A deleção de mono-oxigenases líticas de polissacarídeos afeta o secretoma de A. nidulans e o crescimento em lignocelulose

• Processo: 22/04911-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Vigência: 01 de junho de 2022 - 30 de novembro de 2022
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Biologia e Fisiologia dos Microorganismos
• Pesquisador responsável: André Ricardo de Lima Damasio
• Beneficiário: André Ricardo de Lima Damasio
• Instituição Sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Metabolismo dos carboidratos Enzimas oxirredutoras
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aa9 | Carbohydrate metabolism | Fungal Biology | Lpmo | Oxidative enzymes | sugarcane lignocellulose | Fungal cell factories

Resumo

Resumo: As monooxigenases líticas de polissacarídeos (LPMOs) são enzimas oxidativas encontradas em vírus, arquéias, bactérias e eucariotos, como fungos, algas e insetos, contribuindo ativamente na degradação de diferentes polissacarídeos. Em Aspergillus nidulans, LPMOs da família AA9 (AnLPMO9s), juntamente com uma AA3 celobiose desidrogenase (AnCDH1), são co-secretadas após crescimento em celulose cristalina e substratos lignocelulósicos, indicando seu papel na degradação dos componentes da parede celular vegetal. A análise funcional revelou que três LPMO9s alvo (AnLPMO9C, AnLPMO9F e AnLPMO9G) são, de fato, ativas em celulose, apresentando distintas regiosseletividade e atividade sobre celuloses com diferentes proporções de regiões cristalinas e amorfas. Estudos de deleção e superexpressão das AnLPMO9s corroboram os dados funcionais. AnLPMO9F abundantemente secretada é um componente importante do sistema celulolítico extracelular, enquanto que AnLPMO9G foi menos abundante, mas constantemente secretada, e atua preferencialmente nas regiões cristalinas da celulose, exibindo atividade única em celulose altamente cristalina de alga. Deleções simples ou duplas de AnLPMO9s resultaram em cerca de 25% de redução no crescimento do fungo na palha de cana-de-açúcar, mas não em Avicel, demonstrando que a contribuição de LPMO9s para o estilo de vida de fungos saprofíticos relaciona-se com a degradação de substratos lignocelulósicos complexos. Embora a deleção de AnCDH1 tenha reduzido tenuamente a atividade celulolítica, o crescimento fúngico não foi afetado, indicando a existência de doadores de elétrons alternativos para as LPMOs. Além disso, nocautes duplos ou triplos dessas enzimas não tiveram efeito deletério cumulativo na atividade celulolítica nem no crescimento fúngico, independentemente do gene deletado. A superexpressão de AnLPMO9s em um secretoma induzido por celulose confirmou a importância e aplicabilidade da AnLPMO9G ao melhorarar a sacarificação de lignocelulose.Importância: As monooxigenases líticas de polissacarídeos (LPMOs) fúngicas são enzimas dependentes de cobre que aumentam a degradação da biomassa vegetal em combinação com glicosil hidrolases. A secreção do arsenal de LPMO9s por Aspergillus nidulans é influenciada pelo substrato e tempo de indução. Esses achados, juntamente com a caracterização bioquímica de novas LPMO9s fúngicas, têm implicações em nossa compreensão de sua ação conjunta, permitindo a engenharia racional de cepas de fungos para aplicações biotecnológicas, como na degradação de biomassa vegetal. Além disso, o papel dos agentes oxidativos no crescimento fúngico na biomassa vegetal foi avaliado por experimentos de deleção e superexpressão usando um sistema fúngico modelo. (AU)