATPase está relacionado a vários genes. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi utilizar diferentes abordagens genômicas para identificar novos componentes da regulação induzida por glicose da H + -ATPase. Para isso, foram realizados o sequenciamento do genoma segregante agrupado, mapeamento de QTLs e análises de Bioinformática para identificar o possível motivo da diferença de fenótipo e, ou, novos componentes desta via de transdução de sinal. Uma vez identificadas as variantes na análise de mapeamento de QTL foi desenvolvido o script SNPsInQTLselection.py para identificar as bases genéticas que podem estar envolvidas com o fenótipo de maior atividade da H+ -ATPase. Após a utilização desse script foram identificadas 42 variantes em 33 genes potencialmente envolvidos com o fenótipo de interesse. Para priorização desses genes candidatos foi realizado análise de enriquecimento e interatoma que permitiram identificar 10 genes enriquecidos e envolvidos na via da telomerase e do fosfatidilinositol (STT4, PIK2, UGA2, EST1, MEC3, HEK2, TOP3, PSO2, STO1, FUR4). Cepas do background BY contendo essesrespectivos genes deletados (coleção EUROSCARF) foram utilizadas para teste de fenótipo de acidificação extracelular e sinalização de cálcio induzida por glicose. Por meio desses testes, 4 (UGA2, FUR4, EST1 e STT4) dos 10 genes enriquecidos, apresentaram o fenótipo de maior ativação da H+ -ATPase, fenótipo esse evidenciado nos testes de acidificação extracelular e sinal de cálcio. Destes 4 genes, vale destacar o STT4 visto que, de acordo com a função descrita para esse gene na literatura o fosfatidilinositol-4-fosfato pode exercer um papel na regulação da via de ativação de H + -ATPase, controlando a atividade da fosfolipase C. Tendo em vista uma relação positiva entre atividade da H + - ATPase e desempenho fermentativo, estudos futuros podem ser feitos com os genes/alelos identificados neste trabalho, com aplicação em cepas de leveduras industriais 8 visando a melhoria na eficiência de processos fermentativos. Os genes (UGA2, FUR4, EST1 e STT4) merecem investigação detalhada para verificação do possível envolvimento na via de sinalização da H+ -ATPase. Esse trabalho apresenta pela primeira vez uma estratégia de Bioinformática para identificar genes candidatos quando o resultado do mapeamento de QTL não for significativo.
Patrísia Oliveira de Rodrigues, Elisa Silva da Barreto, Rogélio Lopes Brandão, Leandro Vinícius Alves Gurgel, Daniel Pasquini, and Milla Alves Baffi. 6/16/2021. “On-site Produced Enzyme Cocktails for Saccharification and Ethanol Production from Sugarcane Bagasse Fractionated by Hydrothermal and Alkaline Pretreatments.” Waste and Biomass Valorization, 13, Pp. 95-106. Publisher's VersionAbstract
Enzymatic blends produced by fungal monocultures and consortia cultured in solid-state fermentation (SSF), using sugarcane bagasse (SB) and wheat bran as substrates (1:1, w/w), were evaluated for saccharification of sugarcane bagasse pretreated by autohydrolysis (hydrothermal pretreatment—HP) and alkaline delignification (HP-Soda). The highest glucose releases were obtained after saccharifications of SB pretreated by HP using enzyme cocktails produced by Aspergillus niger and by the consortium among A. fumigatusGanoderma lucidum and Trametes versicolor, with 10.8 and 9.8 g L−1, respectively. For SB pretreated by HP-Soda, the hydrolysate 10 (extract from A. niger, G. lucidum and Pleurotus ostreatus consortium) achieved maximal glucose concentration (11.92 g L−1). After alcoholic fermentation of the hydrolysates, the greatest ethanol yield in relation to the maximum theoretical yield (60.8%) was obtained in the fermentation of hydrolysate 1 (A. niger) obtained from SB pretreated by HP-Soda. These results demonstrated that on-site produced enzyme cocktails can be applied for saccharification of pretreated sugarcane bagasse and also contribute to cost reduction of bioconversion processes.
Maria Gabriela CD Peixoto, Maria Raquel S Carvalho, Andrea A Egito, Raphael S Steinberg, Frank Ângelo T Bruneli, Marco Antônio Machado, Fernanda C Santos, Izinara C. Rosse, and Pablo Augusto S Fonseca. 2021. “Genetic Diversity and Population Genetic Structure of a Guzerá (Bos indicus) Meta-Population.” Animals, 11, 4. Publisher's VersionAbstract
The Brazilian Guzerá population originated from a few founders introduced from India. These animals adapted well to the harsh environments in Brazil, were selected for beef, milk, or dual-purpose (beef and milk), and were extensively used to produce crossbred animals. Here, the impact of these historical events with regard to the population structure and genetic diversity in a Guzerá meta-population was evaluated. DNA samples of 744 animals (one dairy, nine dual-purpose, and five beef herds) were genotyped for 21 microsatellite loci. Ho, He, PIC, Fis, Fit, and Fst estimates were obtained considering either farms or lineages as subpopulations. Mean Ho (0.73) and PIC (0.75) suggest that genetic diversity was efficiently conserved. Fit, Fis and Fst values (95% CI) pointed to a low fixation index, and large genetic diversity: Fit (Farms = 0.021-0.100; lineages = 0.021-0.100), Fis (Farms = -0.007-0.076; lineages = -0.014-0.070), and Fst (Farms = 0.0237-0.032; lineages = 0.029-0.038). The dual-purpose herds/selection lines are the most uniform subpopulation, while the beef one preserved larger amounts of genetic diversity among herds. In addition, the dairy herd showed to be genetically distant from other herds. Taken together, these results suggest that this Guzerá meta-population has high genetic diversity, a low degree of population subdivision, and a low inbreeding level.
Carolina Guimarães Ramos Matosinho, Izinara Cruz Rosse, Pablo Augusto Souza Fonseca, Francislon Silva de Oliveira, Fausto Gonçalves dos Santos, Flávio Marcos Gomes Araújo, Anna Christina Matos de Salim, Beatriz Cordenonsi Lopes, and et. al. 2021. “Identification and in silico characterization of structural and functional impacts of genetic variants in milk protein genes in the Zebu breeds Guzerat and Gyr.” TROPICAL ANIMAL HEALTH AND PRODUCTION, 53, Pp. 254, 2021. Publisher's VersionAbstract
Whole genome sequencing of bovine breeds has allowed identification of genetic variants in milk protein genes. However, functional repercussion of such variants at a molecular level has seldom been investigated. Here, the results of a multistep Bioinformatic analysis for functional characterization of recently identified genetic variants in Brazilian Gyr and Guzerat breeds is described, including predicted effects on the following: (i) evolutionary conserved nucleotide positions/regions; (ii) protein function, stability, and interactions; (iii) splicing, branching, and miRNA binding sites; (iv) promoters and transcription factor binding sites; and (v) collocation with QTL. Seventy-one genetic variants were identified in the caseins (CSN1S1CSN2CSN1S2, and CSN3), LALBALGB, and LTF genes. Eleven potentially regulatory variants and two missense mutations were identified. LALBA Ile60Val was predicted to affect protein stability and flexibility, by reducing the number the disulfide bonds established. LTF Thr546Asn is predicted to generate steric clashes, which could mildly affect iron coordination. In addition, LALBA Ile60Val and LTF Thr546Asn affect exonic splicing enhancers and silencers. Consequently, both mutations have the potential of affecting immune response at individual level, not only in the mammary gland. Although laborious, this multistep procedure for classifying variants allowed the identification of potentially functional variants for milk protein genes.
T. Kanope, E. M. Pimenta, C. Veneroso, D. Coelho, L. F. Oliveira, E. Silami-Garcia, R. F. Morandi, M. R. S. Carvalho, and I. C. Rosse. 2021. “Is lin28a polymorphism associated with endurance performance in soccer players?.” SPORT SCIENCES FOR HEALTH . Publisher's VersionAbstract

