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Tipo: TCC
Título: Produção heteróloga de endoglucanase de Moniliophthora perniciosa em E. coli: otimização da expressão
Título em inglês: Heterologous production of Moniliophthora perniciosa endoglucanase in E. coli: optimization of expression
Autor(es): Miranda, Victor Ângelo Cavalcante
Orientador: Benevides, Raquel Guimarães
Palavras-chave em português: Celulase;Produção recombinante;BL21 Star(DE3);C41(DE3)
Palavras-chave em inglês: Cellulase;Recombinant production;BL21 Star(DE3);C41(DE3)
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Data do documento: 2026
Citação: MIRANDA, Victor Ângelo Cavalcante. Produção heteróloga de endoglucanase de Moniliophthora perniciosa em E. coli: otimização da expressão. 2026. 47 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Biotecnologia) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumo: O aumento da produção agroindustrial tem intensificado a geração de resíduos lignocelulósicos, tornando necessária a busca por alternativas sustentáveis para seu aproveitamento. Esses materiais são compostos principalmente por celulose, hemicelulose e lignina, estruturas recalcitrantes que demandam tratamentos eficientes para sua degradação. Nesse contexto, as celulases destacam-se por sua capacidade de hidrolisar a celulose, gerando açúcares fermentescíveis com potencial aplicação biotecnológica. Entre essas enzimas, as endoglucanases atuam na clivagem de ligações β-1,4-glicosídicas internas da celulose amorfa. Fungos fitopatógenos, como Moniliophthora perniciosa, constituem fontes promissoras dessas enzimas, incluindo a endoglucanase EG45, alvo deste estudo. O trabalho teve como objetivo avaliar a expressão heteróloga da EG45 a partir de pET-32a em Escherichia coli, visando identificar condições favoráveis para sua produção recombinante. Para isso, foram avaliadas diferentes cepas hospedeiras (BL21 Star, C41 e C43), concentrações de IPTG (0,1; 0,5; 1,0 e 2,0 mM) e temperaturas de cultivo (16, 20, 25 e 30 °C). A expressão da proteína foi analisada por SDS-PAGE, permitindo a seleção das condições mais promissoras para posterior avaliação da solubilidade por lise celular via sonicação e análise das frações solúvel e insolúvel. Os resultados demonstraram expressão da EG45 na maioria das condições testadas, com maiores níveis observados nas cepas BL21 Star e C41. Além disso, foi identificado um padrão de saturação da expressão a partir de 0,5 mM de IPTG, não sendo observados ganhos expressivos com concentrações superiores do indutor. Em relação à temperatura, as maiores intensidades de expressão foram verificadas a 25 °C e 30 °C. A análise de solubilidade revelou predominância da proteína na fração insolúvel, indicando a formação de corpos de inclusão. Embora as cepas BL21 Star e C43 tenham apresentado menor acúmulo de proteína insolúvel, sugerindo a possibilidade de uma fração solúvel não detectada, a cepa C41 foi selecionada para a continuidade do bioprocesso por combinar elevado rendimento de expressão e maior estabilidade metabólica associada ao sistema T7. Dessa forma, a concentração de 0,5 mM de IPTG, a temperatura de 25 °C e a cepa C41 foram definidas como as condições mais promissoras para futuras etapas de otimização e escalonamento da produção recombinante da endoglucanase EG45.
Abstract: The increase in agro-industrial production has intensified the generation of lignocellulosic residues, making it necessary to seek sustainable alternatives for their utilization. These materials are mainly composed of cellulose, hemicellulose, and lignin, recalcitrant structures that require efficient treatments for their degradation. In this context, cellulases stand out due to their ability to hydrolyze cellulose, generating fermentable sugars with potential biotechnological applications. Among these enzymes, endoglucanases act by cleaving internal β-1,4-glycosidic bonds in amorphous cellulose. Phytopathogenic fungi, such as Moniliophthora perniciosa, represent promising sources of these enzymes, including the endoglucanase EG45, which is the focus of this study. The aim of this work was to evaluate the heterologous expression of EG45 in Escherichia coli in order to identify favorable conditions for its recombinant production. For this purpose, different host strains (BL21 Star, C41, and C43), IPTG concentrations (0.1, 0.5, 1.0, and 2.0 mM), and cultivation temperatures (16, 20, 25, and 30 °C) were evaluated. Protein expression was analyzed by SDS-PAGE, allowing the selection of the most promising conditions for subsequent solubility assessment through cell lysis by sonication and analysis of the soluble and insoluble fractions. The results demonstrated EG45 expression under most of the tested conditions, with the highest levels observed in the BL21 Star and C41 strains. Furthermore, a saturation pattern of expression was identified from 0.5 mM IPTG onward, with no significant gains observed at higher inducer concentrations. Regarding temperature, the highest expression intensities were detected at 25 °C and 30 °C. Solubility analysis revealed a predominance of the protein in the insoluble fraction, indicating the formation of inclusion bodies. Although the BL21 Star and C43 strains showed lower accumulation of insoluble protein, suggesting the possibility of an undetected soluble fraction, the C41 strain was selected for continuation of the bioprocess because it combined high expression yield with greater metabolic stability associated with the T7 expression system. Thus, an IPTG concentration of 0.5 mM, a cultivation temperature of 25 °C, and the C41 strain were defined as the most promising conditions for future optimization and scale-up ofrecombinant endoglucanase EG45 production.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/87537
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/8064972613347954
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-5410-6973
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/7633115237379209
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:BIOTECNOLOGIA - Monografias

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