Clonagem, expressão e caracterização de duas lipoxigenases de Shewanella woodyi

Abstract

Lipoxigenases são enzimas que catalizam a oxido-redução de ácidos graxos poliinsaturados que contém em sua estrutura um ou mais grupos cis 1,4- pentadieno, produzindo hidroperóxidos através da incorporação de um oxigênio molecular. Durante anos a presença de lipoxigenase foi considerada exclusivamente eucariótica, presente em mamíferos, plantas, pequenos invertebrados marinhos e fungos. A função biológica dessas enzimas tem sido amplamente estudada. Porém, pouco tem sido descrito em organismos procariotos. O presente estudo teve por objetivos clonar e caracterizar bioquimicamente duas lipoxigenases de Shewanella woodyi ATCC 51908, caracterizar os produtos de reação destas enzimas e realizar um estudo filogenético e estrutural, comparando-as com lipoxigenases de eucariotos e procariotos. Parâmetros enzimáticos dessas enzimas foram descritos. A influência do pH e temperatura na atividade catalítica foram estudadas. Também foi determinado a preferência por substrato e o efeito da adição de vários íons divalentes que podem interferir na atividade catalítica. A enzima SWPrecLox de S. woodyi apresentou temperatura e pH ótimos de 31ºC e 8,0, respectivamente. Demonstrou afinidade por ácido linoleico, com uma Km de 0,47 mM e Vmax de 2,78 mmols min-1 mg-1. A enzima SWAracLOX teve ácido araquidônico como substrato preferente, com valores de Km 0,20 mM e Vmax 1,6 mmols min-1 mg-1. Atividade ótima foi alcançada com 27ºC e pH 7,0. A partir das estruturas moleculares das lipoxigenases de Plexaura homomalla e Pseudomonas aeruginosa, foram criados hipotéticos modelos estruturais de SWPrecLOX e SWAracLOX.

Lipoxygenases are enzymes that catalyze the oxido-reduction of polyunsaturated fatty acids in their structure that contains one or more groups cis 1,4- pentadiene, producing hydroperoxides from the incorporation of molecular oxygen. For years, the presence of lipoxygenases was considered a eukaryotic feature, present in mammals, plants, small marine invertebrates and fungi. The present study aimed to clone and characterize biochemically two lipoxygenases from Shewanella woodyi ATCC 51908, characterize the reaction products of these enzymes and conduct a phylogenetic and structural analysis, comparing them with eukaryotes and prokaryotes lipoxygenases. The biological function of these lipoxygenases has been widely studied. However, only few have been described in prokaryotes. Enzymatic parameters of these enzymes have been described. The influence of the pH and the temperature on the catalytic activity has been studied. Also has been studied the substrate preference and the effect of the addition of several divalent cations that can enhance or eliminate the catalytic activity. The enzyme SWPrecLox of S. woodyi showed temperature and pH optimum were 31 ºC and 8,0, respectively. Demonstrated substrate affinity for linoleic acid, with Km 0,47 mM and Vmax 2,78 mmols min-1 mg-1. The enzyme SWAracLox has arachidonic acid as preferred substrate, with Km 0,20 mM and Vmax 1,6 mmols min-1 mg-1. Optimum activity was reached at 27 ºC and pH 7,0. From the molecular structures of lipoxygenase Plexaura homomalla and Pseudomonas aeruginosa, were created a hypothetical structural model of the SWPrecLox and SWAracLox.