Caracterização de uma nova arabinose isomerase e sua aplicação na produção de açúcares raros - Souza, Ane Gabriele Vaz [UNESP] (2025)
Nos últimos anos, observou-se um aumento expressivo na incidência global de diabetes e obesidade. Como resposta a essa crescente demanda por alternativas mais saudáveis ao açúcar, os edulcorantes naturais de baixo valor calórico, como a D-tagatose, surgem como substitutos ideais e seguros. Atualmente, há dois métodos principais para a produção de D-tagatose, a conversão química e enzimática. A conversão por enzimas gera menos subprodutos e requerem condições mais brandas. Este estudo tem como objetivo caracterizar bioquimicamente uma nova L-arabinose isomerase (AraR), visando atender à demanda por biocatalisadores mais eficientes e avaliar a imobilização enzimática como estratégia de otimização de processos. Além disso, a estrutura tridimensional de AraR foi modelada utilizando o AlphaFold, fornecendo informações estruturais que estabelecem a base para futuros estudos sobre seu mecanismo catalítico. A enzima foi expressa em Escherichia coli BL21 (DE3) utilizando o vetor pET28a, e purificada por cromatografia de afinidade seguida de filtração em gel. A atividade enzimática foi avaliada com base na conversão de D-galactose em D-tagatose, utilizando o método colorimétrico de cisteína-carbazol-ácido sulfúrico. A enzima AraR demonstrou ser termoestável, exibindo atividade ótima em temperaturas entre 40 e 50 °C e atuando eficazmente em condições levemente ácidas (pH 6,0 a 6,5). AraR apresentou valores de Vmax e Km de 20,75 µM/min e 5,552 mM para L-arabinose, e de 20,08 µM/min e 13,50 mM para tagatose, respectivamente. A imobilização da enzima elevou a temperatura ótima de atividade em 10 °C, para uma faixa de 50 a 60 °C, e melhorou a estabilidade térmica a 40 e 50 °C. A imobilização também aumentou a meia-vida de AraR, mantendo 100% da atividade por até 28 dias. Com base na estrutura tridimensional predita, observou-se que AraR possui três domínios e uma arquitetura semelhante à de outras isomerases de L-arabinose (AIs) com estruturas cristalográficas conhecidas.