Biochemical and structural insights of a recombinant AA16 LPMO from the marine and sponge-symbiont Peniophora sp

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Cairo, Joa o Paulo L. Franco ; Almeida, Dnane V. ; Andrade, Viviane B. ; Telfer, Abbey ; Goncalves, Thiago A. ; Diaz, Daniel E. ; Figueiredo, Fernanda L. ; Brenelli, Livia B. ; Walton, Paul H. ; Garcia, Wanius ; Squina, Fabio M.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: International Journal of Biological Macromolecules; v. 280, p. 11-pg., 2024-09-18.

Resumo

Lytic polysaccharide monooxygenases (LPMOs) are copper-dependent enzymes that oxidize polysaccharides, leading to their cleavage. LPMOs are classified into eight CAZy families (AA9-11, AA13-17), with the functionality of AA16 being poorly characterized. This study presents biochemical and structural data for an AA16 LPMO (PnAA16) from the marine sponge symbiont Peniophora sp. Phylogenetic analysis revealed that PnAA16 clusters separately from previously characterized AA16s. However, the structural modelling of PnAA16 showed the characteristic immunoglobulin-like fold of LPMOs, with a conserved his-brace motif coordinating a copper ion. The copper-bound PnAA16 showed greater thermal stability than its apo-form, highlighting copper's role in enzyme stability. Functionally, PnAA16 demonstrated oxidase activity, producing 5 mu M H2O2 after 30 min, but showed 20 times lower peroxidase activity (0.27 U/g) compared to a fungal AA9. Specific activity assays indicated that PnAA16 acts only on cellohexaose, generating native celloligosaccharides (C3 to C5) and oxidized products with regioselective oxidation at C1 and C4 positions. Finally, PnAA16 boosted the activity of a cellulolytic cocktail for cellulose saccharification in the presence of ascorbic acid, hydrogen peroxide, or both. In conclusion, the present work provides insights into the AA16 family, expanding the understanding of their structural and functional relationships and biotechnological potential. (AU)

• 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: 22/08958-8 - Desenvolvimento de microrganismos e enzimas termofílicas envolvidas na degradação e reaproveitamento de plásticos fósseis
• Beneficiário: Fábio Márcio Squina
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 18/13500-5 - Expressão periplasmática, purificação e caracterização da bioquímica inorgânica de uma enzima oxidativa do inseto Bombyx mori (bicho-da-seda)
• Beneficiário: Dnane Vieira Almeida
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• 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: 22/05731-2 - BEYOND: estabelecendo uma fábrica celular fúngica para produção de proteínas recombinantes
• Beneficiário: André Ricardo de Lima Damasio
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• 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