Análise in silico e caracterização bioquímica parcial de uma Beta-glicosidase da cianobactéria amazônica Microcystis aeruginosa Caciam 03
The β-glucosidases (EC 3.2.1.21) are a diverse group of enzymes that catalyze the hydrolysis of β-glycosidic bonds of carbohydrate to release non-reducing glycosyl residues, such as β-Dglucose and have wide industrial applicability. In bacteria organisms, the β-glucosidase that constitute the microb...
| Autor principal: | SERRA, Gustavo Marques |
|---|---|
| Grau: | Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação |
| Publicado em: |
2022
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
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oai:https:--bdm.ufpa.br:8443:prefix-43152022-08-26T03:05:31Z Análise in silico e caracterização bioquímica parcial de uma Beta-glicosidase da cianobactéria amazônica Microcystis aeruginosa Caciam 03 SERRA, Gustavo Marques SANTOS, Agenor Valadares http://lattes.cnpq.br/9530734927662735 https://orcid.org/0000-0002-2690-2841 Enzimas - aplicações industriais Bioquímica Cianobacterias - biotecnologia Moléculas - modelos Microcystis CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOQUIMICA DOS MICROORGANISMOS The β-glucosidases (EC 3.2.1.21) are a diverse group of enzymes that catalyze the hydrolysis of β-glycosidic bonds of carbohydrate to release non-reducing glycosyl residues, such as β-Dglucose and have wide industrial applicability. In bacteria organisms, the β-glucosidase that constitute the microbial cellulase complex play an important role in the regulation of the entire process of cellulose hydrolysis. Cyanobacterial β-glucosidases are believed to play roles in glycoside metabolism, carbohydrate cycling and possible hydrolytic activity of shortchain oligosaccharides and cellobiose important for complete cellulose hydrolysis. However, structural and functional data on cyanobacterial β-glycosidases and their biotechnological application are still scarce. In this context, the present work seeks to elucidate the physicochemical, structural and functional properties using in silico tools and to present the biochemical characterization of a β-glycosidase from Microcystis aeruginosa CACIAM 03 (MaBgl3). The sequence used in this study was deposited at the NCBI (ID: 13127.1), it had been analyzed in terms of its physicochemical properties, primary sequences, functions, subcellular location, domains, secondary structures and three-dimensional structures. This β- glycosidase MaBgl3 belongs to the GH3 family, it’s monomeric and has a theoretical molecular mass of 57,24 kDa and pI of 5.01, configuring it to be and acidic protein present in the cytoplasm of cyanobacteria. The modeled structure of MaBgl3 revealed an N-terminal domain folded like a distorted TIM barrel (β/α)8 with similar dyad catalytic mechanics found in N-acetylglucosaminidases, a loop connecting that domain to a second C-terminal domain folded in α/β-sandwich. The enzymatic extract showed activity against p-nitrophenyl-β-Dglucopyranoside, having optimum activity at pH 4.5 and 40 °C with activity of 37 U/mL. These results allowed us to understand the main biochemical, structural characteristics and their catalytic mechanism. In the future, assessments of glucose tolerance, influence of additives and enzyme purification, may contribute to lignocellulosic biomass hydrolysis processes, among other biotechnological applications. As β-glicosidases (EC 3.2.1.21) são um grupo diversificado de enzimas que catalisam a hidrólise de ligações β-glicosídicas de carboidrato para liberar resíduos de glicosil terminais não redutores, como a β-D-glicose e que possuem grande aplicabilidade industrial. Nas bactérias, as β-glicosidase que constituem o complexo celulase microbiana desempenham um papel importante na regulação de todo o processo de hidrólise da celulose. Acredita-se que as β-glicosidases de cianobactérias desempenhem papéis no metabolismo de glicosídeos e possível atividade hidrolítica da celobiose importante para hidrólise da celulose completa. Entretanto, dados estruturais e funcionais das β-glicosidases de cianobactérias e sua aplicação biotecnológica, ainda são