Production and characterization of an enzyme complex from a new strain of Clostridium thermocellum with emphasis on its xylanase activity

Abstract

Uma nova linhagem de bactéria (ISO II) foi isolada de esterco bovino e identificada como filogeneticamente próxima à bactéria termofílica Clostridium thermocellum. A nova linhagem produziu atividades de xilanase, mananase, pectinase e celulase quando cultivada em meio de cultura líquido contendo engaço de bananeira como fonte de carbono. O perfil de produção enzimática após crescimento em engaço de bananeira mostrou que as atividades de xilanase e celulase foram detectadas em diferentes períodos de incubação. Um complexo enzimático, contendo atividades de xilanase, celulase e mananase, foi isolado de amostras de sobrenadante do meio de cultura da linhagem ISO II crescida em engaço de bananeira. O complexo foi parcialmente purificado por ultrafiltração e cromatografia de filtração em gel em coluna de Sephacryl S-300. Análise de zimograma mostrou 05 sub-unidades com atividade de xilanase. A amostra enzimática apresentou bandas únicas de proteína e atividade de xilanase após eletroforese sob condições não-desnaturantes. A hidrólise de xilana foi ótima no intervalo de temperatura de 55-75ºC e pH 6,0. A xilanase foi estável a 65ºC, mantendo 80% de sua atividade original após 12 h de incubação. Os valores de Km aparente, usando arabinoxilanas insolúveis e solúveis como substratos, foram 1,54 and 11,53 mg/mL, respectivamente. A xilanase foi ativada por ditiotreitol, L-triptofano and L-cisteina e fortemente inibida por N-bromosuccinamida e CoCl2. A caracterização da mananase do complexo mostrou Km e temperatura ótima de 0,846 mg/mL e 65ºC, respectivamente e pH 8,0. Ao contrário da xilanase, a mananase foi menos estável a 65ºC com meia vida de 2,5 h e inibida por ditiotreitol e Ca2+.