Caracterização de compostos de baixa massa molar redutores de ferro produzidos por fungos e mediação da reação de fenton para degradação de polissacarídeos e lignina

• Autor(a) principal: Arantes, Valdeir
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97132/tde-20082013-170539/
• topic: Biodegradação; Biodegradation; Compostos redutores de ferro; Enzimas ligninolíticas; Fenton reaction; Fungos degradadores de madeira; Iron reducing compounds; Ligninolytic enzymes; Perenniporia medulla-panis; Perenniporia medullapanis; Reação de Fenton; Wolfiporia cocos; Wolfiporia cocos; Wood decaying fungi

Os fungos de decomposição branca e parda produzem enzimas para degradar os componentes da madeira, os primeiros produzem enzimas hidrolíticas e oxidativas enquanto os outros produzem principalmente enzimas hidrolíticas. A degradação de polissacarídeos e lignina por fungos de decomposição parda e branca seletiva, respectivamente, não ocorre na região imediata à hifa, e, também, não pode ser explicada unicamente por ação enzimática devido a impermeabilidade das mesmas na parede celular. Neste trabalho estudou-se o sistema degradativo não enzimático envolvendo compostos de baixa massa molar (CBMM) redutores de ferro em fungos degradadores de madeira. O fungo de decomposição parda, Wolfiporia cocos e o de decomposição branca seletiva, Perenniporia medulla-panis foram cultivados em diferentes concentrações de ferro, e a atividade redutora de Fe3+ micelial e a extracelular, assim como a produção de quelantes específicos de ferro, como derivados de ácido hidroxâmico e de catecol, foram induzidas em condição de deficiência de ferro. Os géis de SDS-PAGE dos extratos fúngicos mostraram várias proteínas negativamente reguladas por ferro em P. medulla-panis e W. cocos, principalmente para proteínas entre 10 - 30 kDa. Quando os fungos foram cultivados em diferentes fontes de carbono simples com e sem suplementação de celulose microcristalina e deficiência de ferro, produziram CBMM redutores de Fe3+, os quais tiveram a produção estimulada nos meios com celulose. Análises de eletroforese capilar dos compostos quelantes de metal extraídos dos meios que proporcionaram a maior atividade redutora (Lornitina/ celulose para P. medulla-panis e glicose/celulose para W. cocos) na presença e ausência de ferro, confirmaram que, principalmente P. medulla-panis produz compostos extracelulares que são regulados por ferro. Os CBMM purificados das frações < 5 kDa apresentaram atividade redutora de Fe3+ em pH 2,0 mesmo quando ácido oxálico foi adicionado na concentração 20 vezes maior que a concentração de Fe3+. Em pH 4,5, a atividade redutora foi detectada até uma concentração de ácido oxálico 10 vezes superior a de Fe3+. Em ambos os casos a atividade redutora foi observada quando Fe3+ estava presente na forma livre ou complexada como Fe(oxalato)+. Dentre os vários CBMM produzidos por P. medulla-panis e W. cocos aqueles com atividade redutora foram o ácido 4-hidroxi-fenilacético, 1,2-dihidroxi-3-metil-benzeno, 1,2,3-trihidroxi-benzeno e o ácido 4- hidroxi-cinâmico para W. cocos, e para P. medulla-panis os principais foram 1,2-dihidroxibenzeno e 1,2,3-trihidroxi-benzeno. Além desses compostos, ambos os fungos produziram peptídeos de baixa massa molar com atividade redutora. Os CBMM redutores de Fe3+ de P. medulla-panis (Pmp) e de W. cocos (Wc) foram utilizados na ausência e presença de Fe3+ e H2O2 (reação de Fenton mediada) para oxidar polissacarídeos e lignina in vitro. Verificou-se que os maiores níveis de oxidação foram obtidos nas reações de Fenton mediadas (Wc-Fe3+/H2O2 e Pmp-Fe3+/H2O2). A degradação da celulose por estes sistemas foi caracterizada por uma rápida e extensiva despolimerização, seguida de significativa oxidação. Análises dos monômeros de lignina liberados de conífera tratada e não tratada após 13C-TMAH termoquimólise indicaram oxidação da lignina pelos sistemas Wc-Fe3+/H2O2 e Pmp- Fe3+/H2O2, principalmente por desmetoxilação e/ou desmetilação. A ação sinérgica entre os CBMM redutores de Fe3+ e as enzimas ligninolíticas ficou evidenciada para os fungos de decomposição branca Lentinula edodes, P. medulla-panis e Trametes versicolor através da oxidação do corante Azure B.