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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6437
Tipo do documento: Dissertação
Title: QUITINASE DE Thermothelomyces heterothallicus PA2S4T: PURIFICAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO BIOQUÍMICA E APLICAÇÃO BIOTECNOLÓGICA
Other Titles: Thermothelomyces heterothallicus PA2S4T CHITINASE: PURIFICATION, BIOCHEMICAL CHARACTERIZATION AND BIOTECHNOLOGICAL APPLICATION
Autor: Rother, Paula Daniela Helfenstein 
Primeiro orientador: Marina Kimiko, Kadowaki
Primeiro membro da banca: Maller, Alexandre
Segundo membro da banca: Friedrich, Juliana Cristhina
Resumo: As quitinases são enzimas responsáveis por degradarem a quitina, um polímero insolúvel presente no exoesqueleto de insetos, em fungos, leveduras, algas e crustáceos. São inúmeros os organismos que produzem essas enzimas, sendo os fungos as principais fontes de obtenção. Elas são utilizadas em diversas áreas pela indústria, como na composição de defensivos agrícolas, em produtos farmacêuticos, como conservante e como adjuvante na terapia com medicamentos antifúngicos. Além disso, os quitooligossacarídeos (QOS), produtos gerados após a hidrólise da quitina, possuem diferentes atividades biológicas, como antimicrobiana e prebiótica. Assim, este estudo teve por objetivo purificar e caracterizar bioquimicamente a quitinase extracelular do fungo Thermothelomyces heterothallicus PA2S4T, bem como avaliar sua aplicação em diferentes metodologias biotecnológicas. A quitinase extracelular purificada parcialmente apresentou massa molecular de 120 kDa e, após análise do zimograma e características bioquímicas, constatou-se uma β-N acetilglicosaminidase (GlcNAcase). A GlcNAcase apresentou maior atividade em temperatura de 65 ºC e pH 6,0, sendo estável em temperaturas entre 40 e 55 ºC e na faixa de pH 6,0 a 6,5. Os álcoois etílico, isobutílico, isopropílico e o glicerol aumentaram a atividade enzimática, enquanto o HgCl2 e FeCl2 a 5 mmol/L inibiram totalmente. A GlcNAcase apresentou atividade catalítica elevada com os substratos p-nitrofenil N-acetil-β-D-glicosaminídeo e p-nitrofenil β-D-glicopiranosídeo e nenhuma atividade na presença de quitina coloidal. Os valores de Vmáx, Km, kcat, kcat/Km e Ea foram 971,81 µmol/mL/min, 0,14 mg/mL, 1962,4 s-1 , 4867,06 mM/s e 43,92 kJ/mol, respectivamente. A análise das imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) indicaram que a bioconversão da casca de camarão in natura foi efetiva e não é necessário o emprego de pré-tratamento para que a degradação seja exitosa. Após análise dos produtos obtidos, verificou-se a produção de N acetilglicosamina (GlcNAc) e de QOS com maiores graus de polimerização (GP), possivelmente diacetilquitobiose e quitotriose, indicando que o extrato bruto de T. heterothallicus PA2S4T pode conter dois tipos de quitinases: uma endoquitinase ou quitobiase e uma GlcNAcase. Além disso, os QOS obtidos apresentaram um efeito prebiótico sobre o crescimento de Lactobacillus paracasei superior ao da glicose. As características apresentadas pelas quitinases deste estudo e pelos produtos da sua hidrólise evidenciam o grande potencial para a utilização destes pela indústria biotecnológica.
Abstract: Chitinases are enzymes responsible for degrading chitin, an insoluble polymer present in the exoskeleton of insects, fungi, yeasts, algae, and crustaceans. There are countless organisms that produce these enzymes, and fungi are the main sources of obtaining them. They are used in several areas by the industry such as in the composition of agricultural pesticides, in pharmaceutical products as a preservative and as an adjuvant in therapy with antifungal drugs. In addition, chitooligosaccharides (COS), products generated after the hydrolysis of chitin, have different biological activities, such as antimicrobial and prebiotic. Thus, this study aimed to purify and biochemically characterize the extracellular chitinase of the fungus Thermothelomyces heterothallicus PA2S4T, as well as to evaluate its application in different biotechnological methodologies. The partially purified extracellular chitinase exhibited a molecular mass of 120 kDa and, after analysis of the zymogram and biochemical characteristics, it was found to have a β-N-acetylglucosaminidase (GlcNAcase). GlcNAcase exhibited higher activity at 65 ºC and pH 6.0, remaining stable at temperatures between 40 and 55 ºC and in the range of pH 6.0 to 6.5. Ethyl, isobutyl, isopropyl alcohols, and glycerol increased enzymatic activity, while HgCl2 and FeCl2 at 5 mmol/L completely inhibited it. GlcNAcase showed high catalytic activity with the substrates p-nitrophenyl N-acetyl-β-D-glucosaminide and p-nitrophenyl β-D glucopyranoside and no activity in the presence of colloidal chitin. The values of Vmax, Km, kcat, kcat/Km, and Ea were 971.81 µmol/mL/min, 0.14 mg/mL, 1962.4 s-1 , 4867.06 mM/s, and 43.92 kJ/mol, respectively. The analysis of images obtained by scanning electron microscopy (SEM) indicated that the bioconversion of in natura shrimp shell was effective, and that no pre-treatment is necessary for the degradation to be successful. After analyzing the products obtained, the production of N acetylglucosamine (GlcNAc) and COS with higher degrees of polymerization (DP) was verified, possibly diacetylchitobiose and chitotriose, indicating that the crude extract of T. heterothallicus may contain two types of chitinases: an endochitinase or chitobiase and a GlcNAcase. Furthermore, the COS obtained showed a prebiotic effect on the growth of Lactobacillus paracasei superior to that of glucose. The characteristics presented by the chitinase in this study and by the products of their hydrolysis show the great potential for their use by the biotechnology industry.
Keywords: β-N-acetilglicosaminidase
Endoquitinase
Quitina
Enzima fúngica
Quitooligossacarídeos
Prebiótico
β-N-acetylglucosaminidase
Endochitinase
Chitin
Fungal enzyme
Chitooligosaccharides
Prebiotic
CNPq areas: CIENCIAS FARMACÊUTICAS
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Médicas e Farmacêuticas
Program: Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas
Campun: Cascavel
Citation: Rother, Paula Daniela Helfenstein. QUITINASE DE Thermothelomyces heterothallicus PA2S4T: PURIFICAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO BIOQUÍMICA E APLICAÇÃO BIOTECNOLÓGICA. 2022. 75 f. Dissertação( Mestrado em Ciências Farmacêuticas) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6437
Issue Date: 25-Nov-2022
Appears in Collections:Mestrado em Ciências Farmacêuticas (CVL)

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