Export iten: EndNote BibTex

Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/7725
Tipo do documento: Dissertação
Title: PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO BIOQUÍMICA DE L-ASPARAGINASE PRODUZIDA POR FUNGOS FILAMENTOSOS ISOLADOS DA MATA ATLÂNTICA
Other Titles: PRODUCTION AND BIOCHEMICAL CHARACTERIZATION OF L- ASPARAGINASE PRODUCED BY FILAMENTAL FUNGI ISOLATED FROM THE ATLANTIC FOREST
Autor: Groll, Simone Von 
Primeiro orientador: Maller, Alexandre
Primeiro membro da banca: Kadowaki, Marina Kimiko
Terceiro membro da banca: Bifano, Thaís Duarte
Resumo: A enzima L-asparaginase (L-asparagina amidohidrolase, EC 3.5.1.1) é empregada no tratamento de leucemias, notavelmente a Leucemia Linfoide Aguda (LLA), além de encontrar aplicação na indústria de alimentos para mitigar a formação de acrilamida. No entanto, a L-asparaginase disponível para indústria farmacêutica é de origem bacteriana, o que resulta em efeitos adversos e prejudica a eficácia terapêutica. Diante disso, este estudo buscou rastrear fungos filamentosos isolados de fragmento da mata Atlântica do Oeste do Paraná, com o objetivo de identificar um produtor de L- asparaginase. A seleção de fungos produtores de L-asparaginase foi executada utilizando metodologias em meio sólido e líquido. O fungo escolhido passou por avaliação em relação ao meio e tempo de cultivo, fontes de carbono, nitrogênio e suplementação de aminoácidos, a fim de determinar sua influência na atividade enzimática. Empregou-se um delineamento estatístico de Plackett-Burman para investigar os efeitos de sete variáveis na produção de L-asparaginase, seguido por um planejamento de composto central rotacional com 27 ensaios. Além disso, realizou-se a caracterização bioquímica da enzima presente no extrato bruto, definindo as condições ideais de temperatura e pH, bem como procedeu-se à purificação por meio de cromatografia de exclusão molecular, seguida da caracterização bioquímica da enzima. Os cinco fungos avaliados no screening em placa, demostraram ser produtores de L-asparaginase. A partir dos experimentos de fermentação submersa, destacou-se o fungo Cunninghamella echinulata PA3S12MM como capaz de sintetizar a L-asparaginase, com atividades de 4,79 U/mL e 2,70 U/mL em seus extratos extracelular e intracelular, respectivamente. O meio de cultura de Czapek revelou-se mais adequado para a produção otimizada de L-asparaginase com 120 horas de cultivo. As condições ótimas de cultivo foram estabelecidas por meio de planejamento Plackett-Burman, seguido pelo delineamento composto central rotativo (DCCR). A atividade enzimática máxima (7,14 U/mL) foi obtida após 120 horas de cultivo a 28 °C, com suplementação de 7% de glicose, 1,5% de pena de galinha e 0,15% de prolina. A faixa ideal para a atividade da enzima no extrato bruto foi em pH 5,0 à 60 °C. A purificação parcial da enzima foi alcançada através de cromatografia de exclusão molecular seguida por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), resultando em um fator de purificação de 10,4 vezes e uma recuperação de 0,2 %. A atividade máxima da enzima parcialmente purificada foi observada em pH 7,0 e temperatura de 85 ºC, além de apresentar estabilidade na faixa de pH 4-6 e termoativação aos 30 minutos de incubação à 95 ºC. O composto beta-mercaptoetanol aumentou a sua atividade enzimática em 72,1 %. Os valores aparentes de Km e Vmax para hidrólise da asparagina foram 0,011 mmol L−1 e 126,5 mmol L-1 min-1, respectivamente. Em conclusão, os resultados evidenciam o fungo C. echinulata PA3S12MM como um potencial produtor de L-asparaginase, a ser explorado em estudos da medicina translacional e para verificar a mitigação de acrilamida em alimentos.
Abstract: The enzyme L-asparaginase (L-asparagine amidohydrolase, EC 3.5.1.1) is widely used in the treatment of leukemias, particularly Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL), and in the food industry to mitigate acrylamide formation. However, the L-asparaginase currently available for pharmaceutical applications of the bacterial origin, which can result in adverse effects and reduced therapeutic efficacy. Consequently, this study aimed to screen filamentous fungi isolated from a fragment of the Atlantic Forest, from western Paraná, to identify a microorganism capable of producing L-asparaginase. The screening for L-asparaginase-producing fungi was conducted using solid and liquid media methodologies. The selected fungal strain was evaluated for its enzymatic activity under varying culture conditions, including medium composition, incubation time, carbon and nitrogen sources and amino acid supplementation. A Plackett- Burman statistical design was employed to assess the influence of seven variables on L-asparaginase production, followed by optimization using a central composite rotational design( CCRD) comprising 27 trials. Additionally, the enzyme present in the crude extract was biochemically characterized to determine its optimal temperature and pH conditions. Partial purification was perfomed via size exclusion chromatography, followed by biochemical characterization of the purified enzyme. Plate screening revealed that all five evaluated fungal strains were L-asparaginase producers. Among them, Cunninghamella echinulata PA3S12MM demonstrated superior enzyme production during submerged fermentation, achieving activities of 4.79 U/mL and 2.70 U/mL in the extracellular and intracellular extracts, respectively. The Czapek culture medium was identified as the most suitable for the optimized L- asparaginase production, with maximum activity observed after 120 hours of cultivation. The optimal culture conditions were determined through Plackett-Burman design followed by CCRD optimization. Maximum enzymatic activity (7.14 U/mL) was achieved after 120 hours of cultivation at 28 °C, with supplementation of 7% glucose, 1.5% chicken feathers and 0.15% proline. The crude enzyme extract exhibited optimal activity at pH 5.0 and 60 °C. Partial enzyme purification via size exclusion chromatography and high-performance liquid chromatography (HPLC) resulted in a 10.4-fold purification factor with a recovery yield of 0.2%. The partially purified enzyme demonstrated maximum activity at pH 7.0 and 85 °C and showed stability within a pH range of 4.0-6.0, along with thermoactivation following 30 minutes of incubation at 95 °C. Beta-mercaptoethanol enhanced enzymatic activity by 72.1%. The apparent kinetic parameters for asparagine hydrolysis were determined as Km= 0.011 mmol L−1 and Vmax = 126.5 mmol L-1 min-1. In conclusion, the results highlight the C. echinulata PA3S12MM as a promising source of L-asparaginase, with potential applications in translational medicine for leukemia treatment and in the food industry for acrylamide mitigation.
Keywords: L-asparaginase
Screening
Fungo filamentoso
Enzima.
L-asparaginase
Screening
Filamentous fungus
Enzyme
CNPq areas: CIÊNCIAS 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: Groll, Simone Von. PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO BIOQUÍMICA DE L-ASPARAGINASE PRODUZIDA POR FUNGOS FILAMENTOSOS ISOLADOS DA MATA ATLÂNTICA. 2024. 59 f. Dissertação( Mestrado em Ciências Farmacêuticas) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/7725
Issue Date: 12-Dec-2024
Appears in Collections:Mestrado em Ciências Farmacêuticas (CVL)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Simone Von Groll.pdfARQUIVO COMPLETO1.64 MBAdobe PDFView/Open Preview


Items in TEDE are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.