Caracterização bioquímica de uma serino-protease produzida pelo fungo termofílico Myceliophthora sp

Abstract

Fungos termofílicos têm despertado grande interesse acadêmico e industrial por produzirem uma variedade de enzimas termoestáveis com potenciais aplicações em processos biotecnológicos como biocatálise nas indústrias de couro, farmacêutica, têxtil e alimentícia, e na preparação de produtos de limpeza e cosméticos. Particularmente, as proteases, além de participarem de inúmeros processos fisiológicos vitais como vias metabólicas, hemostasia e sinalização celular, também representam hoje cerca de 60% do mercado mundial de enzimas. Neste trabalho, descrevemos a produção, purificação e caracterização bioquímica de uma serino-protease produzida por um fungo termofílico do gênero Myceliophthora. As taxas de atividade proteolítica foram avaliadas através de fermentação em meio sólido (FES) e submerso (FSM) e observou-se um rendimento na atividade proteolítica 4,5 vezes maior para o meio sólido. A enzima bruta obtida por ambos os procedimentos (FES e FSM) exibiu a mesma temperatura ótima de 50 ºC, porém em relação ao pH ótimo houve um deslocamento de 7 (FSM) para 9 (FES) sugerindo que o perfil enzimático do fungo difere de acordo com suas condições de fermentação. Baseado nesses resultados prosseguiu-se os estudos com o extrato bruto obtido por FES. A imobilização da enzima bruta em esferas de alginato de cálcio resultou no aumento da temperatura ótima e na estabilidade térmica quando comparado com a enzima livre. O extrato bruto obtido por FES foi, então, fracionado por métodos cromatográficos como exclusão molecular e troca-iônica que resultaram na protease pura com peso molecular de 28,2 kDa determinado por espectrometria de massa. A protease pura demonstrou pH ótimo de 9,0 e temperatura ótima de 45 °C que corroboram...

Thermophilic fungi have attracted great academic and industrial interest because they produce a variety of thermostable enzymes with potential applications in biotechnological processes such as biocatalysis in the industries of leather, pharmaceutical, textile and food, and the preparation of detergents and cosmetics. In particular, proteases not only participate in many vital physiological processes such as metabolic pathways, cell signaling and homeostasis, but also currently represent about 60% of the world market of enzymes. In this work, we describe the production, purification and biochemical characterization of a serine protease produced by a thermophilic fungus of the genus Myceliophthora. The levels of proteolytic activity were evaluated either by solid fermentation (SSF) and submerged (SmF). The crude enzyme obtained by both procedures (SSF and SmF) exhibited similar optimum temperature of around 50 ºC, but in relation to the optimum pH was shifted of 7 (SmF) to 9 (SSF), suggesting that the enzymatic profile of the fungus differs from according to its fermentation conditions. Based on these results, the studies were followed with crude extract obtained by SSF. The immobilized enzyme on beads of calcium alginate resulted in increased optimum temperature and thermal stability when compared to the free enzyme. The crude extract obtained by SSF was then fractionated by chromatographic methods including molecular exclusion and ion-exchange that resulted in the pure protease with molecular weight of 28.2 kDa as determined by mass spectrometry. The pure protease showed optimum pH of 9.0 and optimum temperature of 45 °C that corroborate to the preliminary characterization of the crude extract. Inhibition tests resulted in complete inhibition by PMSF, a canonical... (Complete abstract click electronic access below)