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Tipo: Dissertação
Título: Caracterização de uma β-1,4-glucanase da família GH16 de Chromobacterium violaceum com atividade antifúngica contra Phytophthora infestans
Título em inglês: Characterization of a β-1,4-glucanase of family GH16 from Chromobacterium violaceum with antifungical activity against Phytophthora infestans
Autor(es): Vieira, Filipe de Abreu
Orientador: Grangeiro, Thalles Barbosa
Palavras-chave: atividade antimicrobiana;celulase;glicosídeo hidrolase;proteína recombinante
Palavras-chave em português: Atividade antimicrobiana;Celulase;Glicosídeo hidrolase;Proteína recombinante
Palavras-chave em inglês: Antimicrobian activity;Celulase;Glycoside hydrolase;Recombinant protein
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
Data do documento: 2023
Citação: VIEIRA, Filipe de Abreu. Caracterização de uma β-1,4-glucanase da família GH16 de Chromobacterium violaceum com atividade antifúngica contra Phytophthora infestans. 2023. 57 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumo: As β-glucanases são glicosídeo hidrolases capazes de degradar β-glucanos em oligômeros de alta e baixa massa molecular. Essas enzimas são amplamente distribuídas entre todos os domínios dos seres vivos, sendo classificadas em duas categorias com base em padrões catalíticos e especificidades por substrato, exo- e endo-β-glucanases. Há evidências que β-glucanases possuem atividade contra fitopatógenos, podendo ser utilizadas no melhoramento de plantas. Assim, se faz necessário a produção dessas enzimas de forma reproduzível, ambientalmente sustentável, em concentrações elevadas e com baixo custo. Uma β-1,4-glucanase (CvCel96) de Chromobacterium violaceum ATCC 12472 foi produzida em Escherichia coli BL21(DE3) como proteína de fusão com tiorredoxina A, purificada e caracterizada. A análise in silico da estrutura primária da enzima mostrou que ela pertence à família das glicosídeo hidrolases 16 (GH16), com estrutura rica em fitas β e resíduos catalíticos Glu122, Asp124 e Glu126. Embora membros da família GH16 com esta estrutura sejam concomitantemente β-1,3-glucanases ou β-1,3-1,4-glucanases, análises de docking molecular mostraram que CvCel96 possui características ancestrais compartilhadas com celulases da família GH7 exibindo interações com tetracelulose. A proteína recombinante purificada exibiu massa molecular de 40 kDa, quando analisada por SDS-PAGE, sua identidade foi confirmada por espectrometria de massas e sua obtenção na forma nativa foi confirmada por espectro de dicroísmo circular. Análises experimentais mostraram a afinidade da enzima por substratos de celulose cristalina, mostrando a capacidade de hidrolisar avicel e papel de filtro. A CvCel96 foi capaz de inibir o crescimento micelial in vitro de Phytophthora infestans, um oomiceto que possui parede celular rica em celulose e causa a requeima, doença que afeta várias culturas agrícolas em todo mundo. CvCel96 ainda foi capaz de desenrolar o micélio e induzir alterações morfológicas nas hifas, como descamações da parede celular observadas por microscopia eletrônica de varredura. Desta forma, CvCel96 foi caracterizada como uma celulase com potencial aplicação no controle de Phytophthora infestans causador de importantes doenças em culturas agrícolas.
Abstract: β-glucanases are glycoside hydrolases capable of degrading β-glucans into oligomers of high and low molecular weight. These enzymes are widely distributed across all domains of living beings, being classified into two categories based on catalytic patterns and substrate specificities, exo- and endo-β-glucanases. There is evidence that β-glucanases have activity against phytopathogens and can be used in plant breeding. Thus, it is necessary to produce these enzymes in a reproducible, environmentally sustainable way, in high concentrations and at low cost. A β-1,4-glucanase (CvCel96) from Chromobacterium violaceum ATCC 12472 was produced in Escherichia coli BL21(DE3) as a fusion protein with thioredoxin A, purified and characterized. The in silico analysis of the primary structure of the enzyme showed that it belongs to the family of glycoside hydrolases 16 (GH16), with a structure rich in β strands and catalytic residues Glu122, Asp124 and Glu126. Although GH16 family members with this structure are concomitant β-1,3-glucanases or β-1,3-1,4-glucanases, molecular docking analyzes have shown that CvCel96 has ancestral characteristics shared with cellulases of the GH7 family exhibiting interactions with tetracellulose. The purified recombinant protein exhibited a molecular mass of 40 kDa, when analyzed by SDS-PAGE, its identity was confirmed by mass spectrometry and its obtaining in native form was confirmed by circular dichroism spectra. Experimental analyzes showed the affinity of the enzyme for substrates of crystalline cellulose, showing the ability to hydrolyze avicel and filter paper. CvCel96 was able to inhibit the in vitro mycelial growth of Phytophthora infestans, an oomycete that has a cell wall rich in cellulose and causes late blight, a disease that affects several agricultural crops worldwide. CvCel96 was able to unwind the mycelium and induce morphological changes in the hyphae, such as cell wall desquamation observed by scanning electron microscopy. Thus, CvCel96 was characterized as a cellulase with potential application in the control of Phytophthora infestans that cause important diseases in agricultural crops.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/75932
Tipo de Acesso: Acesso Embargado
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