Purpose

The aim of this study was to investigate the association of rs6598964 (A > G), a molecular marker located in the LIN28A gene, with the performance of Brazilian soccer players using the VO2max predicted by performance in the Yo-Yo test as the phenotype.

Methods

The study sample comprised 227 male players on a team in the first division of Brazilian soccer distributed in the following categories: U15 (n = 67, VO2max = 52.75 ± 4.74 ml/kg/min), U17 (n = 43, VO2max = 54.37 ± 5.47 ml/kg/min), U20 (n = 79, VO2max = 54.97 ± 5.13 ml/kg/min), and Professional (n = 38, VO2max = 55.84 ± 4.37 ml/kg/min). Genotype models (codominance, A-recessive, A-dominant and overdominance models) were tested using Kruskal–Wallis and Mann–Whitney tests with Bonferroni correction for multiple comparisons tests.

Results

Significantly higher predicted VO2max was observed in individuals with the A/A genotype (VO2max = 62.12 ± 3.97 mL/kg/min) compared to both the A/G (53.44 ± 8.88 mL/kg/min) and G/G (52.44 ± 6.11 mL/kg/min) genotypes (p < 0.001). Model comparisons suggested the differences in predicted VO2max were best explained by the A-recessive model.

Conclusion

This study is the first to associate the LIN28A polymorphism with endurance performance in soccer players. However, further studies are needed to confirm the associations described here and to investigate how LIN28A interacts with other genes related to athletic performance.

