Produção de ácido ferúlico usando descarboxilase heteróloga de Klebsiella pneumoniae TD 4.7 e aplicação da enzima na produção de 4-vinilguaiacol
| dc.contributor.advisor | Gomes, Eleni [UNESP] | |
| dc.contributor.advisor | Alonso, Sergio Gómez | |
| dc.contributor.advisor | Ruller, Roberto [UNESP] | |
| dc.contributor.author | Santos, Maitê Bernardo Correia dos | |
| dc.contributor.institution | Universidade Estadual Paulista (Unesp) | |
| dc.date.accessioned | 2023-04-20T20:00:16Z | |
| dc.date.available | 2023-04-20T20:00:16Z | |
| dc.date.issued | 2023-03-24 | |
| dc.description.abstract | Derivados vinílicos comercialmente importantes podem ser obtidos em bioprocessos por descarboxilação de ácidos fenólicos, como o ácido ferúlico e o ácido p-cumárico, por enzima como a ácido ferúlico descarboxilase, resultando em compostos de valor agregado como 4-vinilguaiacol e 4-vinilfenol, respectivamente. Neste estudo, o gene que codifica a ácido ferúlico descarboxilase em Klebsiella pneumoniae TD 4.7 foi isolado e identificado como um fragmento de 504 pb, que codifica um polipeptídeo de 167 resíduos de aminoácidos. O gene foi expresso em Escherichia coli BL21(DE3), e a enzima recombinante, purificada como uma proteína de 22 kDa, com maior atividade em pH 5,5 e a 40°C. A ácido ferúlico descarboxilase recombinante foi completamente inibida por Hg+2, Zn+2, Cu+2 e Cd+2 e apresentou aumento de atividade na presença de Co+2 (aproximadamente +20%). Os valores de Km e Vmax foram estimados para o substrato ácido ferúlico em 2,95 mM e 102,10 µmol.min-1.mg-1. A enzima ácido ferúlico descarboxilase teve seu modelo predito gerado usando os programas de predição estrutural AlphaFold Multimer e Swissmodel, com um RMSD de apenas 0,7 Å, demonstrando a ausência de cisteína e pontes dissulfeto no homodímero, a presença de grandes quantidades de lisina, e os resíduos envolvidos no ciclo catalítico Tyr27, Glu134 e Asn23. A enzima foi testada para conversão dos ácidos ferúlico e p-cumarico obtidos por hidrólise de bagaço de cana de açúcar em método de extração sólido-líquido alcalina convencional. Nessa hidrólise, obteve-se 135,41 mg L-1 de ácido ferúlico e 948,82 mg L-1 de ácido p-cumárico, dos quais foram obtidos 53,58 mg L-1 de 4-vinilguaiacol e 437,89 mg L-1 4-vinilfenol, rendimentos de 43% e 55% respectivamente. Estes resultados indicaram a viabilidade do uso destes compostos obtidos de fonte renovável, para a produção de flavours naturais de valor comercial. | pt |
| dc.description.abstract | Los derivados vinílicos comercialmente importantes se pueden obtener a través de bioprocesos por descarboxilación de sus ácidos fenólicos precursores, como el ácido ferúlico y el ácido p-cumárico, que, mediante enzimas como la ácido ferúlico descarboxilasa, dan como resultado compuestos de valor añadido como el 4- vinilguayacol y el 4-vinilfenol, respectivamente. En este estudio, el gen que codifica la ácido ferúlico descarboxilasa en Klebsiella pneumoniae TD 4.7 se aisló e identificó como un fragmento de 504 pb, que codifica un polipéptido de 167 residuos de aminoácidos. El gen se expresó en Escherichia coli BL21(DE3), y la enzima recombinante se purificó como una proteína de 22 kDa, con mayor actividad a pH 5,5 y a 40 °C. La ácido ferúlico descarboxilasa recombinante fue completamente inhibida por Hg+2, Zn+2, Cu+2 y Cd+2 y mostró una mayor actividad en presencia de Co+2 (con un incremento de actividad cercano al 20%). Los valores de Km y Vmax encontrados para el sustrato ácido ferúlico fueron 2.95 mM y 102.10 μmol.min-1.mg-1, respectivamente. La estructura del enzima recombinante ácido ferúlico descarboxilasa se regeneró usando los programas de predicción estructural AlphaFold Multimer y Swissmodel, con un RMSD de solo 0.7 Å, demostrando la ausencia de enlaces de cisteína y disulfuro en el homodímero, la presencia de grandes cantidades de lisina, y residuos involucrados en el ciclo catalítico Tyr27, Glu134 y Asn23. La enzima se probó para la conversión de ácidos ferúlico y pcumárico obtenidos por hidrólisis de bagazo de caña de azúcar en un método de extracción sólido-líquido alcalino convencional. En esta hidrólisis se obtuvieron 135,41 mg L-1 de ácido ferúlico y 948,82 mg L-1 de ácido p-cumárico, a partir de los cuales, por acción del enzima recombinante, se obtuvieron 53,58 mg L-1 de 4- vinilguayacol y 437,89 mg L-1 de 4-vinilfenol, lo que representa rendimientos de conversión del 43% y del 55% respectivamente. Estos resultados indicaron la factibilidad de usar ácidos hidroxicinamicos obtenidos de fuentes renovables, para la producción de aromatizantes naturales comercialmente valiosos. | es |
| dc.description.sponsorship | Outra | |
| dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.description.sponsorshipId | 140035/2019-2 | |
| dc.description.sponsorshipId | 88881.622878/2021-01 | |
| dc.description.sponsorshipId | UCLM-2021-GRIN-31106 | |
| dc.identifier.capes | 33004153074P9 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11449/243076 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Estadual Paulista (Unesp) | |
| dc.rights.accessRights | Acesso restrito | |
| dc.subject | Ácido ferúlico | pt |
| dc.subject | Ácido p-cumárico | pt |
| dc.subject | 4-vinilguaiacol | pt |
| dc.subject | 4-vinilfenol | pt |
| dc.subject | Bagaço de cana de açúcar | pt |
| dc.subject | Flavours naturais | pt |
| dc.subject | Bagazo de caña de azúcar | es |
| dc.subject | Sabores naturales | es |
| dc.title | Produção de ácido ferúlico usando descarboxilase heteróloga de Klebsiella pneumoniae TD 4.7 e aplicação da enzima na produção de 4-vinilguaiacol | pt |
| dc.title.alternative | Producción de descarboxilasa de ácido ferúlico heterólogo a partir de Klebsiella pneumoniae TD 4.7 y aplicación de la enzima en la producción de 4-vinilguayacol | es |
| dc.type | Tese de doutorado | |
| unesp.campus | Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas, São José do Rio Preto | pt |
| unesp.embargo | 24 meses após a data da defesa | pt |
| unesp.examinationboard.type | Banca pública | pt |
| unesp.graduateProgram | Microbiologia - IBILCE | pt |
| unesp.knowledgeArea | Microbiologia | pt |
| unesp.researchArea | Bioprodutos: Produção e aplicação em microrganismos | pt |
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