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Crystal structure and biochemical characterization of the recombinant ThBgl, a GH1 ²-glucosidase overexpressed in Trichoderma harzianum under biomass degradation conditions

Processo: 16/04869-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
Vigência: 01 de maio de 2016 - 31 de outubro de 2016
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
Pesquisador responsável:Anete Pereira de Souza
Beneficiário:Anete Pereira de Souza
Instituição-sede: Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Assunto(s):Trichoderma harzianum  Celulase  Proteínas recombinantes  Enzimas  Biomassa 

Resumo

A conversão de açúcares derivados da biomassa através de hidrólise enzimática para a produção de biocombustíveis é um desafio. Por conseguinte, a busca de microrganismos e enzimas-chave que aumentam a eficiência da sacarificação de substratos celulósicos continua a ser uma importante e, de alta prioridade, área de estudo. Trichoderma harzianum é um fungo importante conhecido para a produção de níveis elevados de enzimas celulolíticas que podem ser utilizados para a produção de etanol celulósico. Neste contexto, glucosidases, que agem sinergicamente com celobiohidrolases e no processo de sacarificação endoglucanases, são biocatalisadores potenciais para a conversão de biomassa vegetal em resíduos de glicose livres.No presente estudo, foram utilizados dados genômicos de RNA-Seq para identificar a principal glicosidase expressa por T. harzianum em condições de degradação da biomassa.Foram mapeados e quantificada a expressão de todos as glucosidases das famílias de glicosídeo hidrolases 1 e 3, e foi identificada a enzima com a expressão mais elevada sob estas condições. O gene alvo foi clonado e expresso de forma heteróloga em Escherichia coli, e a proteína recombinante (rThBgl) foi purificada com rendimentos elevados e a um baixo custo. rThBgl foi caracterizada utilizando um amplo conjunto de análises bioquímica, técnicas espectroscópicas e hidrodinâmicos. Finalmente, determinou-se a estrutura cristalográfica da proteína recombinante a uma resolução de 2,6 Â.Usando uma abordagem racional, investigaram-se as características bioquímicas e determinou-se a estrutura de proteína tridimensional de um beta-glicosidase que é altamente expressa por T. harzianum sob condições de degradação da biomassa. A metodologia descrita neste manuscrito será útil para a bioprospecção de enzimas chave, incluindo celulases e outras enzimas acessórias, para o desenvolvimento e / ou melhoria dos coquetéis enzimáticos destinadas a produzir etanol a partir de biomassa vegetal. (AU)