Pedro Ferraz, Rogelio Lopes Brandão, Fernanda Cássio, and Cândida Lucas. 2021. “Moniliophthora perniciosa, the causal agent of cacao Witches' Broom Disease is killed in vitro by Saccharomyces cerevisiae and Wickerhamomyces anomalus yeasts. .” Frontiers in Microbiology, 1, Pp. 1-8. Publisher's VersionAbstract
Cacao plantations from South America have been afflicted with the severe fungal disease known as Witches’ Broom Disease (WBD), caused by the basidiomycete Moniliophthora perniciosa. Yeasts are increasingly recognized as good fungal biocides, although their application is still mostly restricted to the postharvest control of plant and fruit decay. Their possible utilization in the field, in a preharvest phase, is nevertheless promising, particularly if the strains are locally adapted and evolved and if they belong to species considered safe for man and the environment. In this work, a group of yeast strains originating from sugarcane-based fermentative processes in Brazil, the cacao-producing country where the disease is most severe, were tested for their ability to antagonize M. perniciosa in vitroWickerhamomyces anomalus LBCM1105 and Saccharomyces cerevisiae strains LBCM1112 from spontaneous fermentations used to produce cachaça, and PE2 widely used in Brazil in the industrial production of bioethanol, efficiently antagonized six strains of M. perniciosa, originating from several South American countries. The two fastest growing fungal strains, both originating from Brazil, were further used to assess the mechanisms underlying the yeasts’ antagonism. Yeasts were able to inhibit fungal growth and kill the fungus at three different temperatures, under starvation, at different culture stages, or using an inoculum from old yeast cultures. Moreover, SEM analysis revealed that W. anomalus and S. cerevisiae PE2 cluster and adhere to the hyphae, push their surface, and fuse to them, ultimately draining the cells. This behavior concurs with that classified as necrotrophic parasitism/mycoparasitism. In particular, W. anomalus within the adhered clusters appear to be ligated to each other through roundish groups of fimbriae-like structures filled with bundles of microtubule-sized formations, which appear to close after cells detach, leaving a scar. SEM also revealed the formation of tube-like structures apparently connecting yeast to hypha. This evidence suggests W. anomalus cells form a network of yeast cells connecting with each other and with hyphae, supporting a possible cooperative collective killing and feeding strategy. The present results provide an initial step toward the formulation of a new eco-friendly and effective alternative for controlling cacao WBD using live yeast biocides.
Daniel B. COELHO, Eduardo M. PIMENTA, Izinara C. Rosse, Emerson C. de OLIVEIRA, Lenice K. BECKER, João B. FERREIRA-JÚNIOR, Lilian M. LOPES, Maria R. CARVALHO, and Emerson SILAMI-GARCIA. 2021. “Polymorphism of the angiotensin converting enzyme gene (ACE-I/D) differentiates the aerobic and speed performance of football players.” THE JOURNAL OF SPORTS MEDICINE AND PHYSICAL FITNESS, 62, 2, Pp. 192-198. Publisher's VersionAbstract
The aim of this study was to evaluate the distribution of ACE-I/D polymorphisms on Brazilian football players performance in aerobic capacity, strength and speed tests.
METHODS: The participants in this study were 212 Brazilian first division male football players genotyped in DD, ID or II. Genotyping of DNA from leucocytes was performed using polymerase chain reaction and restriction fragment length polymorphism methods. We evaluated speed using a 30-meter sprint test with speed measured at 10 meters (V10), 20 meters (V20), and 30 meters (V30); muscular strength using counter-movement-jump and squat jump tests; and aerobic endurance using the Yo-Yo endurance test. The athletes were ranked in ascending order according to their performance in each test and divided into quartiles: first quartile (0-25%, weak), second (25-50%, normal), third (50-75%, good), and fourth (75-100%, excellent); these were clustered according to genotype frequency.
RESULTS: We identified significant differences in the V20 test values and in the aerobic capacity test. Higher frequencies of the ACE-DD genotype were observed in the excellent performance group in the V20. In the aerobic capacity test, higher frequencies of the ACE-II genotype were observed in excellent and good performance groups.
CONCLUSIONS: Players with higher performance in anaerobic and aerobic tests are ACE-DD and ACE-II genotypes, respectively.
Samara Damasceno, Pablo Augusto Souza de Fonseca, Izinara Cruz Rosse, Márcio Flávio Dutra Moraes, José Antônio Cortes de Oliveira, Norberto Garcia-Cairasco, and Ana Lúcia Brunialti Godard. 2021. “Putative Causal Variant on Vlgr1 for the Epileptic Phenotype in the Model Wistar Audiogenic Rat. .” Frontiers in Neurology. Publisher's VersionAbstract

