Utilização de beta-ciclodextrina para aumento da estabilidade cinética e termodinâmica da beta-tripsina

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Franco, Ivis Melixa Munoz
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/16717
Resumo: Cyclodextrins are cyclic oligosaccharides that have a polar exterior and a nonpolar interior cavity. They are known to have the ability to promote stability, increase solubility, carry and encapsulate substances such as enzymes. Therefore, this work aimed to investigate whether the addition of one of the cyclodextrins, beta-cyclodextrin, in a system containing beta-trypsin causes an increase in the enzymatic, structural and thermodynamic stability of the enzyme. For this, enzymatic activity assays, ultraviolet scanning spectrophotometry, fluorescence scanning spectroscopy and microcalorimetry were carried out. The beta-trypsin:beta-cyclodextrin 1:30 (mass/mass) system with a 10-minute interaction time showed the best cost-benefit ratio (enzymatic activity per value). This system also showed the best storage results (3 hours at 4oC or 25oC). Ultraviolet scanning spectrophotometry was not sensitive to detect global changes between 1:30 and 1:0 ratios. In the fluorescence scanning spectroscopy, the 1:30 sample showed a maximum wavelength 28 nm shorter than the other samples, indicating that the presence of beta-cyclodextrin promoted an increase in the structural stability of the enzyme and in the microcalorimeter test, it was observed an increase of 2 K in the temperature at which 50% of the molecules are denatured, in addition to an increase in the parameters of entropy variation, calorimetric enthalpy variation and in the Van't Hoff enthalpy variation of sample 1:30 compared to sample 1:0, indicating that the presence of beta-cyclodextrin in the protein system promotes an increase in the number of beta-trypsin molecules that are in the native state, making the system thermodynamically more stable. Furthermore, the cooperativity indices and the ratio of calorimetric enthalpy changes to the Van't Hoff enthalpy changes were not altered. Therefore, the structural, thermodynamic and enzymatic parameters of the protein system were improved due to the addition of betacyclodextrin in a 1:30 ratio, indicating that beta-cyclodextrin increased the stability of beta-trypsin.
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For this, enzymatic activity assays, ultraviolet scanning spectrophotometry, fluorescence scanning spectroscopy and microcalorimetry were carried out. The beta-trypsin:beta-cyclodextrin 1:30 (mass/mass) system with a 10-minute interaction time showed the best cost-benefit ratio (enzymatic activity per value). This system also showed the best storage results (3 hours at 4oC or 25oC). Ultraviolet scanning spectrophotometry was not sensitive to detect global changes between 1:30 and 1:0 ratios. In the fluorescence scanning spectroscopy, the 1:30 sample showed a maximum wavelength 28 nm shorter than the other samples, indicating that the presence of beta-cyclodextrin promoted an increase in the structural stability of the enzyme and in the microcalorimeter test, it was observed an increase of 2 K in the temperature at which 50% of the molecules are denatured, in addition to an increase in the parameters of entropy variation, calorimetric enthalpy variation and in the Van't Hoff enthalpy variation of sample 1:30 compared to sample 1:0, indicating that the presence of beta-cyclodextrin in the protein system promotes an increase in the number of beta-trypsin molecules that are in the native state, making the system thermodynamically more stable. Furthermore, the cooperativity indices and the ratio of calorimetric enthalpy changes to the Van't Hoff enthalpy changes were not altered. Therefore, the structural, thermodynamic and enzymatic parameters of the protein system were improved due to the addition of betacyclodextrin in a 1:30 ratio, indicating that beta-cyclodextrin increased the stability of beta-trypsin.As ciclodextrinas são oligossacarídeos cíclicos que possuem o exterior polar e uma cavidade interna apolar. Elas são conhecidas por apresentarem a capacidade de promover estabilidade, aumentar solubilidade, carrear e encapsular substâncias como enzimas. Por tanto, este trabalho teve como intuito investigar se a adição de uma das ciclodextrinas, a beta-ciclodextrina, em um sistema contendo beta-tripsina provoca aumento na estabilidade enzimática, estrutural e termodinâmica da enzima. Para isto, foram realizados ensaios de atividade enzimática, espectrofotometría de varredura de ultravioleta, espectroscopia de varredura de fluorescência e microcalorimetria. O sistema beta-tripsina:beta-ciclodextrina 1:30 (massa/massa) com tempo de 10 minutos de interação apresentou a melhor relação de custo benefício (atividade enzimática por valor). Este sistema também apresentou os melhores resultados de armazenamento (3 horas, em 4oC ou 25oC). A espectrofotometria de varredura de ultravioleta não foi sensível para detectar alterações globais entre as proporções 1:30 e 1:0. Na espectroscopia de varredura de fluorescência a amostra 1:30 apresentou um comprimento de onda máximo 28 nm menor em relação às outras amostras, indicando que a presença de beta-ciclodextrina promoveu um aumento na estabilidade estrutural da enzima e no ensaio no microcalorímetro, foi observado um aumento de 2 K na temperatura em que 50% das moléculas estão desnaturadas, além de aumento nos parâmetros de variação na entropia, variação de entalpia calorimétrica e na variação de entalpia de Van't Hoff da amostra 1:30 em comparação a amostra 1:0, indicando que a presença da beta-ciclodextrina no sistema proteico promove o aumento do número de moléculas de beta-tripsina que estão no estado nativo, tornando o sistema mais estável termodinamicamente. Além disto, os índice de cooperatividade e a relação variação da entalpia calorimétrica sobre a variação da entalpia de Van't Hoff não foram alteradas. Portanto, os parâmetros estruturais, termodinâmicos e enzimáticos do sistema protéico foram melhorados devido a adição de beta-ciclodextrina na proporção 1:30, indicando que a beta-ciclodextrina aumentou a estabilidade da beta-tripsina.Texthttp://repositorio.ufes.br/handle/10/16717porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em BiotecnologiaPrograma de Pós-Graduação em BiotecnologiaUFESBRCentro de Ciências da Saúdesubject.br-rjbnBiotecnologiaAtividade amidásica Beta-ciclodextrina Beta-tripsina Calorimetria Estabilidade Espectroscopia TermodinâmicaUtilização de beta-ciclodextrina para aumento da estabilidade cinética e termodinâmica da beta-tripsinatitle.alternativeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALIvisMelixaMunozFranco-2023-trabalho.pdfapplication/pdf3138120http://repositorio.ufes.br/bitstreams/96d4cde2-2ea5-4739-b510-9bafb96a07f9/download275ed093d92a2c21d968199a3ef51f5dMD5110/167172024-08-21 17:33:57.439oai:repositorio.ufes.br:10/16717http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-10-15T17:58:06.313056Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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