Recombinant expression, purification and characterization of an active bacterial feruloyl-CoA synthase with potential for application in vanillin production

Autor(es)

dos Santos, Otavio Augusto Leitao ; Goncalves, Thiago Augusto ; Sodre, Victoria ; Vilela, Nathalia ; Tomazetto, Geizecler ; Squina, Fabio M. ; Garcia, Wanius

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Protein Expression and Purification; v. 197, p. 7-pg., 2022-05-11.

Resumo

The ferulic acid (FA) represents a high-value molecule with applications in the cosmetic and pharmaceutical industries. This aromatic molecule is derived from lignin and can be enzymatically converted in other commercially interesting molecules, such as vanillin and bioplastics. This process starts with a common step of FA activation via CoA-thioesterification, catalyzed by feruloyl-CoA synthetases. Therefore, here, we report the successfully expression, purification as well as the initial structural and biochemical characterization of a stable, correctly folded, and catalytically active bacterial feruloyl-CoA synthase (here named FCS3) isolated from a lignin-degrading microbial consortium. The purification of recombinant FCS3 to near homogeneity was achieved using affinity chromatography. The FCS3 structure is composed of a mixture of alpha and beta secondary structures and most likely forms stable homodimers in solution. The FCS3 presented a notable structural stability at alkaline pH values and it was able to convert FA and coenzyme A (CoA) into feruloyl-CoA complex at room temperature. This study should provide a useful basis for future biotechnological applications of FCS3, especially in the field of conversion of lignin-derived FA into high value compounds. (AU)

• 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: 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: 17/08166-6 - Desenvolvimento de uma levedura capaz de converter material lignocelulósico em ácido ferúlico
• Beneficiário: Nathália Vilela
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 20/15595-3 - Estudo funcional e estrutural de uma celulase celulossomal de fungo anaeróbio e sua interação doquerina-escafoldina
• Beneficiário: Wanius José Garcia da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 20/05784-3 - EMU concedido no processo 15/50590-4: sistema cromatográfico e detectores para análise de açúcares e monolignois de lignocelulose
• Beneficiário: Fábio Márcio Squina
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• 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