Investigação dos determinantes estruturais do modo de ação de endo e exo-arabinanases obtidas de uma biblioteca metagenômica do rúmen bovino

• Processo: 12/09119-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2012
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2016
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Mário Tyago Murakami
• Beneficiário: Carla Cristina Polo
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Cristalografia de raios X Biologia estrutural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Arabinanase | Biblioteca Metagenômica | Cristalografia de raios X | Hidrolase glicosídica | Relação Estrutura-Função | Biologia Estrutural

Resumo

As arabinanases são hidrolases glicosídicas pertencentes à família GH43 que possuem um papel chave na degradação de material péctico-hemicelulósico. Essas enzimas participam das vias catabólicas de diversos microrganismos, como fungos e bactérias, quando expostos a ambientes com baixo teor de glicose, objetivando utilizar a arabinose como fonte de carbono. Para as sementes germinativas de plantas, supõe-se que essas enzimas tenham papel fundamental no metabolismo energético logo após a germinação, além de contribuírem na dinâmica da parede celular vegetal. Essas enzimas também tem atraído muita atenção em decorrência de suas aplicações em diversas áreas, tais como na indústria alimentícia, síntese orgânica e degradação de matéria lignocelulósica para a produção de biocombustível. Apesar de sua importância na fisiologia de microorganismos e plantas e em processos biotecnológicos, as arabinanases são ainda pouco estudadas quando comparadas a outras hidrolases glicosídicas, como xilanases e celulases. Neste cenário, uma nova abordagem de prospecção de enzimas tem sido a metagenômica, a qual tem revelado enzimas que divergem significativamente daquelas já caracterizadas tanto no aspecto funcional como estrutural. ARN2 e ARN3 são, respectivamente, endo e exo-±-1,5-L-arabinanases obtidas de uma biblioteca metagenômica da microbiota do rúmen bovino. Elas apresentam características bastante peculiares como, por exemplo, a presença de grandes inserções de aminoácidos em laços na interface catalítica. Assim, este projeto tem como objetivo primário a determinação da estrutura tridimensional dessas enzimas para correlacionar com os dados funcionais disponíveis e assim contribuir na compreensão das bases moleculares do modo de operação dessas enzimas. Tendo este conhecimento em mãos, proporemos modificações nessas enzimas a fim de realizar a interconversão funcional das atividades endo- e exo-arabinanase. Tais informações geradas nesta investigação serão instrumentais para engenharia dessas proteínas visando potenciais usos industriais ou mesmo servir de modelo para redesenho de outras enzimas envolvidas na modificação de hemiceluloses.

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

POLO, Carla Cristina. Investigação dos determinantes estruturais do modo de ação de endo e exo-arabinanases provenientes da microflora do rúmen bovino. 2016. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia Campinas, SP.