Publicação: Avaliação das condições de cultivo para assimilação de xilose e secreção de enzimas e peptídeos pelas leveduras isoladas do ambiente
Carregando...
Data
Autores
Orientador
Gomes, Eleni 
Silva, Ronivaldo Rodrigues da
Coorientador
Pós-graduação
Microbiologia - IBILCE
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
As leveduras são organismos quimiorganotróficos que utilizam principalmente glicose como fonte de energia e carbono. Além da glicose, outros açúcares fermentescíveis se encontram em abundância na natureza e têm sido subaproveitados na indústria, dos quais se destaca a xilose. Para algumas leveduras, como Saccharomyces cerevisiae, a utilização de pentoses é limitada pela carência de transportadores de membrana específicos e enzimas intracelulares para a metabolização deste açúcar. Entretanto, algumas leveduras são capazes de utilizar xilose como fonte de carbono e bioconverte-la em produtos como etanol, ácidos orgânicos ou peptídeos. Isso implica na existência de um sistema de transporte e enzimas intracelulares para metabolizala. Neste contexto, a prospecção de enzimas auxiliares despolimerizantes do material lignocelulósico, tais como β-glicosidases e α-L-arabinofuranosidases, também assume função importante para obtenção de açúcares fermentescíveis. Além disso, poucos estudos estão disponíveis a respeito da produção de peptídeos bioativos por leveduras, quais podem ser fontes promissoras de produção dos mesmos. Sendo assim, o presente trabalho buscou investigar o consumo de xilose, a produção de peptídeos com atividade biológica e a produção de βglicosidases pelas espécies Pichia ofunaensis e Trichosporon multisporon, assim como a produção de α-L-arabinofuranosidases por Aureobasidium pullulans e A. leucospermi. As enzimas foram prospectadas utilizando farelo de trigo como substrato em cultivo em estado sólido e em seguida a caracterização bioquímica funcional das enzimas foi realizada. Quanto a assimilação de xilose, foram avaliados o crescimento celular e o consumo deste açúcar pelas leveduras P. ofunaensis e T. multisporon cultivadas em meio YEPX em diferentes pH iniciais: 4,5; 6,5 e 8,5; e temperaturas: 28, 32 e 36 ºC. Por fim, foi avaliado a presença de peptídeos bioativos com atividade antimicrobiana nos meios em que as leveduras foram cultivadas. Em nossos resultados, observamos maior atividade para β-glicosidases a pH 5,5-6 e 50-60 ºC (P. ofunaensis, com 0,40 U mL-1 ), e pH 5,5-6 e 55 ºC (T. multisporon, com 0,21 U mL-1 ). Ambas as β-glicosidases foram tolerantes ao etanol, metanol, isopropanol e acetona nas concentrações avaliadas. As α-L-arabinofuranosidases exibiram máxima atividade a pH 5,5-6,5 e 60-70 ºC (A. pullulans, com 0,11 U mL-1 ), e pH 5,0-7,5 e 60 ºC (A. leucospermi, com 0, 12 U mL-1 ). A α-Larabinofuranosidase produzida por A. pullulans exibiu maior tolerância a etanol do que a enzima produzida por A. leucospermi. Quanto ao consumo de xilose, as leveduras demonstraram melhor desempenho a pH inicial 4,5, indicando que o transporte de xilose tem sido realizado em associação com H+ . Ainda, P. ofunanesis apresentou consumo mais rápido de xilose em 32/36 ºC, enquanto T. multisporon em 28 ºC. A análise do antibiograma para StapHylococcus aureus e Escherichia coli não resultou em formação de halo de inibição, indicando assim não ter sido secretado pelas leveduras moléculas que tivessem ação bactericida/bacteriostática, concluindo não ter ocorrido a produção de peptideos bioativos de caráter antimicrobiano por estas leveduras. As informações obtidas aqui permitiram conhecer o perfil metabólico de consumo de xilose pelas leveduras P. ofunaensis e T. multisporon e as propriedades bioquímicas das enzimas secretadas pelas leveduras deste estudo. Estes resultados contribuirão para estudos futuros de clonagem e expressão heteróloga destas enzimas, assim como para aprofundar as investigações sobre os transportadores envolvidos no transporte de xilose