Wistar Audiogenic Rat is an epilepsy model whose animals are predisposed to develop seizures induced by acoustic stimulation. This model was developed by selective reproduction and presents a consistent genetic profile due to the several generations of inbreeding. In this study, we performed an analysis of WAR RNA-Seq data, aiming identified at genetic variants that may be involved in the epileptic phenotype. Seventeen thousand eighty-five predicted variants were identified as unique to the WAR model, of which 15,915 variants are SNPs and 1,170 INDELs. We filter the predicted variants by pre-established criteria and selected five for validation by Sanger sequencing. The genetic variant c.14198T>C in the Vlgr1 gene was confirmed in the WAR model. Vlgr1 encodes an adhesion receptor that is involved in the myelination process, in the development of stereocilia of the inner ear, and was already associated with the audiogenic seizures presented by the mice Frings. The transcriptional quantification of Vlgr1 revealed the downregulation this gene in the corpus quadrigeminum of WAR, and the protein modeling predicted that the mutated residue alters the structure of a domain of the VLGR1 receptor. We believe that Vlgr1 gene may be related to the predisposition of WAR to seizures and suggest the mutation Vlgr1/Q4695R as putative causal variant, and the first molecular marker of the WAR strain.

2020
Aureliano C. Cunha, Renato A. Corrêa dos Santos, Diego M. Riaño-Pachon, Fábio M. Squina, Juliana V. C. Oliveira, Gustavo H. Goldman, Aline T. Souza, Lorena S. Gomes, Fernanda Godoy-Santos, Janaina A. Teixeira, Fábio Faria-Oliveira, Izinara C. Rosse, Ieso M. Castro, Cândida Lucas, and Rogelio L. Brandão. 6/8/2020. “Draft genome sequence of Wickerhamomyces anomalus LBCM1105, isolated from cachaça fermentation.” Genetics and Molecular Biology, 43, 3, Pp. e20190122. Publisher's VersionAbstract
Wickerhamomyces anomalus LBCM1105 is a yeast isolated from cachaça distillery fermentation vats, notable for exceptional glycerol consumption ability. We report its draft genome with 20.5x in-depth coverage and around 90% extension and completeness. It harbors the sequences of proteins involved in glycerol transport and metabolism.
Jeicy Kelly Sena de Souza, Érika Aparecida Luiza Silva, Cinthia Rocha da Silva, Bruna Eugênia Ferreira Mota, Christiano Vieira Pires, Aureliano Claret da Cunha, Patrícia Aparecida Pimenta Pereira, and Simone Fátima Viana de da Cunha. 2020. “Bolinhos de chuva assados adicionados de fibra: Um estudo de análise centesimal e sensorial .” Brazilian Journal of Health Review, 3, 6, Pp. 16702-1672. Publisher's VersionAbstract

O consumo de alimentos com alta densidade calórica e baixo teor de fibras tem levado ao acometimento de diversas doenças crônicas não transmissíveis na população brasileira. A reformulação de formulações bem aceitas pela população com ingredientes e técnicas de preparo mais saudáveis podem contribuir para a melhora do estado de saúde do brasileiro. O objetivo do presente estudo foi elaborar e avaliar a composição centesimal e sensorial de formulações de bolinhos de chuva assados acrescidos de diferentes quantidades de fibras. Foram elaboradas 10 formulações de bolinhos de chuva assados acrescidos em diferentes proporções de farinha de trigo integral e farelo de aveia. Além disso, foram realizadas análises do teor de proteínas, cinzas, lipídios, umidade, carboidrato, fibras, potássio, sódio, além do valor calórico total e análise sensorial com avaliação da aparência, sabor, consistência, cor, ideal de consistência e doçura, e intenção de compra. Houve aumento do conteúdo proteico, lipídico e de fibras nas formulações com adição de farelo de aveia e farinha de trigo integral. Sete formulações podem ser consideradas como fonte de fibras (mínimo de 3g de fibras a cada 100g de produto). A amostra com 50,5% de farelo de aveia foi a única que apresentou um índice de aceitação menor que 70%. Conclui-se que a adição de ingredientes fontes de fibras proporciona um produto final mais saudável e nutritivo, havendo um aumento de fibras presentes no produto final e preservando, no geral, as características sensoriais adequadas e boa intenção de compra. 

Erik Flores Fernandes, Maurício Henriques Louzada Silva, Vanessa Riani Olmi Silva, Fabíola Cristina de Oliveira, Aureliano Claret da Cunha, and Welliton Fagner da Cruz. 2020. “Elaboração e caracterização físico-química de cerveja artesanal com adição de água de coco e caldo de cana. Alimentos: Ciência, Tecnologia e Meio Ambiente.” Alimentos: Ciência, Tecnologia e Meio Ambiente, 1, 5. Publisher's VersionAbstract

