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Tipo: Tese
Título: Caracterização estrutural e bioquímica da l-asparaginase ans-z de bacillus subtilis e avaliação de sua atividade antiproliferativa em linhagens de células tumorais hematológicas
Título em inglês: L-asparaginase; recombinant enzyme; three- dimensional structure; biotechnological applications
Autor(es): Brandão, Larisse Cadeira
Orientador: Furtado, Gilvan Pessoa
Palavras-chave em português: L-asparaginase;Enzima recombinante;Estrutura tridimensional;Aplicações biotecnológicas
Palavras-chave em inglês: L-asparaginase;Recombinant enzyme;Three-dimensional structure;Biotechnological applications
Data do documento: 2026
Citação: BRANDÃO, Larisse Cadeira. Caracterização estrutural e bioquímica da l-asparaginase ans-z de bacillus subtilis e avaliação de sua atividade antiproliferativa em linhagens de células tumorais hematológicas. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia de Recursos Naturais) - Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia de Recursos Naturais, Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: A L-asparaginase catalisa a hidrólise da L-asparagina em ácido aspártico e amônia, sendo encontrada em animais, plantas e microrganismos, e integra uma estratégia terapêutica baseada na restrição de aminoácidos essenciais, assim como outras enzimas, que explora a dependência das células cancerosas desses nutrientes para sobreviver, por isso, fontes microbianas são preferidas para produção em larga escala devido à sua eficiência e facilidade de cultivo. Neste estudo, produzimos de forma recombinante e caracterizamos uma L-asparaginase de Bacillus subtilis (Asp-Z). A Asp-Z foi expressa heterologamente em Escherichia coli e purificada por cromatografia de afinidade, resultando em proteína solúvel com atividade ótima a 55°C e pH 7,5. Os parâmetros cinéticos nessas condições foram um Km de 0,47 mM e um Vmax de 52,13 U/mg. A Asp-Z mostrou-se específica para L-asparagina, não apresentando atividade glutaminase detectável, e exibiu efeitos antiproliferativos contra linhagens de células cancerígenas hematológicas, particularmente RAJI e JURKAT, com valores de IC₅₀ na faixa micromolar. Análises in silico revelaram epítopos imunogênicos distintos entre a Asp-Z e a L-asparaginase comercial de E. coli, sugerindo perfis antigênicos divergentes, enquanto os dados cristalográficos revelaram uma estrutura tetramérica conservada, com uma alça do sítio ativo altamente flexível. Em conjunto, essas descobertas destacam a Asp-Z como uma enzima termoestável, livre de atividade glutaminásica e pouco imunogênica, o que representa uma estrutura promissora para otimização por meio de engenharia de proteínas, visando aplicações terapêuticas e biotecnológicas.
Abstract: L-asparaginase catalyzes the hydrolysis of L-asparagine into aspartic acid and ammonia. It is found in animals, plants, and microorganisms and is part of a therapeutic strategy based on the restriction of essential amino acids, as are other enzymes that exploit the dependence of cancer cells on these nutrients to survive. Therefore, microbial sources are preferred for large-scale production due to their efficiency and ease of cultivation. In this study, we recombinantly produced and characterized an L-asparaginase from Bacillus subtilis (Asp- Z). Asp-Z was heterologously expressed in Escherichia coli and purified by affinity chromatography, resulting in a soluble protein with optimal activity at 55 °C and pH 7.5. The kinetic parameters under these conditions were a Km of 0.47 mM and a Vmax of 52.13 U/mg. Asp-Z proved specific for L-asparagine, showing no detectable glutaminase activity, and exhibited antiproliferative effects against hematologic cancer cell lines, particularly RAJI and JURKAT, with IC₅₀ values in the micromolar range. In silico analyses revealed distinct immunogenic epitopes between Asp-Z and commercial E. coli L-asparaginase, suggesting divergent antigenic profiles, while crystallographic data revealed a conserved tetrameric structure with a highly flexible active site loop. Taken together, these findings highlight Asp-Z as a thermostable enzyme, free of glutaminase activity and with low immunogenicity, representing a promising structure for optimization through protein engineering, targeting therapeutic and biotechnological applications.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85090
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0003-3862-2166
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/5490703376487836
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-8797-7783
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/4259673144880085
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:PPGBRN - Teses defendidas na UFC

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