Aplicação de arabinofuranosidase em sinergismo com xilanases para produção de oligossacarídeos a partir de bagaço de cana-de-açúcar

• Autor(a) principal: Capetti, Caio Cesar de Mello
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-02012024-095040/
• topic: Arabinofuranosidase; Arabinofuranosidase; Bagaço de cana-de-açúcar; Sinergismo; Sugarcane bagasse; Synergism; Xilooligossacarídeos; Xylooligosaccharides

O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, um insumo industrial versátil e de alta demanda, tendo em vista a importância de seus subprodutos, como o açúcar e o etanol. O bagaço de cana-de-açúcar é o principal rejeito agroindustrial do processamento desse insumo e rotas biotecnológicas de valorização desse material lignocelulósico estão sendo cada vez mais aprimoradas para a obtenção de produtos de alto valor agregado, como xilooligossacarídeos (XOS) pré-bióticos, que são produzidos por meio da hidrólise do arabinoxilano. Este trabalho apresenta a caracterização bioquímica detalhada de uma arabinofuranosidase de Bifidobacterium longum pertencente à família GH43 (BlAbf43), em que se observou pH ótimo de 6,0 em um perfil restrito e temperatura ótima de 55 ºC, com atividade mais elevada na faixa de 35-60 ºC. O teste de estabilidade térmica da enzima mostrou meia-vida de 7,5 minutos na temperatura ótima, em contraste com 110 minutos a 45 ºC. Os ensaios cinéticos mostraram maior afinidade e maior eficiência da enzima por arabinoxilano de trigo que por pNP-α-L-arabinofuranosídeo (kM de 1,60 μM e de 1,5 mM, respectivamente e kcat/kM de 0,67 s-1 μM-1 e de 31 s-1 mM-1, respectivamente). Os ensaios de sinergismo de BlAbf43 com xilanases em arabinoxilano de trigo mostrou grau de sinergismo de 1,35 quando combinada com xilanase da família GH10 equitativamente e de 1,7 quando combinada com xilanase da família GH11 em proporção de 10 para 30 miliunidades (xilanase para arabinofuranosidase). BlAbf43 possibilitou também aumento nos rendimentos de XOS produzidos a partir de bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado, além de aumentar a proporção de XOS curtos nos hidrolisados, que possuem efeito pré-biótico mais destacado. A análise de perfil de clivagem de arabinofuranosil-xilooligossacarídeos (AXOS) e de XOS lineares pela enzima, utilizando cromatografia de troca aniônica de alta performance, comprovou que BlAbf43 é um módulo multifuncional, apresentando também atividades xilobiohidrolase e xilosidase, pois foi capaz de produzir xilose a partir de A2XX e xilobiose a partir de XOS lineares. O estudo do modelo estrutural da enzima e os resultados de docking molecular revelaram que BlAbf43 apresenta um bolso catalítico capaz de acomodar uma única molécula de arabinofuranose que esteja substituída na unidade terminal de xilose em AXOS, além disso, uma molécula de xilopiranose também pode ser acomodada em tal bolso, provocando a flexão da molécula de XOS lineares e consequente hidrólise, levantando hipóteses para as bases moleculares da multifuncionalidade dessa enzima. Este estudo demonstra o potencial biotecnológico dessa ferramenta enzimática para incremento nos rendimentos de XOS pré-bióticos, além de elucidar os mecanismos de sinergismo com xilanases para desconstrução do arabinoxilano de cana-de-açúcar e os fundamentos estruturais de sua atividade múltipla.