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Título: Estudos do potencial do fungo Aspergillus tamarii na degradação da biomassa lignocelulósica
Autor(es): Monclaro, Antonielle Vieira
Orientador(es): Ferreira Filho, Edivaldo Ximenes
Assunto: Enzimas - análise
Fungos
Biomassa - degradação
Comportamento enzimático
Data de publicação: 7-Ago-2018
Referência: MONCLARO, Antonielle Vieira. Estudos do potencial do fungo Aspergillus tamarii na degradação da biomassa lignocelulósica. 2018. xiv, 135 f., il. Tese (Doutorado em Biologia Molecular)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.
Resumo: Nesta tese foram feitos estudos mais aprofundados de enzimas produzidas pelo fungo Aspergillus tamarii em diferentes contextos de degradação de biomassa lignocelulósica. O primeiro trabalho avaliou a influência de condições de cultivo na ação de celulases e xilanases e demonstrou que ferramentas estatísticas (CCD e CCRD) são necessárias para avaliar o comportamento da enzima em diferentes condições. Os resultados demonstraram que utilização de triptona como fonte de nitrogênio inibiu fortemente a atividade das celulases, enquanto aumentou das xilanases. Além disso, a suplementação com CuSO4 aumentou a atividade de todas as enzimas. Sugere-se que influência dos componentens do meio de culturam devem ser considerados ao fazer um planjamento de coquetel enzimático de fungo. O segundo trabalho avaliou os parâmetros termodinâmicos de uma xilanase pura de baixa massa molecular (22 kDa) de A. tamarii ativa em ácido ferúlico. Após análise de molecular docking de uma xilanase de A. niger com ácido ferúlico, identificou-se que o possível sítio de ligação do ácido ferúlico é no sítio catalítico da enzima. Baseado nisso, foi feita uma avaliação dos parâmetros termodinâmicos de ligação do ácido ferúlico na xilanase de A. tamarii e demonstrou-se que há uma mudança conformacional da enzima na presença do ácido ferúlico, que influencia no encaixe do substrato no sítio catalítico, e dessa forma a enzima se torna ativa ou tolerante. Por fim, dois genes de LPMOs da família AA9 foram clonadas e expressas em Pichia pastoris da linhagem PichiaPink™. As enzimas foram expressas apenas com seus domínios catalíticos. As duas AA9, nomeadas AtAA9.1_SD e AtAA9.2_SD, foram caracterizadas em função da regioseletividade e especificidade ao substrato. AtAA9.1_SD é uma AA9 com oxidação na posição C4 que possui atividade em celulose (PASC), celopentose, xiloglucana e possivelmente xilana e liquenana. AtAA9.2_SD é uma AA9 com oxidação na posição C1/C4 e que possui atividade em celulose (PASC), xiloglucana e possivelmente xilana. Utilizando o fungo A. tamarii como objeto de estudo, mostrou-se que ele possui potencial na aplicação da degradação da biomassa por possuir enzimas com características únicas.
Abstract: This thesis discusses in-deep studies from enzymes produced by Aspergillus tamari in different contexts of lignocellulose biomass degradation. The first part of this work evaluated the influence of different conditions in cellulase and xylanase activity. Statistic tools (CCD and CCRD) demonstrated their importance to evaluate the behavior of these enzymes in different conditions. The results showed that the use of tryptone as a nitrogen source inhibited cellulase activity while activated xylanase activity. Supplementation with CuSO4 increased activity of both enzymes. The influence of culture medium composition in the enzymatic activity might be considered when designing enzymatic cocktail from fungi. The second part of this work evaluated thermodynamic parameters of a pure low molecular-weight xylanase (22 kDa) from A. tamarii that was active in the presence of ferulic acid. Molecular docking of a xylanase from A. niger with ferulic acid displayed that most probably the ligand interacts with the catalytic site of the enzyme. Based on this, thermodynamic parameters of the xylanase from A. tamarii with ferulic acid were assessed. The results indicated that there was a conformational change of the enzyme in the presence of ferulic acid, and this influenced the fitting of the substrate in the catalytic site, making the enzyme active in or tolerante to the presence of ferulic acid. The last part of this work studied two AA9 LPMOs from A. tamarii. They were cloned and expressed in PichiaPink™. These two enzymes were expressed in a truncated version, with only the catalytic domain, because the vector could not express the proteins’s full length. They were named AtAA9.1_SD and AtAA9.2_SD and were characterized based on their regioselectivity and specificity to substrate. AtAA9.1_SD is a C4-oxidizer with activity in cellulose (PASC), cellopentaose, xyloglucan and probably xylan and lichenan. AtAA9.2_SD is a C1/C4-oxidizer with activity in cellulose (PASC), xyloglucan and probably xylan. This thesis showed that A. tamarii has potential in biomass degradation mainly due to its enzymes with exclusive features.
Informações adicionais: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Departamento de Biologia Celular, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2018.
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Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Aparece nas coleções:CEL - Doutorado em Biologia Molecular (Teses)

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