O seguimento de cervejas artesanais tem se desenvolvido bastante nos últimos anos. Os consumidores, cada vez mais habituados ao consumo desse tipo de cerveja mantém uma demanda constante por novidades no mercado. Mais que preços acessíveis, buscam atributos sensoriais novos e atrativos. Esse trabalho foi desenvolvido com o objetivo de produzir e avaliar cervejas artesanais estilo Pale Ale adicionadas de caldo de cana e água de coco. As cervejas foram formuladas com malte Pilsen Agrária, Fermento S04 Fermentis, lúpulo Citra Barth-Hass, água de coco 4 ºBrix e caldo de cana 21 ºBrix. Foram elaboradas três formulações contendo 2%, 5% e 10% de água de coco; três formulações contendo 2%, 5% e 10% de caldo de cana; uma formulação contendo uma combinação de 10% de água de coco e 10% de caldo de cana e uma formulação controle.  As análise físico-químicas realizadas em triplicata, após 30 dias, foram as de teor alcoólico, pH, acidez total, acidez volátil, estrato real, extrato primitivo e cor. As concentrações empregadas de água de coco e caldo de cana não determinaram diferenças significativas entre as formulações elaboradas.

Juliana Silva Martins da Pimentel, Sandra Ludwig, Leonardo Cardoso Resende, Pedro Ferreira Pinto Brandão-Dias, Adriana Heloísa Pereira, Nazaré Lúcio de Abreu, Izinara Cruz Rosse, and et. al. 2020. “Genetic evaluation of migratory fish: Implications for conservation and stocking programs.” Ecology and Evolution, 10, 16. Publisher's VersionAbstract

Fish stocking programs have been implemented to mitigate the blockage of original riverbeds by the construction of hydropower dams, which affects the natural migration of fish populations. However, this method raises concerns regarding the genetic rescue of the original populations of migratory fish species. We investigated the spatial distribution of genetic properties, such as genetic diversity, population structure, and gene flow (migration), of the Neotropical migratory fish Prochilodus costatus in the Três Marias dam in the São Francisco River basin, Brazil, and examined the possible effects of fish stocking programs on P. costatus populations in this region. In total, 1,017 specimens were sampled from 12 natural sites and a fish stocking program, and genotyped for high-throughput sequencing at 8 microsatellite loci. The populations presented low genetic variability, with evidence of inbreeding and the presence of only four genetic pools; three pools were observed throughout the study region, and the fourth was exclusive to one area in the Paraopeba River. Additionally, we identified high unidirectional gene flow between regions, and a preferred migratory route between the Pará River and the upper portion of the São Francisco River. The fish stocking program succeeded in transposing the genetic pools from downstream to upstream of the Três Marias dam, but, regrettably, promoted genetic homogenization in the upper São Francisco River basin. Moreover, the data show the fragility of this species at the genetic level. This monitoring strategy could be a model for the development of conservation and management measures for migratory fish populations that are consumed by humans.

Marlousvan Dijk, Ignis Trollmann, Margarete Alice Fontes Saraiva, Rogelio Lopes Brandão, Lisbeth Olsson, and YvonneNygård. 2020. “Small scale screening of yeast strains enables high-throughput evaluation of performance in lignocellulose hydrolysates.” Bioresource Technology Reports, 1, 100532. Publisher's VersionAbstract
Second generation biorefineries demand efficient lignocellulosic hydrolysate fermenting strains and recent advances in strain isolation and engineering have progressed the bottleneck in developing production hosts from generation of strains into testing these under relevant conditions. In this paper, we introduce a methodology for high-throughput analysis of yeast strains directly in lignocellulosic hydrolysates. The Biolector platform was used to assess aerobic and anaerobic growth of 12 Saccharomyces cerevisiae strains and their ΔPdr12 mutants in wheat straw hydrolysate. The strains evaluated included lab, industrial and wild type strains and the screening could capture significant differences in growth and ethanol production among the strains. The methodology was also demonstrated with corn stover hydrolysate and the results were in line with shake flask cultures. Our study demonstrates that growth in lignocellulosic hydrolysates could be rapidly monitored using 1 ml cultures and that measuring growth and product formation under relevant conditions are crucial for evaluating strain performance.
2019
Aureliano Claret da Cunha. 2/27/2019. “Estudos sobre consumo de glicerol por leveduras para fins biotecnológicos.” Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia - NUPEB/UFOP. Publisher's VersionAbstract

