Estudos estruturais e funcionais das enzimas beta-galactosidases de bactérias

Autor(es)

Andre Schützer de Godoy

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física de São Carlos (IFSC/BT)
• Data de defesa: 2016-08-29

Membros da banca

Alessandro Silva Nascimento; Raghuvir Krishnaswamy Arni; Yvonne Primerano Mascarenhas; Mario Tyago Murakami; Flávio Henrique da Silva

• Orientador: Igor Polikarpov; Cesar Moises Camilo

Resumo

As β-galactosidases são dissacaridases capazes de realizar a reação de hidrólise das ligações β(1→4) de um galactosídeo, tendo a lactose como principal substrato natural. Essas enzimas são amplamente utilizadas na ciência e na indústria, apresentando um alto potencial biotecnológico. Além das propriedades hidrolíticas, as β-galactosidases possuem a característica de sintetizar açúcares complexos chamados galactooligossacarídeos, que são conhecidos como prebióticos. Nesse projeto, nos propusemos a estudar enzimas do tipo β-galactosidase com alto potencial biotecnológico. Foram escolhidos genes dos organismos Xanthomonas campestris pv. campestris e Bifidumbacterium bifidum, os quais possuem alta atividade β-galactosídica, conforme a literatura. Foram clonados nove genes, dos quais o produto de quatro foram purificados, cristalizados e tiveram sua estrutura cristalográfica determinada. A enzimas BbgII foi resolvida pela técnica de single anomalous diffraction. Sua estrutura revelou um trímero em forma de barril, no qual foi possível observar interações entre os resíduos do sítio ativo e a galactose. Adicionalmente, realizamos a caracterização bioquímica e cinética da enzima nativa e de mutantes pontuais. Também foram resolvidas as estruturas cristalográficas das enzimas XCC_1754, XCC_2404 e XCC_2895. A enzima XCC_1754 exibiu uma significativa alteração no loop 11 nas cadeias entre os dois monômeros da unidade assimétrica. Esse loop exibe as conformações aberta e fechada sobre o sítio de interação com os substratos e, através de ensaios de mutação, propomos que essas diferenças são mediadas pelas glicinas 294 e 302, que atuam como uma dobradiça. Apesar de apresentar menor afinidade pelo substrato, o mutante G294P exibiu uma atividade 50% maior do que a enzima nativa. Enquanto isso, o mutante G302P, apesar de exibir um ganho em sua afinidade, perdeu a capacidade de processar eficientemente o substrato. A enzima XCC_2895 também possui três domínios, porém características bioquímicas similares a XCC_1754. Apesar de haver ainda a necessidade de mais estudos para podermos comparar ambas, acreditamos que o fato da enzima XCC_2404 possuir uma estabilidade térmica mais elevada que a enzima XCC_1754, pode estar relacionado com a formação de grandes oligômeros. (AU)

• Processo FAPESP: 11/05712-3 - Estudos estruturais e funcionais das enzimas beta-galactosidases de Xanthomonas campestris
• Beneficiário: Andre Schutzer de Godoy
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto