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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/34826
Tipo: | Tese |
Título : | Uma quitinase termoestável de Chromobacterium violaceum ATCC 12472 expressa em Escherichia coli e que inibe a germinação de conídeos de dois fungos fitopatogênicos isolados do abacaxi ornamental |
Título en inglés: | A thermostatic chitinase of Chromobacterium violaceum ATCC 12472 expressed in Escherichia coli and inhibiting the germination of conditions of two isolated phytopathogenic fungi isolated from ornamental ananas |
Autor : | Sousa, Antônio Juscelino Sudário |
Co-asesor: | Grangeiro, Thalles Barbosa |
Palabras clave : | quitinase antifúngica;Chromobacterium violaceum;Escherichia coli;CV1440;Fusarium oxysporum;Fusarium proliferatum;microscopia de força atômica |
Fecha de publicación : | 2018 |
Citación : | SOUSA, A. J. S. (2018) |
Resumen en portugués brasileño: | Chromobacterium violaceum é uma β-proteobactéria Gram-negativa, saprófita, anaeróbia facultativa e de vida livre. Essa bactéria habita vários ecossistemas nas regiões tropicais e subtropicais do mundo, principalmente em amostras de água ou de solo úmido. Ela caracteriza-se também por possuir um versátil metabolismo energético, fazendo uso de inúmeras enzimas que possibilitam a utilização de variadas fontes de energia. No genoma da C. violaceum foram identificadas diversas ORFs (open reading frames), codificando proteínas supostamente responsáveis por mediar a interação de C. violaceum com os vários elementos presentes nos ambientes em que ela habita. Entre estas proteínas, estão várias quitinases. Quitinases são enzimas capazes de hidrolisar a quitina, que é um polissacarídeo composto por resíduos de N-acetil-β-D-glucosamina unidos por ligações O-glicosídicas do tipo β-(1,4). Neste trabalho, o objetivo foi expressar uma quitinase (CV1440) de C. violaceum ATCC 12472 em E. coli, purificar a proteína recombinante e caracterizá-la em relação a aspectos bioquímicos e biológicos. A sequência codificada pela ORF CV1440 foi amplificada por reação em cadeia da DNA polimerase (PCR) e adicionada ao cassete de expressão do plasmídeo pET303/CT-His. O plasmídeo recombinante foi clonado em E. coli TOP10F' e posteriormente introduzido em E. coli BL21(DE3) para expressão. A proteína recombinante foi secretada para o meio de cultura, via peptídeo sinal endógeno. A quitinase foi então purificada a partir do meio livre de células por precipitação com sulfato de amônio (95% de saturação), cromatografia de afinidade a quitina, seguida de uma cromatografia de afinidade a níquel imobilizado em matriz de Sepharose. Quando submetida a eletroforese em condições desnaturantes (SDS-PAGE), a proteína purificada apresentou uma única banda com massa molecular aparente de cerca de 46 kDa. A identidade dessa banda como correspondendo à quitinase CV1440 foi confirmada por espectromeria de massas. O rendimento do produto recombinante purificado foi de aproximadamente 3 mg por litro de cultura. A quitinase recombinante purificada apresentou atividade ótima em pH 5,0, e apresentou uma temperatura ótima de 60 ºC, foi moderadamente estavel a variação de pH e elevadamente estavel a variações de temperatura, mantendo mais de 50% da atividade quitinolítica após incubação a 100 ºC por 1 hora. A atividade da enzima foi afetada negativamente pelos íons Cu+2, Hg+2, La+3 e Fe+2 e pelos agentes químicos DTT, β-mercaptoetanol, e SDS, porém não houve aumento de atividade na presença de outros íons, bem como, na presença do quelante EDTA, sugerindo que a enzima não possui cofator. A enzima conseguiu inibir a germinação de conídeos dos fungos fitopatogênicos Fusarium oxysporum e F. proliferatum. Ensaios de microscopia de força atômica revelaram alterações mORFológicas pronunciadas na superfície de esporos incubados com CvChi47 quando comparados aos conídeos não tratados com a enzima. Juntos, esses resultados indicam a possibilidade de utilização futura da quitinase codificada pela ORF CV1440 como uma potencial ferramenta no controle de fungos fitopatogênicos. |
Abstract: | Chromobacterium violaceum is a Gram-negative, saprophytic, facultative anaerobic and free-living β-proteobacterium. This bacterium inhabits several ecosystems in the tropical and subtropical regions of the world, especially in samples of water or moist soil. It is also characterized by a versatile energy metabolism, using of numerous enzymes that allow the use of various energy sources. In the C. violaceum genome, several ORFs (open reading frames) were identified, coding for proteins supposedly responsible for mediating the interaction of C. violaceum with the various elements present in the environments in which it inhabits. Among these proteins are various chitinases. Chitinases are enzymes capable of hydrolyzing chitin, which is a polysaccharide composed of residues of N-acetyl-β-D-glucosamine bound by O-glycosidic bonds of the β- (1,4) type. In this work, the objective was to express a chitinase (CV1440) of C. violaceum ATCC 12472 in E. coli, to purify the recombinant protein and to characterize it in relation to biochemical and biological aspects. The sequence encoded by the CV1440 ORF was amplified by DNA polymerase chain reaction (PCR) and added to the plasmid pET303/CT-His expression cassette. The recombinant plasmid was cloned into E. coli TOP10F 'and subsequently introduced into E. coli BL21 (DE3) for expression. Recombinant protein was secreted into the culture medium via the endogenous signal peptide. The chitinase was then purified from the cell free medium by ammonium sulfate precipitation (95% saturation), chitin affinity chromatography, followed by a nickel affinity chromatography immobilized on a sepharose matrix. When subjected to electrophoresis under denaturing conditions (SDS-PAGE), the purified protein had a single band with apparent molecular mass of about 46 kDa. The identity of this band as corresponding to chitinase CV1440 was confirmed by mass spectrometry. The yield of the purified recombinant product was approximately 3 mg per liter of culture. The purified recombinant chitinase presented optimum activity at pH 5.0 and had an optimum temperature of 60 °C, was moderately stable at pH variation and highly stable at temperature variations, maintaining more than 50% of the chitinolytic activity after incubation at 100 °C for 1 hour. The activity of the enzyme was negatively affected by the Cu2+, Hg2+, La3+ and Fe2+ ions and by the chemical agents DTT, β-mercaptoethanol, and SDS, but there was no increase in the presence of other ions, suggesting that the enzyme has no cofactor. The enzyme was able to inhibit the germination of conidia of phytopathogenic fungi Fusarium oxysporum and F. proliferatum. Atomic force microscopy assays revealed pronounced morphological changes on the surface of spores incubated with CvChi47 when compared to conidia not treated with the enzyme. Together, these results indicate the possibility of future use of chitinase encoded by ORF CV1440 as a potential tool in the control of phytopathogenic fungi. |
Descripción : | SOUSA, Antônio Juscelino Sudário. Uma quitinase termoestável de Chromobacterium violaceum ATCC 12472 expressa em Escherichia coli e que inibe a germinação de conídeos de dois fungos fitopatogênicos isolados do abacaxi ornamental. 2018. 123 f. Tese (Doutorado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018. |
URI : | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/34826 |
Aparece en las colecciones: | DBBM - Teses defendidas na UFC |
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