Nos últimos anos o aumento do excedente de produção do glicerol bruto, um subproduto da produção do biodiesel, tem estimulado a busca por processos alternativos de aplicação do glicerol. De entre as alternativas, destacam-se os processos biotecnológicos onde o glicerol é convertido por microrganismos em um produto com maior valor agregado, de amplo uso industrial e com menor impacto ambiental. O objetivo do presente trabalho foi caracterizar Wickerhamomyces anomalus LBCM1105, uma cepa capaz de utilizar eficientemente o glicerol como única fonte de carbono, através do isolamento e caracterização do transportador de alta afinidade de glicerol (WaStl1p), e do sequenciamento do seu genoma. Estratégias de engenharia genética foram também utilizadas em Saccharomyces cerevisiae BY4741, com intuito de otimizar o consumo de glicerol e obter a sua conversão em etanol. LBCM1105 apresentou velocidades de crescimento maiores que BY4741 independente do meio (YP ou YNB) e da fonte de carbono (glicose ou glicerol). Com o objetivo de melhorar o desempenho de BY4741 em glicerol, foi tentada a sobrexpressão simultânea do transportador ativo de glicerol Stl1 e da primeira enzima da assimilação do glicerol, a glicerol quinase Gut1, com vista a aumentar o fluxo metabólico de consumo do glicerol. Adicionalmente foi também sobrexpresso o fator de transcrição/ativador Pdc2 que controla vários genes, incluindo PDC1, PDC10 e THI10, com vista a promover o desvio do fluxo glicolítico para a fermentação. Todas as construções foram confirmadas por amplificação de fragmentos alvo e sequenciamento de DNA. O desempenho final de cada mutante foi avaliado, não tendo sido obtido o efeito esperado. A taxa de crescimento foi tanto menor quanto mais modificações genéticas, sugerindo uma diminuição de fitness proporcional. Em colaboração com o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), o genoma da LBCM1105 foi sequenciado, montado, anotado e submetido a análises filogenéticas multiloci. O genoma da W. anomalus LBCM1105 apresenta 12,78 Mb, com %CG de 34,52, cobertura de 20,5x em profundidade e 90% de extensão e completude. Comparando com leveduras conhecidas, o genoma contém todas as sequências de proteínas relacionadas ao transporte e metabolismo de glicerol. O gene WaSTL1 foi isolado por PCR e clonado no vetor (pCev-G2-Km). O mutante S. cerevisiae BY4741 stl1Δ foi transformado com a construção. A caracterização do mecanismo de transporte de glicerol confirmou (i) que WaStl1p tem uma elevada afinidade para o glicerol, Km = 0,96 ± 0,15 mM, (ii) que a cepa LBCM1105 apresenta além da afinidade uma elevada quantidade de transportador ativo, Vmax = 148,3 ± 10,16 μmol·h−1·g−1, e (iii) que o gene expresso heterologamente em S. cerevisiae stl1Δ complementa o mutante. O caráter ativo do transporte foi confirmado pela sensibilidade ao protonionóforo carbonil cianeto m-clorofenilhidrazona, tanto na LBCM1105 como na S. cerevisiae stl1Δ WaSTL1. Futuros estudos das vias metabólicas de glicerol em leveduras serão necessários para que novas estratégias de engenharia genética sejam mais eficientes.

Daniel B. COELHO, Eduardo M. PIMENTA, Izinara C Rosse, Christiano Veneroso, and et. al. 2019. “Alpha-Actinin-3 R577X Polymorphism Influences Muscle Damage and Hormonal Responses After a Soccer Game.” JOURNAL OF STRENGTH AND CONDITIONING RESEARCH, 33, 10, Pp. 2655-2664. Publisher's VersionAbstract

The purpose of this study was to evaluate indicators of muscle damage and hormonal responses after soccer matches and its relation to alpha-actinin-3 (ACTN3) gene expression (XX vs. RR/RX), considering that the R allele produces alpha-actinin-3 and provides greater muscle strength and power. Thirty players (10 XX and 20 RR/RX) younger than 16 years were evaluated in this study. Blood samples were collected immediately before, after, 2, and 4 hours after the games to assess muscle damage (creatine kinase [CK] and alpha-actin) and hormonal responses (interleukin-6 [IL-6], cortisol, and testosterone). Postgame CK was higher as compared to the pregame values in both groups and it was also higher in the RR/RX (p < 0.05) than in the XX. The concentrations of alpha-actin and IL-6 were similar for both groups and did not change over time. Testosterone was increased after the game only in the RR/RX group (p < 0.05). Cortisol concentrations in group RR/RX were higher immediately after the game than before the game, and 2 and 4 hours after the game the concentration decreased (p < 0.05). The RR and RX individuals presented higher markers of muscle microtrauma and hormonal stress, probably because they performed more speed and power actions during the game, which is a self-regulated activity. From the different responses presented by RR/RX and XX genotypes, we conclude that the genotypic profile should be taken into account when planning training workloads and recovery of athletes.

