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Estudos moleculares, estruturais e funcionais da Cel12A de Gloeophyllum trabeum, uma endo-1,4-²-glucanase da família 12 de hidrolases de glicosídeos

Processo: 09/08233-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de setembro de 2009
Vigência (Término): 31 de agosto de 2014
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
Pesquisador responsável:Igor Polikarpov
Beneficiário:Lis Schwartz Miotto
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:08/56255-9 - Structure and function of enzymes and auxiliary proteins from Trichoderma, active in cell-wall hydrolysis, AP.BIOEN.TEM
Assunto(s):Biologia molecular   Bioquímica   Enzimas   Glicosídeo hidrolases   Celulase   Gloeophyllum trabeum   Bioetanol

Resumo

A produção de etanol de segunda geração, a partir da hidrólise enzimática da biomassa vegetal, é considerada uma alternativa viável e promissora para enfrentarmos a crise energética mundial e diminuirmos a dependência das fontes fósseis de energia. Para isso, é necessário que ocorra a degradação das moléculas constituintes da parede celular como a lignina, a celulose e a hemicelulose a açúcares fermentáveis. No entanto, a utilização de enzimas para esse fim ainda apresenta um custo elevado, o que tem desencadeado, cada vez mais, estudos que busquem torná-las mais viáveis econômica e tecnicamente. O presente estudo visou à caracterização molecular, estrutural e funcional da endoglucanase Cel12A do fungo Gloeophyllum trabeum por diferentes técnicas. Os dados bioquímicos revelaram a especificidade por substratos da enzima, sendo que o melhor substrato para atividade foi o ²-glucano (239,2 ± 9,1 U mg-1). As condições ótimas para a atividade foram pH 4,5 e temperatura de 50. Os ensaios de estabilidade térmica indicaram uma meia-vida de 84,6 ± 3,6 horas a 50. Os parâmetros cinéticos Km (3,2 ± 0,5 mg mL-1)) e Vmax (0,40 ± 0,02 µmol min-1) foram determinados utilizando-se ²-glucano como substrato. Análises de microscopia eletrônica de varredura de amostras de papel de filtro e aveia submetidos à hidrólise pela GtCel12A evidenciaram os efeitos de degradação dos substratos em relação às amostras controle. Adicionalmente, o envelope de baixa resolução e a estrutura cristalográfica da GtCel12A foram obtidos. O modelo de alta resolução revelou um enovelamento do tipo sanduíche beta, com duas folhas-² (A e B) e três hélices-±, sendo que a folha A apresentou cinco fitas e a B, nove fitas. Por meio de análises comparativas da sequência de aminoácidos e de estruturas homólogas identificamos os resíduos catalíticos Glu142 e Glu227 no sítio ativo da enzima. Tais resultados são importantes para a elucidação e compreensão do mecanismo molecular de atuação dessa enzima e de outras endoglucanases da família GH12. (AU)

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
MIOTTO, LIS SCHWARTZ; DE REZENDE, CAMILA ALVES; BERNARDES, AMANDA; SERPA, VIVIANE ISABEL; TSANG, ADRIAN; POLIKARPOV, IGOR. The Characterization of the Endoglucanase Cel12A from Gloeophyllum trabeum Reveals an Enzyme Highly Active on beta-Glucan. PLoS One, v. 9, n. 9 SEP 24 2014. Citações Web of Science: 13.
MIOTTO, LIS S.; DOS REIS, CAIO V.; NETO, MARIO DE OLIVEIRA; POLIKARPOV, IGOR. SAXS Studies of the Endoglucanase Cel12A from Gloeophyllum trabeum Show Its Monomeric Structure and Reveal the Influence of Temperature on the Structural Stability of the Enzyme. MATERIALS, v. 7, n. 7, p. 5202-5211, JUL 2014. Citações Web of Science: 2.

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