Estrutura, termoestabilidade e atividade de xilanases: um estudo via simulação molecular

• Autor(a) principal: Vieira, Davi Serradella
• Data de Publicação: 2007
• 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/59/59138/tde-11092009-133630/
• topic: dinâmica molecular; molecular dynamics; Termoestabilidade; Thermostability; xilanases; xylanases

As xilanases (EC 3.2.1.8), enzimas produzidas por diversos organismos, são capazes de hidrolisar as ligações -1,4 da cadeia principal da xilana, o mais abundante polissacarídeo hemicelulósico da natureza. O grande potencial biotecnológico das xilanases consiste na sua aplicação nas etapas de branqueamento do papel, nas quais a xilana é hidrolisada sob condição de temperatura elevada para facilitar a remoção da lignina (substância responsável pela coloração), diminuindo a quantidade de compostos clorados utilizados nestas etapas. A termoestabilidade e a especificidade pela xilana são as propriedades responsáveis pelo grande interesse biotecnológico e comercial que as xilanases têm atraído. As xilanases mesofílica, XBC, de temperatura ótima 55ºC (produzida pela bactéria Bacillus circulans) e termofílica, XTL, de temperatura ótima 70ºC (produxida pelo fungo Thermomyces lanuginosus) foram estudadas comparativamente por simulação de dinâmica. Os sistemas foram modelados pelo campo de força GROMOS-96(43A1) e as simulações realizadas pelo programa GROMACS 3.2. O objetivo do trabalho é relacionar as diferenças estruturais, energéticas e dinâmicas com as diferentes termostabilidades exibidas por estas enzimas. Os estudos por simulação sugerem claramente a existência de dois grandes tipos de regiões nas enzimas xilanases XBC e XTL: uma conservada e de grande estabilidade, que é o domínio palma, e a outra que pode sofrer grande movimentação, no caso o domínio polegar. Uma movimentação do tipo abre-fecha de dobradiça foi identificada. O monitoramento das ligações de hidrogênio inter/intramoleculares e pontes salinas ao longo do tempo e em função da temperatura permitem explicar clara e detalhadamente as diferentes termoestabilidades exibidas por duas proteínas da mesma família que compartilham de uma estrutura tridimensional altamente semelhante. Foi possível identificar 14 resíduos carregados que estão presentes na XTL e ausentes na XBC, tais resíduos devem ser considerados sítios potenciais de mutação na XBC. De uma maneira geral, tanto na XBC quanto na XTL, a presença do substrato não altera as características de cada domínio/região mas confere estabilidade para o domínio polegar. Nenhuma diferença clara na afinidade pelo substrato foi detectada pelas interações intermoleculares proteína-substrato.