Gustavo Amaro Bittencourt, Elisa Silva da Barreto, Rogelio Lopes Brandão, Bruno Eduardo Lobo Baêta, and Leandro Vinícius Alves Gurgel. 2019. “Fractionation of sugarcane bagasse using hydrothermal and advanced oxidative pretreatments for bioethanol and biogas production in lignocellulose biorefineries.” BIORESOURCE TECHNOLOGY, 292, Pp. 121963. Publisher's VersionAbstract
The fractionation of sugarcane bagasse (SB) by hydrothermal pretreatment (HP, autohydrolysis) followed by alkaline extraction (AE) and advanced oxidative pretreatment (AOP) for production of second-generation ethanol and biogas was investigated. The AOP of SB was optimized using a Doehlert design, varying the applied H2O2 load, liquid-to-solid ratio (LSR), and time. The responses evaluated were yield (Y), residual cellulose (RC), delignification (DE), and enzymatic conversion (EC). The AE of SB pretreated by HP led to 61.8% DE (using 0.2 mol L−1 NaOH). This high lignin removal enabled substantial savings of H2O2 in the AOP. The optimized AOP conditions led to 78% Y, 82.2% RC, 42.7% DE, and 88.9% EC (overall glucose yield of 60.9%). Fermentation of the enzymatic hydrolysate with Saccharomyces cerevisiae yielded 190.8 Lethanol tonSB−1. Biogas production by anaerobic digestion of residual liquid streams of the pretreatment steps yielded 27.46 NLCH4 kgSB−1. An energy balance was estimated for the SB fractionation.
Aureliano Claret da Cunha, Lorena Soares Gomes, Fernanda Godoy-Santos, Fábio Faria-Oliveira, Janaína Aparecida Teixeira, Geraldo Magela Santos Sampaio, Maria José Magalhães Trópia, Cândida Lucas Ieso Miranda Castro, Cândida Lucas, and Rogelio Lopes Brandão. 2019. “High-affinity transport, cyanide-resistant respiration, and ethanol production under aerobiosis underlying efficient high glycerol consumption by Wickerhamomyces anomalus..” JOURNAL OF INDUSTRIAL MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY, 46, 5, Pp. 709–723. Publisher's Version
2018
Thalita Macedo Araújo. 7/30/2018. “Análises genômicas para a otimização da produção de compostos aromatizantes por estirpe de S. cerevisiae isolada da produção de cachaça.” Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia - NUPEB-UFOP. Publisher's VersionAbstract
A qualidade das bebidas alcoólicas está intimamente relacionada à presença de concentrações equilibradas de compostos voláteis, subprodutos do processo de fermentação alcoólica e altamente influenciados pela linhagem da levedura utilizada de tal modo que a compreensão das bases moleculares da produção de compostos desejáveis represente a possibilidade do incremento da qualidade de bebidas fermentadas visando a agregação de valor ao produto final. O presente trabalho tem como objetivo realizar uma análise de características genéticas e fisiológicas das leveduras isoladas da produção de cachaça com potencial para aplicação na produção de outras bebidas alcoólicas. Desse modo, 118 linhagens da coleção LBCM foram avaliadas quanto a capacidade de metabolização de maltose, produção de baixas concentrações de sulfeto de hidrogênio, capacidade de transporte de maltotriose e capacidade de produção de compostos voláteis. A despeito de sua origem comum, as leveduras avaliadas apresentaram diferenças significativas em sua fisiologia. Algumas dessas leveduras apresentam potencial biológico para aplicação na produção de outras bebidas, como, por exemplo, cerveja. A linhagem LBCM1073 foi selecionada dentre as demais por ser heterotálica e pela sua capacidade de produção de acetato de isoamila, um éster altamente desejável em diversas bebidas alcoólicas. Após sequenciamento genômico dessa levedura, com cobertura de 263 vezes e a predição de 5686 genes, análises de genômica comparativa revelaram que a linhagem LBCM1073 apresenta um conjunto de 24 genes ausentes na linhagem laboratorial S. cerevisiae S288c. Alguns desses genes apresentam similaridade com S. bayanus e Lachancea sp. Um total de 64,15% dos genes da linhagem LBCM1073 apresenta ortólogos com genes de 40 ascomicetos avaliados. Dentre as vias já mencionadas na literatura como relacionadas à produção de compostos voláteis, a via de sinalização mTOR e a glicólise, são as que apresentaram maior percentual de genes ortólogos, justificado pela ampla distribuição dessas duas vias dentre os organismos utilizados para análise. Ao serem comparadas as sequências de aminoácidos de 34 enzimas,relacionadas à produção de compostos responsáveis por aromas, 13 foram idênticas entre LBCM1073 e S. cerevisiae S288c. Para as demais, as proteínas codificadas por LEU4, PMA1, RSP5, TOR1 e FAS2 não apresentaram as substituições descritas na literatura como relacionadas à maior produção de compostos on flavour. Em conjunto, esses dados mostram que LBCM1073 e S. cerevisiae S288c apresentam diversas distinções a nível genômico. Uma metodologia capaz de contribuir para melhor elucidar essas diferenças em relação à produção de compostos secundários à fermentação é a técnica de BSA (Bulked Segregants Analisys) ou análise de agrupamentos de segregantes. As análises fenotípicas de segregantes obtidos do cruzamento entre LBCM1073 e S. cerevisiae S288c revelou uma discreta relação direta entre a capacidade de conversão de álcool isoamílico em acetato de isoamila e o crescimento na presença de TFL 0,5 mM. Além disso, os segregantes já obtidos e avaliados poderão ser empregados na análise de QTLs envolvidos na produção de acetato de isoamila.