escassos. Deste modo, o presente trabalho busca elucidar as propriedades físico-químicas, estruturais e funcionais empregando ferramentas in silico e apresentar a caracterização bioquímica parcial de uma β-glicosidase de Microcystis aeruginosa CACIAM 03 (MaBgl3). A sequência utilizada no estudo, estando depositada no NCBI (ID: OCY13127.1), fora analisada quanto a suas propriedades físico-químicas, sequências primárias, funções, localização subcelular, domínios, estruturas secundárias, modelagem tridimensional. Essa β-glicosidase MaBgl3 é pertencente à família GH3, monomérica e com massa molecular teórica de 57,24 kDa e pI de 5,01, configurando ser uma proteína ácida presente no citoplasma da cianobactéria. O modelo da estrutura MaBgl3 revelou um domínio N-terminal enovelado como um barril TIM distorcido com mecânica catalítica de díade semelhante encontrada em N-acetilglicosaminidases, um loop que conecta este domínio a um segundo domínio C-terminal na forma de sanduíche α/β. O extrato enzimático mostrou atividade enzimática frente a p-nitrofenil-β-D-glucopiranosídeo, tendo atividade ótima em pH 4,5 e 40 °C com 37 U/mL. Estes resultados permitiram compreender as principais características bioquímicas, estruturais e seu mecanismo de catálise. Futuramente, avaliações de tolerâncias pela glicose, influência de aditivos e a sua purificação, poderão contribuir para processos de hidrólise da biomassa lignocelulósico, dentre outras aplicações biotecnológicas. 2022-08-25T14:34:07Z 2022-08-25T14:34:07Z 2022-05-31 Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação SERRA, Gustavo Marques. Análise in silico e caracterização bioquímica parcial de uma Beta-glicosidase da cianobactéria amazônica Microcystis aeruginosa Cacim 03. Orientador: Agenor Valadares Santos. 2022. 68 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Biotecnologia) – Faculdade de Biotecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2022. Disponível em: https://bdm.ufpa.br:8443/jspui/handle/prefix/4315. Acesso em:. https://bdm.ufpa.br:8443/jspui/handle/prefix/4315 Acesso Aberto CD-ROM |
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Biblioteca Digital de Monografias - UFPA |
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The β-glucosidases (EC 3.2.1.21) are a diverse group of enzymes that catalyze the hydrolysis of β-glycosidic bonds of carbohydrate to release non-reducing glycosyl residues, such as β-Dglucose and have wide industrial applicability. In bacteria organisms, the β-glucosidase that constitute the microbial cellulase complex play an important role in the regulation of the entire process of cellulose hydrolysis. Cyanobacterial β-glucosidases are believed to play roles in glycoside metabolism, carbohydrate cycling and possible hydrolytic activity of shortchain
oligosaccharides and cellobiose important for complete cellulose hydrolysis. However, structural and functional data on cyanobacterial β-glycosidases and their biotechnological application are still scarce. In this context, the present work seeks to elucidate the physicochemical, structural and functional properties using in silico tools and to present the biochemical characterization of a β-glycosidase from Microcystis aeruginosa CACIAM 03 (MaBgl3). The sequence used in this study was deposited at the NCBI (ID: 13127.1), it had been analyzed in terms of its physicochemical properties, primary sequences, functions, subcellular location, domains, secondary structures and three-dimensional structures. This β-
glycosidase MaBgl3 belongs to the GH3 family, it’s monomeric and has a theoretical molecular mass of 57,24 kDa and pI of 5.01, configuring it to be and acidic protein present in the cytoplasm of cyanobacteria. The modeled structure of MaBgl3 revealed an N-terminal domain folded like a distorted TIM barrel (β/α)8 with similar dyad catalytic mechanics found in N-acetylglucosaminidases, a loop connecting that domain to a second C-terminal domain folded in α/β-sandwich. The enzymatic extract showed activity against p-nitrophenyl-β-Dglucopyranoside,
having optimum activity at pH 4.5 and 40 °C with activity of 37 U/mL.
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