Efeito do modulador epigenético 5-AZA-2´- desoxi-citidina dos genes e a produção de celulases e xilanases pelo fungo termofílico Humicola grisea var. thermoidea cultivado em resíduos agrícolas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Manfrão Netto, João Heitor Colombelli
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio.unb.br/handle/10482/20343
http://dx.doi.org/10.26512/2016.03.D.20343
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2016.
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spelling Efeito do modulador epigenético 5-AZA-2´- desoxi-citidina dos genes e a produção de celulases e xilanases pelo fungo termofílico Humicola grisea var. thermoidea cultivado em resíduos agrícolasEpigenéticaFungosResíduos agrícolasDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2016.Humicolagriseavar.thermoidea é um ascomiceto termofílicoprodutor de enzimas lignocelulolíticas, principalmente celulases e xilanases, sendo proposto para utilização na bioconversão de resíduos agrícolas em produtos úteis. A metilação de DNA é um mecanismo epigenético de regulação gênica que tem sido amplamente estudado, sendo geralmente associado à repressão transcricional. Enzimas DNA metiltransferases (DNMsT) são responsáveis por realizar a metilação do DNA. Drogas que inibem as DNMTs são frequentemente utilizadas em estudos de patologias como o câncer, entre outros, porém nada se sabe a respeito de um possível efeito na produção, atividade ou secreção de enzimas hidrolíticas de fungos, assim como na regulação da expressão dos respectivos genes. No presente trabalho, avaliou-se o efeito da droga 5-aza-2’-desoxicitidina (5-AZA; inibidora da ação de DNMTs), em duas concentrações (25 e 50 µM), sobre a atividade enzimática secretada e os níveis de transcritos de genes de celulase e xilanase de H. grisea crescido em diferentes resíduos agrícolas [bagaço de cana de açúcar explodido a vapor (BCA), feno moído e farelo de trigo (FT)], e em glicose. A presença de 5-AZA mostrou-se relacionada a um aumento de atividade de CMCase após crescimento do fungo H. grisea em FT 12 h/50 μM (67,15%) e em glicose 2 h/50 μM (47,62%). Uma diminuição dessa atividade foi verificada quando do crescimento do fungo em BCA 96 h em 5-AZA 25 (29,12%) e 50 µM (29,95%).A atividade de xilanase secretada por H. grisea, na presença de 5-AZA, diminuiu em cultivo em BCA/96 h 25 (32,39%) e 50 µM (30,59%) e FT 2 h/50 μM (59,72%). Porém, em crescimento em FT por 12 e 96 h, na concentração de 25 μM, a 5-AZA levou a um aumento na atividade xilanolítica (19,97% e 25,35%, respectivamente).A produção de proteínas totais secretadas para o sobrenadante não foi afetada pelo crescimento de H. grisea em presença de 5-AZA, independentemente do substrato empregado como fonte de carbono.A 5-AZA afetou diferencialmente a expressão dos genes de celulase egl1, cbh.1.1, cbh1.2 e de xilanasexyn1 e xyn2 de H. grisea, provocando diminuição ou aumento do acúmulo de transcritos, dependendo da concentração utilizada e do resíduo agrícola empregado para o crescimento. Já em crescimento em glicose, a 5-AZA mostrou-se capaz de superar a repressão catabólica e aumentar os níveis dos transcritos de egl1, cbh1.1, cbh1.2 e xyn2. O acúmulo de transcritos dos genes de celulase egl4 e bgl4 não foi alterado em nenhuma condição experimental. Os dados desse trabalho indicam, pela primeira vez na literatura científica, que a modulação epigenética, no nível de metilação do DNA, exerce papel na regulação da expressão dos genes de celulase e xilanase de fungos e que pode ser empregada visando à otimização de processos biotecnológicos de conversão de resíduos agrícolas em produtos de maior valor agregado.Humicolagrisea var. thermoidea is a thermophilicascomycete that produces lignocellulolytic enzymes, particularly cellulases and xylanases and, in this view, it is proposed as a bioagent for the conversion of agricultural residues into useful byproducts. DNA methylation is an epigenetic mechanism of gene regulation that has been widely studied, being generally associated with transcriptional repression. DNA methyltransferases (DNMTs) are the enzymes responsible for performing DNA methylation. Drugs that inhibit DNMTs activity are frequently employed in studies of diseases such as cancer, amongst others, but nothing is known about a possible effect on the production, secretion, or activity of fungal hydrolytic enzymes, as well as on the regulation of expression the respective genes. In this study we evaluated the effect of the drug 5-aza-2'-deoxycytidine (5-AZA; an inhibitor of DNMTs activity) at two concentrations (25 and 50 µM) on secreted enzyme activity and on the levels of xylanase and cellulase gene transcripts from H. grisea grown in different agricultural residues [steam exploded sugarcane bagasse (BCA), ground hay and wheat bran (FT)], as well as in glucose, as the sole carbon source.The presence of 5-AZA led to an increase in CMCase activity after H. grisea was grown in FT 12 h/50 µM (67,18%) and glucose 2 h/50 µM (47,62%). A decrease in this activity was observed when the fungus was grown in BCA in the presence of 25 (29,12%) or 50 µM (29,95%) 5-AZA for 96 h.The xylanase activity secreted by H. grisea grown in the presence of 5-AZA decreased upon cultivation on BCA for 96 h 25 (32,39%) and 50 µM (30,59%) and on FT 2 h/50 µM (59,72%). However, upon growth on FT for 12 and 96 h, at a concentration of 25 µM, 5-AZA led to an increased xylanolytic activity (19,97% and 25,35%, respectively).The production of total secreted proteins into the supernatant was not affected by H. grisea growth in the presence of 5-AZA, regardless of the substrate used as the carbon source.5-AZA differentially affected the expression of H. grisea egl1, cbh1.1 and cbh1.2 cellulase genes, and of the xyn1 and xyn2 xylanase genes, causing decreased or increased accumulation of transcripts, depending on the concentration used and on the agricultural residue employed to support fungal growth. Notably, when H. grisea was grown on glucose as the sole carbon source, 5-AZA overcame catabolite repression and increased the levels of the egl1, cbh1.1, cbh1.2 and xyn2 transcripts. The accumulation of transcripts of the egl4 and bgl4 cellulase genes was not altered under any experimental condition. Our data indicate that epigenetic modulation, at the level of DNA methylation, plays a role in regulating the expression of fungal cellulase and xylanase genes. This information is pioneering in the scientific literature and can be used with the aim of optimizing biotechnological processes for the conversion of agricultural wastes into valuable products.Fonseca, Márcio José PoçasManfrão Netto, João Heitor Colombelli2016-05-20T19:51:55Z2016-05-20T19:51:55Z2016-05-202016-03-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfMANFRÃO NETTO, João Heitor Colombelli. Efeito do modulador epigenético 5-AZA-2´- desoxi-citidina dos genes e a produção de celulases e xilanases pelo fungo termofílico Humicola grisea var. thermoidea cultivado em resíduos agrícolas. 2016. xix, 73 f., il. Dissertação (Mestrado em Biologia Molecular)—Universidade de Brasília, Brasília, 2016.http://repositorio.unb.br/handle/10482/20343http://dx.doi.org/10.26512/2016.03.D.20343A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-13T20:52:10Zoai:repositorio.unb.br:10482/20343Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-13T20:52:10Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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