Hygor Mezadri. 3/28/2018. “Análise poligênica da tolerância ao alumínio em células de Saccharomyces cerevisiae.” Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia - NUPEB/UFOP. Publisher's VersionAbstract
O bioetanol é um produto de grande importância econômica, principalmente devido a sua utilização como combustível renovável. A levedura Saccharomyces cerevisiae utiliza a sacarose obtida da cana-de-açúcar para produzir bioetanol por fermentação. Alguns fatores diminuem a capacidade fermentativa dessa levedura, por exemplo, a presença de Al3+ no caldo de cana-de-açúcar, levando a um aumento do tempo de fermentação e menor produção de bioetanol. Este trabalho teve como objetivo realizar a análise poligênica da tolerância ao alumínio em Saccharomyces cerevisiae utilizando a técnica de mapeamento de QTLs (Quantitative Trait Locus). Uma triagem entre 840 estirpes de leveduras isoladas de diferentes ambientes foi feita a fim de selecionar uma altamente tolerante ao alumínio. Dentre as estirpes testadas, a levedura denominada Bruggeman Fresh apresentou crescimento e melhor desempenho fermentativo em presença de 5 mM de Al2(SO4)3. A estirpe PE-2, amplamente utilizada na produção de etanol pela indústria brasileira, apresentou uma maior sensibilidade ao alumínio. Estas duas leveduras, Bruggeman Fresh e PE-2, foram escolhidas para a estratégia de análise poligênica para o fenótipo de resistência ao alumínio adotada neste estudo. Após esporulação e dissecação das tétrades, os parentais superior e inferior foram selecionados e cruzados dando origem ao híbrido diploide. Foi realizado um pré-teste em meio sólido contendo alumínio com 658 segregantes obtidos a partir desse híbrido diploide, sendo que 150 segregantes foram selecionados e submetidos ao teste fermentativo. A partir do teste da performance fermentativa em presença de Al2(SO4)3, 30 segregantes foram selecionados como fenótipo superior (alta tolerância ao alumínio). Foi realizada a extração do DNA genômico desses 30 segregantes agrupados e 120 segregantes não selecionados (agrupados randomicamente), assim como das estirpes parentais superior e inferior e sequenciadas. A partir das análises das sequências e mapeamento de QTL foi encontrada uma região no cromossomo VI com grande ligação ao fenótipo de interesse, observado devido à diferença na frequência dos SNPs entre os grupos selecionado e não selecionado. Após a análise de reciprocidade hemizigótica, foi identificado que o gene FAB1 tem um importante papel sobre a tolerância ao alumínio em S. cerevisiae.
Diogo Dias Castanheira. 3/22/2018. “A proteína Lpx1 como elo entre a sinalização de cálcio intracelular e a ativação de H+-ATPase de membrana citoplasmática, induzidas por glicose, em Saccharomyces cerevisiae..” Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas - NUPEB/UFOP. Publisher's VersionAbstract
Em leveduras, como em outros eucariotos, o cálcio desempenha um papel essencial nas vias de sinalização celular. No entanto, até agora, a influência do cálcio na ativação de H+-ATPase de membrana citoplasmática induzida por glicose, uma via essencial para a fisiologia de leveduras, não foi demonstrada apesar de muitas evidências sugerirem que o cálcio é um fator primordial envolvido na ativação de H+-ATPase. H+-ATPase é uma proteína de membrana citoplasmática essencial para criar um gradiente de H+, utilizado para o transporte de nutrientes e homeostase do pH. A ativação de H+-ATPase é regulada pela atividade de diferentes proteínas como proteases, quinases e canais iônicos. Neste trabalho, foi demonstrada a relação entre a atividade de Lpx1p, uma serino-protease essencial para a ativação induzida por glicose de H+-ATPase de membrana citoplasmática, e o cálcio. Mutantes lpx1Δ exibiram um sinal de cálcio intracelular que não foi afetado enquanto a atividade de bombeamento de prótons foi reduzida, indicando sua essencialidade na ativação de H+-ATPase. Além disso, o aumento da atividade de bombeamento de prótons foi observado quando Lpx1p foi expresso em células lpx1Δ por meio de um vetor de expressão induzível. Em testes in vitro, a atividade proteolítica de Lpx1p aumentou na presença de cálcio. Dos ensaios in vitro, estabelecidos neste trabalho, foi demonstrado que Lpx1p, Ptk2p e cálcio são elementos-chave para a ativação de H+- ATPase. Esses resultados fortalecem um modelo em que a ativação pós-traducional de H+-ATPase induzida pela glicose e a sinalização de cálcio intracelular, estão realmente conectadas. Lpx1p seria este elo, aparentemente, dependendo da presença de cálcio para ser ativada e hidrolisar tubulinas acetiladas ligadas à H+-ATPase, permitindo a liberação da cauda C-terminal para fosforilação e ativação.

Páginas