Imobilização e engenharia de proteínas de glucansucrases

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Graebin, Natália Guilherme
• Orientador(a): Ayub, Marco Antônio Záchia
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Imobilização de enzima; Glucansucrases
• Palavras-chave em Inglês: Oligosaccharides; Site-directed mutagenesis; Enzyme immobilization
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/182325

Glucansucrases são enzimas que atuam em reações de síntese de polissacarídeos e oligossacarídeos. Para que esses biocatalisadores sejam aplicados em escala industrial, é desejável ótimas estabilidades térmica e operacional, o que pode ser alcançado com a imobilização de enzimas. Como alternativa aos suportes sólidos amplamente estudados, está a quitosana, polímero que não apresenta toxicidade e possui alta biocompatibilidade e alta afinidade com proteínas. Outra possibilidade promissora na imobilização de enzimas, é a síntese dos agregados enzimáticos entrecruzados (CLEAs), os quais apresentam alta atividade catalítica e alta estabilidade. Contudo, uma peculiaridade das glucansucrases quando produzidas em meio contendo sacarose é a camada de polímero que as envolve, e que bloqueia o acesso aos grupos reativos na superfície da proteína. No caso da expressão heteróloga das glucansucrases em Escherichia coli essa dificuldade pode ser contornada. Além disso, o uso da mutagênese sítio-dirigida pode proporcionar modificações de aminoácidos na superfície da enzima, tais como os resíduos Lys, Cys, His, com o intuito de que melhorias na imobilização sejam alcançadas. Sendo assim, na primeira etapa desse trabalho, uma extensa discussão é apresentada em relação às metodologias de imobilização de dextransucrase encontradas na literatura. A seguir, estudos referentes à imobilização da dextransucrase de Leuconostoc mesenteroides B-512 F em esferas de quitosana ativadas com glutaraldeído foram realizados. Esse imobilizado apresentou alta atividade catalítica (197 U/g) quando utilizada a carga de proteína de 400 mg/g de suporte. Além disso, observou-se que a imobilização covalente e os açúcares maltose e glicose promoveram proteção à enzima em temperaturas de 40 ºC e 50 ºC. Na etapa seguinte, a produção e a caracterização de CLEAs de dextransucrase de L. mesenteroides B-512 F foram investigados. Demonstrou-se que o tratamento com a dextranase foi essencial para a imobilização da glucansucrase e que o isopropanol foi o melhor agente precipitante. Os CLEAs apresentaram pH e temperatura ótimos de 3,0 e 60 ºC, respectivamente, enquanto que a dextransucrase imobilizada nas esferas de quitosana funcionalizada com glutaraldeído apresentaram os valores de 4,5 e 20 ºC. Ambas formas imobilizadas apresentaram boa estabilidade operacional na síntese de oligossacarídeos uma vez que após 10 ciclos, 40 % de atividade residual foi observada. Por fim, estão apresentados estudos sobre a modelagem das estruturas tridimensionais e a mutagênese sítio-dirigida das glucansucrases DSR-S vardel Δ4N and ASR C-APY del. Os modelos preditos demonstraram boa qualidade e a mutagênese sítio-dirigida não promoveu perdas significativas na atividade enzimática dos mutantes. Somente o mutante DSR_S326C mostrouse inativo. Os resultados obtidos sugerem que a imobilização da dextransucrase foi satisfatória e que cada técnica possibilita diferentes características ao imobilizado. Além disso, os imobilizados foram adequados para síntese de dextrana e oligossacarídeos.