Resumo (inglês)
Yeasts are chemorganotrophic organisms that mainly use glucose as a source of energy and carbon. In addition to glucose, other fermentable sugars are found in abundance in nature and have been underutilized in the industry, of which xylose stands out. For some yeasts, such as Saccharomyces cerevisiae, the use of pentoses is limited by the lack of specific membrane transporters and intracellular enzymes for the metabolization of this sugar. However, some yeasts are able to use xylose as a carbon source and bioconvert it into products such as etanol, organic acids or peptides. This implies the existence of a transport system and intracellular enzymes to metabolize it. The fermentation of pentoses is an essential step to improve the yield in the production of ethanol and organic acids. In this context, the prospection of depolymerizing auxiliary enzymes of lignocellulosic material, such as β-glycosidases and α-Larabinofuranosidases, also plays an important role in obtaining fermentable sugars. In addition, few studies are available regarding the production of bioactive peptides by yeasts, which can be promising sources of their production. Thus, the present work sought to investigate the consumption of xylose, the production of peptides with biological activity and the production of β-glycosidases by the species Pichia ofunaensis and Trichosporon multisporon, as well as the production of α-L-arabinofuranosidases by Aureobasidium pullulans and A. leucospermi. The enzymes were prospected using wheat bran as a substrate in solid state fermentation and then the functional biochemical characterization of the enzymes was performed. Regarding xylose assimilation, were evaluated the cell growth and consumption of this sugar by the yeasts P. ofunaensis and T. multisporon cultivated in YEPX medium at different initial pH: 4.5; 6.5 and 8.5; and temperatures: 28, 32 and 36 ºC. Finally, the presence of bioactive peptides with antimicrobial activity in the media in which the yeasts were grown was evaluated. In our results, we observed greater activity for β-glycosidases at pH 5.5-6 and 50-60 ºC (P. ofunaensis, with 0.40 U mL-1), and pH 5.5-6 and 55 ºC (T. multisporon, with 0.21 U mL-1). Both β-glycosidases were tolerant to ethanol, methanol, isopropanol and acetone at the concentrations evaluated. αL-arabinofuranosidases exhibited maximum activity at pH 5.5-6.5 and 60-70 ºC (A. pullulans, with 0.11 U mL-1), and pH 5.0-7.5 and 60 ºC (A. leucospermi, with 0.12 U mL-1). The α-Larabinofuranosidase produced by A. pullulans exhibited greater tolerance to ethanol than the enzyme produced by A. leucospermi. As for the consumption of xylose, yeasts showed better performance at initial pH 4,5, indicating that the transport of xylose has been carried out in association with H +. In addition, P. ofunanesis showed faster consumption of xylose at 32/36 ºC, while T. multisporon at 28 ºC. The analysis of the antibiogram for StapHylococcus aureus and Escherichia coli did not result in the formation of an inhibition halo, thus indicating that molecules that had bactericidal / bacteriostatic action were not secreted by the yeasts, concluding that the production of bioactive peptides of antimicrobial character by these yeasts did not occur. The information obtained here demonstrated the capacity of xylose consumption by the yeasts P. ofunaensis and T. multisporon and the biochemical properties of the enzymes secreted by the yeasts. These results will contribute to future studies of cloning and heterologous expression of these enzymes, as well as to further investigate the transporters involved in the transport of xylose.
Descrição
Palavras-chave
B--glicosidases, A-L-arabinofuranosidases, Caracterização enzimática, Pentose, Resíduos agroindustriais, Enzymatic characterization, Solid state fermentation, Agroindustrial residues
Idioma
Português
