Export iten: EndNote BibTex

Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/4477
Tipo do documento: Tese
Title: Construção, caracterização e perfil biotecnológico do gene xynA2 de Caulobacter crescentus
Other Titles: Construction, characterization and profile biotechnological of the xynA2 gene of Caulobacter crescentus
Autor: Jacomini, Débora 
Primeiro orientador: Simão , Rita de Cássia Garcia
Primeiro membro da banca: Arruda, Priscila Vaz de
Segundo membro da banca: Schaker, Patricia Dayane Carvalho
Terceiro membro da banca: Sene , Luciane
Quarto membro da banca: Corrêa , Juliana Moço
Resumo: Resíduos lignocelulósicos, gerados em práticas agroindustriais, são os mais abundantes da natureza e, atualmente, há uma preocupação mundial para aproveitá-los como matériaprima na produção de energia, compostos químicos e alimentos, visto que são uma fonte abundante de matéria orgânica renovável. A biotecnologia surge com alternativas inovadoras, por meio da utilização de enzimas na biodegradabilidade de resíduos agroindustriais. Além disso, as enzimas também podem ser aplicadas em bioprocessos industriais, visando a uma otimização dos tratamentos convencionais, como no biotratamento de denim. Caulobacter crescentus é uma bactéria promissora para a exploração biotecnológica, pois apresenta sete genes que codificam enzimas do complexo xilanolítico, envolvidas no metabolismo de materiais lignocelulósicos, sendo cinco genes de b-xilosidases e dois de endoxilanases. O objetivo deste estudo foi clonar, expressar e caracterizar bioquimicamente o gene xynA2, que codifica a xilanase II ou XynA2, além de testar sua ação xilanolítica na hidrólise do resíduo palha de milho e no biotratamento do denim. O xynA2 foi amplificado por PCR, clonado no vetor de clonagem pUCBM21 e subclonado no vetor de expressão pTrcHisA, que produziu uma proteína com cauda de histidinas N-terminal. A xilanase recombinante XynA2 foi purificada em resina de níquelsepharose, exibindo uma única banda de proteína no gel SDS-PAGE (43 kDa), com atividade específica de 1 U.mg-1. A XynA2 foi caracterizada com pH ótimo alcalino (8) e temperatura ótima de 60 oC, além de ser considerada termorresistente a 65 oC e estável ao pH alcalino. A enzima de C. crescentus apresentou atividade predominante para o substrato xilana de beechwood 1 %, mas não tem função celulásica. Essa especificidade ao substrato permite à enzima que remova seletivamente os componentes da hemicelulose, tornando os processos industriais mais limpos e rentáveis. Dentre os compostos testados frente à atividade xilanolítica de XynA2, o DTT foi o que obteve o melhor resultado, pois diminuiu o KM da enzima de 21,49 para 5,78 mg.mL-1 e aumentou a Kcat/KM de 0,12 para 1,63 U.s-1, melhorando sua catálise. Além disso, essa enzima não é inibida na presença de concentrações moderadas de xilose (50 μmol.mL-1), sugerindo que possa atuar em reações de hidrólise prolongadas, pois não é reprimida por seu produto final. A XynA2 quebrou eficientemente a palha de milho, liberando açúcares redutores e XOS, que apresentam potencial para aplicações industriais. XynA2 também foi aplicada ao biotratamento do jeans, levando à diminuição de resquícios de hemicelulose do tecido e à melhora de suas propriedades estéticas e comerciais. Segundo a literatura, até o momento, poucas enzimas xilanolíticas alcalíficas e termofílicas bacterianas foram caracterizadas. Desse modo, este trabalho contribuiu fortemente para o estudo das xilanases, que podem atuar em diferentes bioprocessos industriais, como os do segmento têxtil e os que utilizam resíduos lignocelulósicos como matéria-prima.
Abstract: Lignocellulosic residues generated in agroindustrial practices are the most abundant in nature and, currently, there is a world concerning about using them as raw material in the energy production, chemical compounds and food, since they are a great source of renewable organic matter. Biotechnology arises with innovative alternatives, through the enzymes use in the biodegradability of agroindustrial residues. Moreover, enzymes can also be applied in industrial bioprocesses, looking for conventional treatment’s optimization as in the biotreatment of denim. Caulobacter crescentus is a promising bacterium to the biotechnological exploration, due to the presence of seven genes that encode enzymes of xylanolytic complex involved in the lignocellulosic materials metabolism, being five genes of β-xylosidases and two genes of endoxylanases. The objective of this study was to clone, express and characterize biochemically the xynA2 gene, besides testing its xylanolytic action in the hydrolysis of the corn straw residue, and to the denim treatment. The xynA2 was amplified by PCR, cloned into the pUCBM21 cloning vector and subcloned into the pTrcHisA expression vector, which produced a protein with a histidine N-terminal tail. The recombinant xylanase was purified on nickel-sepharose resin, exhibiting a single protein band on the SDS-PAGE gel (43 kDa), with specific activity of 1 U.mg-1. The XynA2 was characterized with optimum alkaline pH (8) and optimum temperature (60 ºC), apart from being considered thermoresistant at 65 ºC and stable at alkaline pH. The C. crescentus enzyme presented predominant activity to the xylan beechwood 1 % substrate, however it does not have celullase function. This substrate specificity allows that the enzyme selectively removes hemicellulose´s components, making industrial processes cleaner and more profitable. Among the tested compounds with xylanolytic activity of XynA2, the DTT was the one that obtained the best result, because it decreased the enzyme´s KM from 21.49 to 5.78 mg.mL-1 and increased the Kcat/KM from 0.12 to 1.63 Us-1, improving the C. crescentus endoxylanase catalytic´s efficiency. Moreover, this enzyme is not inhibited in the presence of moderate concentrations of xylose (50 μmol.ml-1), suggesting that it may act on prolonged hydrolysis reactions since it is not repressed by its final product. XynA2 efficiently hydrolyzed the corn straw by liberating reducing sugars and XOS, that present potential for industrial application. XynA2 acted in jeans treatment, removing the hemicellulose remnants from the fabric, improving its esthetic and commercial properties. According to the literature to date, few xylanolytic alkali enzymes and thermophilic bacterial have been characterized. Therefore, this work contributed strongly to the study of xylanases, which can act in different industrial bioprocesses, such as those in the textile segment and those that use lignocellulosic residues as raw material.
Keywords: Denim
Endo-1,4-b-xilanase
Proteína recombinante
Lignocelulose
Xilana
Denim
Endo-1,4-β-xylanase
Recombinant protein
Lignocellulose
Xylan
CNPq areas: CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Campun: Cascavel
Citation: JACOMINI, Débora. Construção, caracterização e perfil biotecnológico do gene xynA2 de Caulobacter crescentus. 2019. 90 f. Tese( Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel, 2019.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/4477
Issue Date: 18-Feb-2019
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Débora_Jacomini_2019.pdfArquivo completo8.69 MBAdobe PDFView/Open Preview


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons