Caracterização de uma beta-glicosidase de Monascus purpureus

Abstract

β-glicosidases são enzimas que catalisam a hidrólise de ligações β-glicosídicas, e diversas aplicações biotecnológicas são postuladas para β-glicosidases microbianas. Este estudo apresenta a triagem de substratos para a produção de uma β-glicosidase extracelular por Monascus purpureus NRRL1992 em cultivo submerso, bem como a purificação parcial e a caracterização da enzima. A produção da enzima demonstrou ser indutível e controlada por repressão catabólica. A maior produção de β-glicosidase foi observada com a utilização de resíduo de uva e peptona como substratos. A purificação parcial da β-glicosidase envolveu a precipitação com acetona e etapas de cromatografia líquida (gel-filtração e interação hidrofóbica), resultando em fator de purificação de 92 vezes e recuperação de 23% a partir do extrato bruto. A enzima apresentou atividade ótima em amplas faixas de temperaturas e pHs frente ao substrato p-nitrofenil-β-D-glicopiranosídeo (pNPβG), sendo selecionadas as condições de 50 °C e pH 5,5. A β-glicosidase demonstrou ser moderadamente termoestável, apresentando atividade residual de 78% após 120 minutos a 60 °C. Os íons Hg2+ e Cr3+ inibiram a atividade β-glicolítica, provavelmente através de modificações estruturais da enzima. β-mercaptoetanol, SDS, entre outros reagentes não afetaram a catálise. Etanol ou metanol em baixas concentrações estimularam a atividade enzimática, possivelmente devido à atuação da enzima como glicosiltransferase; contudo, o aumento na concentração destes álcoois reduziu a atividade enzimática. A hidrólise de pNPβG, celobiose, maltose, salicina e n-octil-β-D-glicopiranosídeo indica a ampla especificidade da enzima frente à diferentes substratos. As constantes cinéticas Km e Vmax foram definidas para pNPβG, celobiose e maltose, sendo observados valores intermediários para β-glicosidases. Glicose e celobiose inibiram competitivamente a hidrólise de pNPβG.

β-glucosidases are enzymes that catalyse the hydrolysis of β-glycosidic linkages, and various biotechnological applications are proposed for microbial β-glucosidases. This study presents the screening of substrates for extracellular β-glucosidase production by Monascus purpureus NRRL1992 in submerged cultivations, as well as the enzyme partial purification and caracterization. The enzyme production showed to be inducible and controled by catabolic repression. The higher β-glucosidase production was observed with grape residue and peptone as substrates. The β-glucosidase partial purification involved acetone precipitation and liquid chromatography steps (gel-filtration and hydrophobic interaction), resulting in a 92-fold purification factor and a recovery of 23% from the crude extract. The enzyme showed optimal activity in a wide range of temperatures and pH values for p-nitrophenyl-β-Dglucopyranoside (pNPβG) hydrolysis. β-glucosidases are enzymes that catalyse the hydrolysis of β-glycosidic linkages, and various biotechnological applications are proposed for microbial β-glucosidases. This study presents the screening of substrates for extracellular β-glucosidase production by Monascus purpureus NRRL1992 in submerged cultivations, as well as the enzyme partial purification and caracterization. The enzyme production showed to be inducible and controled by catabolic repression. The higher β-glucosidase production was observed with grape residue and peptone as substrates. The β-glucosidase partial purification involved acetone precipitation and liquid chromatography steps (gel-filtration and hydrophobic interaction), resulting in a 92-fold purification factor and a recovery of 23% from the crude extract. The enzyme showed optimal activity in a wide range of temperatures and pH values for p-nitrophenyl-β-Dglucopyranoside (pNPβG) hydrolysis.