Análise da produção de lacases e da expressão gênica diferencial do fungo de origem marinha Peniophora sp. CBMAI 1063

Carregando...
Imagem de Miniatura

Data

2024-01-01

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

Lacases são enzimas que pertencem ao grupo das multicobre oxidases e possuem utilidade paradiversos setores industriais e para o setor ambiental, uma vez que sua aplicação biotecnológica possibilita a catálise de uma variedade de reações que oxidam compostos aromáticos e amínicos. O fungo marinho Peniophora sp. CBMAI 1063 é um basidiomiceto da decomposição branca (white-rot fungi), capaz de produzir grandes quantidades de lacase em meio otimizado para a produção dessa enzima. Em geral, basidiomicetos da decomposição branca apresentam mais de um gene codificante para lacase. Essas cópias, não alélicas, codificam diferentes lacases no âmbito estrutural e funcional. A taxa de produção de lacases por esses fungos pode apresentar grandesdiferenças dependendo da composição do meio de cultivo, presença de indutores (e.g. compostos fenólicos e cobre), concentração de carbono e nitrogênio ou da presença de xenobióticos. O fungo Peniophora sp. CBMAI 1063 apresenta uma família multigênica com 17 genes codificantes para lacases potencialmente diferentes. Considerando a ausência de dados a respeito da influência de diferentes variáveis (incluindo a salinidade) na produção e no perfil de expressão gênica de um basidiomiceto marinho, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência de diferentes variáveis (e.g. concentração de sais, presença de xenobióticos, presença de indutores derivados de lignina e diferentes razões de C:N) na produção e no perfil de expressão dos 17 genes de lacase do fungo marinho Peniophorasp. CBMAI 1063. O fungo foi cultivado em 50 mL de meio otimizado para produção de lacase. Os frascos foram incubados a 28 ºC e 140 RPM por 7 dias. Para os experimentos com corantes, indutores e íons metálicos, a suplementação do meio foi feita após o terceiro dia de cultivo. Para os experimentos com salinidade, o meio líquido foi produzido com 1, 2, 3 e 4% de água do mar artificial. Nos experimentos que avaliaram a influência da razão C:N, alterações na quantidade dos constituintes foram feitas de modo a obter as proporções de 12:1; 6:1; 3:1; 1,5:1 e 0,75:1 de carbono e nitrogênio, respectivamente. Foram realizadas análises de biomassa, atividade enzimática e expressão gênica para cada uma das condições avaliadas (n=12). Dentra as condições testadas a razão C:N de 0,75:1 foi a que resultou em maior produção de biomassa. Já em condição com sulfato de cobre foi obtida a maior atividade enzimática, mostrando que para o fungo de origemmarinha Peniophora sp. CBMAI 1063 a produção de biomassa não está diretamente relacionada com a produção de lacase. Todas as condições testadas influenciaram positiva ou negativamente tanto atividade de lacase quanto produção de biomassa em relação a condição controle. O perfil de expressão gênica também apresentou diferenças entre as variáveis, sendo a condição com pirocatecol a que resultou em maior taxa de expressão. Os resultados deste trabalho são relevantes para a compreensão da indução de produção da enzima lacase, bem como a expressão dos genes envolvidos no processo, do fungobasidiomiceto de origem marinha Peniophora sp. CBMAI 1063, podendo servir como base para novos estudos que buscam otimizar a produção e aplicação dessa enzima que apresenta grande potencial biotecnológico.
Laccases are enzymes that belong to the group of multicopper oxidases and are useful for various industrial sectors and the environmental sector since their biotechnological application allows the catalysis of a variety of reactions that oxidize aromatic and amine compounds. The marine fungus Peniophora sp. CBMAI 1063 is a white basidiomycete (white rot fungi), capable of producing large amounts of laccase in a medium optimized for the production of this enzyme. In general,white basidiomycetes have more than one gene coding for laccase and these non-allelic copies that encodes different structural and functional cases. The rate of laccase production by these fungican show great differences depending on the composition of the culture medium, the presenceof inducers (e.g., phenolic compounds and copper), the carbon:nitrogen ratio, or the presence of xenobiotics. The fungus Peniophora sp. CBMAI 1063 present a multigene family with 17 genes coding for different environmental laccases. Considering the lack of data regarding the influence of different variables (including salinity) on the production and gene expression profile of a marine basidiomycete, the present work aimed to evaluate the influence of different condition for the production and expression profile in Peniophora sp. CBMAI 1063 (e.g. salt concentration, presence of xenobiotics, presence of lignin-derived inducers and different C:N ratios) expression profile of the 17 laccase genes of the marine fungus Peniophora sp. CBMAI 1063. The fungus was cultivated in 50 mL of medium optimized for laccase production. Flasks were incubated at 28 ºC and 140 RPM for 7 days. For experiments with dyes, inducers, and metal ions, the medium was supplemented after the third day of incubation. For the salinity experiments, the liquid medium was produced with 1, 2, 3 and 4% artificial seawater. In experiments that evaluated the influence of the C:N ratio, changes in the quantity of constituents were made in order to obtain proportions of 12:1; 6:1; 3:1; 1.5:1 and 0.75:1 of carbon and nitrogen, respectively. Biomass, enzymatic activity and gene expression analysis were carried out for each of the conditions evaluated (n=12). Among the conditions tested, the C:N ratio of 0.75:1 was the one that resulted in the highest biomass production. In conditions with copper sulfate, the highest enzymatic activity was obtained, showing that for the fungus of marine origin Peniophora sp. CBMAI 1063 biomass production is not directly related to laccase production. All conditions tested influenced laccase activity and biomass production. The gene expression profile also showed differences between the variables, with the condition of pyrocatechol resulting in the highest expression rate. The results of this work are relevant for understanding the induction of laccase enzyme production, as well as the expression of the genes involved in the process, in the basidiomycete fungus of marine origin Peniophora sp. CBMAI 1063, which can serve as a basis for new studies that seek to optimize the production and application of this enzyme that has great biotechnological potential.

Descrição

Palavras-chave

Basidiomiceto marinho, Multicobre-oxidases, Família multigênica, Marine basidiomycete, Multicopper oxidases, Multigene family

Como citar