Catabolismo da trealose extracelular e caracterização bioquímica da trealase ácida de Candida glabrata

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Main Author: Zilli, Denise Motta Wanderley
Publication Date: 2006
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UFSC
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Summary: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia
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De fato, os testes rápidos de identificação têm como princípio justamente a habilidade desta levedura em hidrolisar as moléculas de trealose em duas de glicose. Dada a importância da metabolização da trealose para C. glabrata, no presente trabalho foi realizada uma caracterização bioquímica do catabolismo de trealose por esta levedura. Nossos resultados mostram que C. glabrata consome e fermenta eficientemente a trealose presente no meio de cultura, com parâmetros cinéticos e produtividades de biomassa e etanol semelhantes aos observados durante a fermentação da glicose. De fato, o crescimento em trealose não foi afetado pelo inibidor mitocondrial antimicina A, confirmando a eficiente fermentação deste dissacarídeo por C. glabrata. Na fase exponencial de crescimento em trealose foi detectado acúmulo de até 2,5 g/L de glicose no meio, indicando a possível hidrólise extracelular do dissacarídeo. A análise de uma possível atividade trealase na superficie das células revelou a presença de uma trealase ácida com um pH ótimo de 4,4. Esta enzima é sintetizada durante o crescimento em trealose, mas este açúcar não é aparentemente o indutor da atividade uma vez que níveis altos da enzima foram detectados também após o crescimento em glicerol, o mesmo ocorrendo durante a desrepressão das células após o consumo da glicose. Nossos resultados mostram também que C. glabrata secreta a trealase ácida para o meio de cultura, sendo que aproximadamente 30% da atividade enzimática total é secretada após o crescimento em trealose ou glicerol. A trealase ácida secretada para o meio de cultura apresenta uma massa molecular aparente, deduzida por filtração em gel, de 275 kDa na sua forma ativa. Entretanto, a análise de proteínas através de eletroforese em gel desnaturante (SDS-PAGE) revelou uma proteína com massa molecular aparente de aproximadamente 130 kDa, que pelo padrão de migração e forte ligação à lectina concanavalina A, indica tratar-se de uma glicoproteína. Esta glicoproteína apresenta uma massa molecular coincidente com o peso teórico da proteína codificada pelo gene CAGLOK05137g de C. glabrata, gene com ~60% de homologia a outras trealases ácidas de leveduras, sugerindo que a enzima ativa seja um dímero. A trealase ácida secretada por C. glabrata apresentou alta afinidade pela trealose, com valores de Km e Vmax de 3,4 mM e 80 U (mg de proteína)-1, respectivamente, além de possuir relativa estabilidade, mostrando-se altamente específica para seu substrato, a trealose. The yeast C. glabrata has been recognized as an important emergent pathogen, and is considered the second most common cause of candidiasis, infecting predominantly immunodeficient and immunocompromised patients. Due to its low sensitivity to antifungal azoles and high mortality, rapid identification tests are important in order to choose the appropriate therapeutic treatment. This microorganism differs from other yeasts because it assimilates only two sugars: glucose and the disaccharide trehalose (Glu 1-1 Glu). Indeed, the rapid identification tests are based on the ability of this yeast to hydrolyze trehalose into two molecules of glucose. Due to the importance that trehalose metabolism has for C. glabrata, in this work a biochemical characterization of trehalose catabolism by this yeast was performed. Our results show that C. glabrata consumes and ferments efficiently the trehalose present in the medium, with kinetic parameters and biomass and ethanol productivities similar to those observed during glucose fermentation. Indeed, growth on trehalose was not affected by the mitochondrial inhibitor antimycin A, confirming the efficient fermentation of this disaccharide by C. glabrata. During the exponential growth phase on trehalose up to 2.5 g/L of glucose was accumulated in the medium, suggesting the possible extracellular hydrolysis of the disaccharide. The analysis of a putative trehalase activity at the cell surface revealed the presence of an acid trehalase with pH optimum of 4.4. This enzyme is synthesized during growth on trehalose, but this sugar seems not to be an inducer of the activity as high levels of this enzyme were also detected after growth on glycerol, the same occurring during the derepression of the cells after glucose consumption. Our results also indicate that C. glabrata secretes the acid trehalase into the medium, and approximately 30% of the total enzymatic activity is secreted after growth on trehalose or glycerol. The acid trehalase secreted into the culture medium shows an apparent molecular mass, deduced by gel filtration, of 275 kDa in its native form. However, the analysis of proteins by denaturant gel electrophoresis (SDS-PAGE) reveled a protein with a molecular mass of approximately 130 kDa, which due to its migration pattern and strong binding to concanavalin A, indicates is a glycoprotein. This glycoprotein has a molecular mass coincident with the theorical weight of the protein encoded by the C. glabrata CAGLOK05137g gene, a gene with ~60% of homology with other yeast acid trehalases, suggesting that the active enzyme is a dimer. The acid trehalase secreted by C. glabrata shows a relative high affinity for trehalose, with Km and Vmax values of 3.4 mM and 80 U (mg of protein)-1, respectively. In addition, this enzyme was relatively stable, and seem to be highly specific for its substrate, trehalose.94 f.| il., grafs., tabs.porFlorianópolis, SCBiotecnologiaTrealoseTrealaseCandida glabrataMetabolismoCatabolismo da trealose extracelular e caracterização bioquímica da trealase ácida de Candida glabratainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINAL231250.pdfapplication/pdf874276https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/88647/1/231250.pdf846bed5b1854a38b996651a325db6b12MD51THUMBNAIL231250.pdf.jpg231250.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1217https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/88647/2/231250.pdf.jpgac5c76fe1c7bda38812cbdeb5efc54faMD52123456789/886472013-05-05 05:25:35.205oai:repositorio.ufsc.br:123456789/88647Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732013-05-05T08:25:35Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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