An alkaline active feruloyl-CoA synthetase from soil metagenome as a potential key enzyme for lignin valorization strategies

Autor(es)

Sodre, Victoria ^{[1, 2]} ; Araujo, Juscemacia Nascimento ^[3] ; Goncalves, Thiago Augusto ^{[1, 4]} ; Vilela, Nathalia ^{[1, 4]} ; Kimus Braz, Antonio Sergio ^[3] ; Franco, Telma Teixeira ^[2] ; Neto, Mario de Oliveira ^[5] ; de Lima Damasio, Andre Ricardo ^[1] ; Garcia, Wanius ^[3] ; Squina, Fabio Marcio ^{[4, 2]}

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Campinas UNICAMP, Inst Biol, Dept Biochem & Tissue Biol, Campinas, SP - Brazil

^[2] Univ Campinas UNICAMP, Fac Chem Engn, Campinas, SP - Brazil

^[3] Univ Fed ABC UFABC, Ctr Ciencias Nat & Humanas, Santo Andre, SP - Brazil

^[4] Univ Sorocaba UNISO, Programa Proc Tecnol & Ambientais, Sorocaba, SP - Brazil

^[5] Univ Estadual Paulista UNESP, Inst Biociencias, Dept Fis & Biofis, Botucatu, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: PLoS One; v. 14, n. 2 FEB 25 2019.
• Citações Web of Science: 1

Resumo

Ferulic acid (FA), a low-molecular weight aromatic compound derived from lignin, represents a high-value molecule, used for applications in the cosmetic and pharmaceutical industries. FA can be further enzymatically converted in other commercially interesting molecules, such as vanillin and bioplastics. In several organisms, these transformations often start with a common step of FA activation via CoA-thioesterification, catalyzed by feruloyl-CoA synthetases (Fcs). In this context, these enzymes are of biotechnological interest for conversion of lignin-derived FA into high value chemicals. In this study, we describe the first structural characterization of a prokaryotic Fcs, named FCS1, isolated from a lignin-degrading microbial consortium. The FCS1 optimum pH and temperature were 9 and 37 degrees C, respectively, with Km of 0.12 mM and Vmax of 36.82 U/mg. The circular dichroism spectra indicated a notable secondary structure stability at alkaline pH values and high temperatures. This secondary structure stability corroborates the activity data, which remains high until pH 9. The Small Angle X-Ray Scattering analyses resulted on the tertiary/quaternary structure and the low-resolution envelope in solution of FCS1, which was modeled as a homodimer using the hyperthermophilic nucleoside diphosphate-forming acetyl-CoA synthetase from Candidatus Korachaeum cryptofilum. This study contributes to the field of research by establishing the first biophysical and structural characterization for Fcs, and our data may be used for comparison against novel enzymes of this class that to be studied in the future. (AU)

• Processo FAPESP: 17/05901-7 - Construção de vetor para expressão do sistema CRISPR/Cas9 em E. coli-Rhodococcus visando acúmulo de ácido ferúlico em mutantes de Rhodococcus jostii RHA1
• Beneficiário: Victoria Ramos Sodré de Castro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Processo FAPESP: 17/22669-0 - N-glicosilação e secreção de enzimas em fungos filamentosos
• Beneficiário: André Ricardo de Lima Damasio
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Processo FAPESP: 17/16976-8 - Caracterização biofísica e bioquímica de duas enzimas bacterianas envolvidas na conversão de ácido ferúlico em vanilina
• Beneficiário: Juscemácia Nascimento Araujo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 15/50612-8 - An integrated approach to explore a novel paradigm for biofuel production from lignocellulosic feedstocks
• Beneficiário: Telma Teixeira Franco
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 17/16089-1 - Produção de correntes de lignina, triagem metagenômica e conversão biocatalítica de lignina em ácido ferúlico
• Beneficiário: Thiago Augusto Gonçalves
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 15/50590-4 - Valorização da lignina em plantas de etanol celulósico: a conversão biocatalítica via ácido ferúlico a produtos químicos de alto valor
• Beneficiário: Fábio Márcio Squina
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
• Processo FAPESP: 17/08166-6 - Desenvolvimento de uma levedura capaz de converter material lignocelulósico em ácido ferúlico
• Beneficiário: Nathália Vilela
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 18/18101-1 - Desenvolvimento do sistema CRISPR/Cas9 em Rhodococcus jostii RHA1 para produção de químicos de alto valor a partir de correntes de lignina
• Beneficiário: Victoria Ramos Sodré de Castro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 17/17275-3 - Estudos do modo de ação de duas mono-oxigenases líticas de polissacarídeos de inseto (ordem isoptera): estrutura molecular, química bioinorgânica e aplicações biotecnológicas
• Beneficiário: Wanius José Garcia da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular