Orientador: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Coorientador: Eleni Gomes / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Luciano Takeshi Kishi / Resumo: As celulases são enzimas empregadas principalmente na indústria de papel e celulose e têxtil, e têm ganhado destaque pelo seu potencial hidrolítico em materiais lignocelulósicos na produção de etanol, já que são capazes de hidrolisar a celulose. O objetivo do projeto foi efetuar a caracterização e isolamento das endoglucanases produzidas pelo fungo termofílico Myceliophthora thermophila M.7.7 em cultivo em estado sólido. Foram realizados ensaios para avaliar os efeitos do pH, da temperatura, de diversas substâncias químicas, cátions e compostos fenólicos na atividade enzimática. A estimativa da massa molecular foi realizada por eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE), e como resultado foi possível observar sete endoglucanases detectadas por zimografia, que possuem massa molecular estimada entre 26 e 82 kDa. O valor ótimo para o pH do extrato enzimático bruto foi 5,5 e 70ºC para a temperatura ótima em incubação de 4 minutos. Em relação à estabilidade do extrato bruto, os maiores valores ocorreram entre as faixas de pH de 6 a 6,5, e 30 e 40ºC para temperatura até 120 minutos. Entre os reagentes testados, Triton, DTT e Isopropanol aumentaram a atividade enzimática sobre o extrato bruto em cerca de 10%. Os cátions NaCl, SrCl2, BaCl2 e ZnCl2 aumentaram a atividade das endoglucanases. Em relação aos compostos fenólicos, todos induziram em diversos graus o decréscimo da atividade das endoglucanases do extrato bruto. Das sete endoglucanases, três foram isoladas pela extração... / Abstract: Cellulases are enzymes used mainly in the paper and cellulose and textile industries and have been highlighted for their hydrolytic potential in lignocellulosic materials in the production of ethanol, since they are capable of hydrolyzing cellulose. The objective of the project was to characterize and isolate the endoglucanases produced by the thermophilic fungus Myceliophthora thermophila M.7.7 in solid state cultivation. Tests were carried out to evaluate the effects of pH, temperature, several chemical substances, cations and phenolic compounds on enzymatic activity. The molecular weight estimation was performed by polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), and as a result it was possible to observe seven endoglucanases detected by zymography, which have an estimated molecular mass between 26 and 82 kDa. The optimum pH for the crude enzyme extract was 5.5, and 70 °C for the optimum incubation temperature for 4 minutes. Regarding the stability of the crude extract, the highest values occurred between the pH ranges from 6 to 6.5, and 30 to 40ºC for temperature up to 120 minutes. Among the tested reagents, Triton, DTT and Isopropanol increased the enzymatic activity on the crude extract by about 10%. NaCl, SrCl2, BaCl2 and ZnCl2 increased the endoglucanase activity. With respect to the phenolic compounds, all induced to varying degrees the decrease in the activity of the endoglucanases of the crude extract. Of the seven endoglucanases, three were isolated by direct gel ... / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-06-25Bitstream added on 2014-06-13T18:44:33Z : No. of bitstreams: 1 soncinijunior_g_me_rcla.pdf: 1717046 bytes, checksum: 5d7542bfd8a08d08354e8d04579eb2f5 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Neste trabalho o crescimento micelial, os aspectos morfológicos e o potencial para catálise enzimática foram avaliados em relação ao fungo termofílico Thermomyces lanuginosus, quando inoculado em meios de cultura YpSs (extrato de amido + água + Agar), com fonte de carbono substituída por matérias-primas encontradas na indústria química, como intermediários clássicos, na síntese de diversos ésteres. O monitoramento do crescimento do microrganismo envolvendo parâmetros tais como aspecto das hifas, quantidade de conídios e conidióforos, produção de pigmentos, pH, além das condições de imobilização do fungo, serviram para a averiguação da capacidade do microrganismo em expressar uma eventual condição de transformação de reagentes (di-álcoois e ácidos graxos) em produtos de síntese (ésteres). Os pellets contendo micélio de Thermomyces lanuginosus em erlenmeyers com as matérias-primas acima citadas, permaneceram em estufa microbiológica durante 15 dias, sendo, então, averiguadas as transformações decorrentes dos diferentes meios, evidenciando o consumo dos reagentes. Para a caracterização do material, foram realizadas medidas de absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) efetuadas com o próprio micélio e meios de cultura, microscopia ótica (MO) de micro cultivo do fungo nos diversos meios de cultura propostos, e avaliações com cromatografia gasosa (GC). Os resultados obtidos, acrescidos ao crescimento de Thermomyces lanuginosus em todos os meios propostos, bem como a manutenção da sua capacidade de reprodução, mostram ser esse fungo termofílico altamente promissor em futuros trabalhos de biocatálise com microrganismos vivos. A capacidade demonstrada de catalisar reações de esterificação e a adaptação deste fungo as diversas fontes de carbono a que foi exposto, sugerem... / In this work, the mycelial growth, the morphologic aspects and the potential for enzymatic catalysis were evaluated considering the thermophilic fungus Thermomyces lanuginosus, when inoculated in YpSs media (starch extract + water + Agar), with its carbon source substituted by different raw materials normally found in the chemical industry, as classics intermediates used in diverse ester synthesis. The continuous observation of the microorganism growth involving parameters as hyphae aspect, amount of conidia and conidiophores, pigment production, pH and the fungus immobilization conditions, avoid the ascertainment of the fungus capacity to show an eventual condition of transform reagents (dialcohol and fatty acids) in synthesis products (esters). Erlenmeyers with the mentioned raw-materials and pellets containing Thermomyces lanuginosus mycelium, were allocated in microbiological oven for 15 days and transformations due to the different media were studied and interpreted showing the reagents consumption. Measures of absorption in the transformed infra-red ray with transformed of Fourier (FTIR) of the fungus mycelium and the media, optical microscopy (MO) of the fungus micro-cultive in several media, and evaluations with gas chromatography (GC) were evaluated for the material characterization. The obtained results, added to the growth of Thermomyces lanuginosus in all the considered media, as well as the maintenance of its capacity of reproduction, aimed to understand and evaluate that Thermomyces lanuginosus is promising microorganism alternative for immobilized biocatalysts. The demonstrated capacity to catalyze esterifications reactions and the adaptation of this fungus to different carbon sources, suggest several future works aiming the optimization of ester production, or even though, the use of its capacity in promoting such reactions when sterical hindrances already are significant.

Resumo: Este trabalho teve como objetivo avaliar a produção de lipase pelo fungo Myceliophthora sp F 2.1.4, por fermentação em estado sólido (FES), fermentação submersa (FS) e fermentação semi-sólida. Alguns testes foram realizados para a obtenção do meio nutricional que melhor proporciona a produção da lipase. Nas condições encontradas foi possível a obtenção de 21 U/mL de lipase na FES, enquanto que para a FS, a produção caiu bruscamente tendo conseguido somente 0,20 U/mL, indicando que a FES foi mais adequada para a produção de lipase por Myceliophthora sp F 2.1.4. As mesmas condições também foram testadas para a fermentação semi-sólida com o uso de buchas vegetais e, dessa forma, a produção enzimática voltou a aumentar com aproximadamente 9 U/mL. A caracterização parcial da lipase produzida pelo fungo Myceliophthora sp. F 2.1.4 por fermentação em estado sólido indicou que a enzima atua em seu máximo em pH entre 5,0 e 7,0 e a temperatura de 35ºC sendo estável entre 35 e 50ºC e em faixa de pH 4,0 e 9,0. A enzima foi sensível a SDS, Al 3+ e Hg 2+ e tolerante a etanol e metanol, solventes utilizados na produção de biodiesel. Quanto à especificidade aos substratos, a lipase apresentou atividade crescente com o aumento da cadeia acila dos substratos sintéticos, conseguindo atuar em substratos com cadeia superior a 10 carbonos, critério utilizado para classificar uma enzima como lipase. Além disso, ela atuou bem em todos os substratos naturais testados, mostrando sua eficiência para aplicações de digestão de óleos. A lipase foi imobilizada em alginato de cálcio e em quitosana sendo possível uma reutilização da enzima por 6 e 12 vezes consecutivas, respectivamente. Estes resultados mostram que as propriedades físico-químicas da lipase de Myceliophthora sp F 2.1.4 possuem um grande potencial para aplicações industriais / Abstract: This study aimed to evaluate the production of lipase by the fungi Myceliophthora sp F 2.1.4, by solid-state fermentation (SSF), submerged fermentation (SmF) and semisolid fermentation. Several tests were made in order to obtain the best nutritional media to lipase production. This conditions were tested for SSF, SmF and semisolid fermentation. The results of the tests showed that for SSF it was possible to obtain 21 U/mL of lipase. On the other hand, for SmF, the production declined brusquely having obtained only 0,20 U/mL, indicating that the SSF was more appropriate for the production of lipase by Myceliophthora sp F 2.1.4 than SmF. In addition, for semisolid fermentation, using loofa sponges, the enzymatic production increased again with approximately 9 U/mL. Partial characterization of lipase produced SSF showed that this enzyme has maximum activity in both pH between 5,0 and 7,0 and temperature of 35 ºC, being stable between 35 and 50 ºC and in range of pH 4,0 and 9,0. The enzyme was sensible to SDS, Al 3+ and Hg 2+ , and tolerant to ethanol and methanol, solvent used for biodiesel production. Regarding the substrate specificity, the tests proved that the enzyme studied seems to be a real lipase since it could act in long-chain substrate. Moreover, it acted effectively for all natural substrates tested, being efficient for applications of oil digestion. Lipase was immobilized in alginate of calcium and chitosan, with the possibility of reuse of 6 and 12 consecutive times, respectively. These results imply that the physicochemical properties of lipase produced by Myceliophthora sp F 2.1.4 make it a great potential for industrial applications / Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Banca: Maurício Boscolo / Banca: Humberto Márcio Santos Milagre / Mestre

Orientador: Eleni Gomes / Banca: Adalberto Pessoa Júnior / Banca: Gustavo O. Bonilla / Resumo: Devido à crescente demanda por combustíveis, pesquisas vêm sendo desenvolvidas com o intuito de se obterem novos tipos de biocombustíveis provenientes de fontes renováveis. O etanol celulósico tem sido cogitado como complemento da produção de etanol, entretanto, a viabilização desse processo requer o desenvolvimento de tecnologias de sacarificação dos materiais lignocelulósicos, por via bioquímica, como a enzimática, ou por métodos abióticos. Os fungos filamentosos são um grupo de microrganismos secretores de enzimas que atuam na degradação de biomassa. As enzimas do complexo celulolítico e hemicelulolítico clivam as ligações que formam os polímeros de polissacarídeos liberando hexoses e pentoses fermentescíveis a etanol, porém, enzimas acessórias como a celobiose desidrogenase, são importantes na eficiência do processo. O presente projeto visou o isolamento de cepas fúngicas termofílicas com habilidade de secretar aquelas enzimas, assim como, a obtenção de preparados enzimáticos com estabilidade às variações de temperatura e pH que ocorrem durante as etapas da hidrólise. Foram isoladas 32 linhagens de fungos capazes de crescer em temperaturas entre 45 e 60ºC, tendo sido selecionadas cinco para as etapas seguintes do trabalho (Thermomyces lanuginosus S1, T. lanuginosus S3, Rasamsonia emersonii S10, T. lanuginosus FZI e R. emersonii BC) em função de apresentarem crescimento a 60ºC. Entre essas linhagens, as maiores atividades de β-glicosidase (52 U/g) e endoglucanase (579 U/g) foram obtidas em meio de cultivo da cepa R. emersonii S10 em 240h para ambas as enzimas. A melhor atividade de FPase foi apresentada pelo fungo T. lanuginosus S1 em 168h de cultivo, tendo produzido 262,8 U/g da enzima. O fungo R. emersonii S10 foi o único que apresentou a produção detectável das enzimas avicelase (9,2 U/g) e β-xilosidase (910,7 U/g). Esse isolado também produziu as maiores atividades de xilanase com ... / Abstract: Owing the growing demand for fuels, research is being done with the aim of obtaining new types of biofuels from renewable resources. Cellulosic ethanol, obtained from residual biomass from agricultural and agro-industrial processes has been considered as a complement of ethanol production by decreasing the need for expansion of sugarcane areas. However, the viability of the process requires the development of technologies saccharification of lignocellulosic materials by biochemical route, such as enzymatic or abiotic methods. The filamentous fungi are a group of microorganisms that produce (secretory) of enzymes involved in the degradation of biomass. The enzymes cleave hemicellulolytic and cellulolytic complex connections that form polymers of polysaccharides present in the biomass releasing fermentable hexoses and pentoses to ethanol, however, accessory enzymes such as cellobiose dehydrogenase are important in the process efficiency. This design aimed at the isolation of thermophilic fungal strains with the ability to secrete those enzymes, as well as the enzyme preparations to obtain stability to pH and temperature variations that occur during the hydrolysis step. 32 fungal strains capable of growing at temperatures between 45 and 60 °C were isolated, five were selected to continue the following work steps (Thermomyces lanuginosus S1, T. lanuginosus S3, Rasamsonia emersonii S10, R. emersonii BC and T. lanuginosus FZI) as a function of experiencing growth at 60 °C. Among these strains, the highest activities of β-glucosidase (52 U/g) and endoglucanase (579 U/g) were obtained from the culture medium of strain R. emersonii S10 in 240h for both enzymes. The best activity FPase (cellulase that hydrolyzes filter paper) was presented by the fungus T. lanuginosus S1 in 168h of cultivation, having produced 262.8 U/g enzyme. The R. emersonii S10 was the only fungus that showed detectable avicelase production of enzymes (9.2 U/g) and ... / Mestre

Orientador: Andre Rodrigues / Banca: Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli / Banca: Daniela AlonsoBocchini Martins / Banca: Darlene Attili de Angelis / Banca: Daiane Cristina Sass / Resumo: A torta de filtro é gerada após o processo de filtração do caldo de cana (cerca de 26 a 40 kg por t de cana) e geralmente é utilizada como fertilizante nas lavouras sem qualquer tratamento prévio. A diversidade de fungos presentes na torta de filtro fresca e no processo de compostagem desse substrato foi acessada utilizando sequenciamento em larga escala. Além disso, fungos tolerantes ao calor foram isolados e avaliados quanto à capacidade de produzir enzimas de degradação da biomassa (celulase, xilanase, lacase e poligalacturonase). Considerando que esse grupo de fungos carece de uma revisão taxonômica atual, aproveitamos as recentes mudanças proporcionadas pelo Código de Nomenclatura para Algas, Fungos e Plantas para gerar uma revisão taxonômica do grupo. Uma gama de patógenos oportunistas foi encontrada entre os taxa mais abundantes na torta de filtro fresca, como Lomentospora prolificans (43,13%), Trichosporon sp. (10,07%), Candida tropicalis (7,91%) e Hormographiella aspergillata (8,19%). Isso indica que a torta de filtro pode ser uma potencial fonte de fungos patogênicos, apresentando riscos para a saúde humana se aplicado como fertilizante sem qualquer tratamento. No entanto, o processo de compostagem reduz efetivamente a carga desses fungos. Além disso, cria um ambiente interessante para fungos capazes de produzir enzimas com potencial aplicação biotecnológica, uma vez que todos os 110 isolados avaliados foram capazes de produzir, pelo menos, uma das enzimas avaliadas. Além disso, a análise comparativa de genes codificantes para peptidases presentes nos genomas de fungos termofílicos (encontrados em sistemas de compostagem) e mesofílicos mostrou que a termofilia levou à várias adaptações para a termoestablidade enzimática / Abstract:Pressmud is derived from sugarcane juice filtrate (around 26 to 40 kg per ton of sugarcane) and it is mainly used as fertilizer in crops without prior treatment. Here, the fungal diversity present in both fresh and composting pressmud was revealed by 454 pyrosequencing. In addition, heat-tolerant fungi were isolated and surveyed for their repertoire of biomass-degrading enzymes (cellulase, xylanase, laccase and polygalacturonase). The fact that the taxonomy of such organisms is still obscure, we revised their taxonomy in the light of the recent changes adopted in the Code of Nomenclature for Algae, Fungi and Plants. A wide range of opportunistic pathogens was found among the most abundant taxa in fresh pressmud, such as Lomentospora prolificans (43.13%), Trichosporon sp. (10.07%), Candida tropicalis (7.91%), and Hormographiella aspergillata (8.19%). This indicates that fresh pressmud may be a source of human pathogenic fungi, presenting a potential threat to human health if applied as fertilizer without treatment. Composting of the pressmud effectively reduces the load of such fungi. Furthermore, the composting system creates an interesting environment for fungi able to produce enzymes with biotechnological applications, since all the 110 isolates screened were able to produce at least one of the tested enzymes.Furthermore, comparative analysis of peptidases genes encoded by thermophilic (generally found in composting systems) and mesophilic fungi showed that thermophyly selected for thermostable enzymes / Doutor

Orientador: Roberto da Silva / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Banca: Eduardo da Silva Martins / Resumo: Xilanases são enzimas que agem na despolimerização da cadeia de xilana, principal componente da hemicelulose. Elas possuem diversas aplicações industriais tais como, na indústria de alimentos, do papel e de bioenergia. Neste contexto, há destaque para a produção de xilo-oligossacarídeos (XOS), que são considerados prebióticos. Estes possibilitam que probióticos sejam capazes de modular positivamente a microbiota intestinal, causando benefícios ao indivíduo hospedeiro. Nesse sentido, a busca de xilanases microbianas destaca-se como uma estratégia sustentável para a produção de prebióticos. Portanto, o objetivo deste trabalho foi purificar e caracterizar uma xilanase do fungo Myceliophthora heterothallica F.2.1.4 e aplicar esta e duas xilanases recombinantes GH11 do referido fungo para obtenção de XOS. A enzima nativa purificada, com massa molecular estimada em 27 kDa, apresentou atividade máxima em pH 4,5 e 65 °C, e manteve média maior que 90% de sua atividade residual quando exposta a temperaturas entre 30 e 60 °C por 1 hora. Essa enzima pode ser caracterizada como uma endoxilanase pertencente à família GH11. Foram produzidos XOS do bagaço pré-tratado com ozonólise seguida de extração alcalina, xilana extraída do bagaço in natura e xilana beechwood. Os produtos da hidrólise enzimática dos diferentes substratos foram identificados por eletroforese capilar e/ou HPAE-PAD, sendo que o hidrolisado de xilana beechwood pela xilanase nativa purificada, após 12 horas de hidrólise,... / Abstract: Xylanases are enzymes that act in depolymerization of the xylan chain, the main component of hemicellulose. They have various industrial applications such as, food, paper and bioenergy industries. In this context, highlight the production of xylooligosaccharides (XOS), which are considered prebiotics. The XOS can be used with probiotic microorganisms to be able to positively modulate an intestinal microbiota, presenting benefits to the individual host. In this sense, a search for microbial xylanases stands out as a sustainable strategy for a production of prebiotics. Therefore, the objective of this work was to purify and characterize an xylanase of the fungus Myceliophthora heterothallica F.2.1.4 and to apply two recombinant enzymes of the same fungus to produce XOS. The enzyme, with the molecular weight estimated at 27 kDa, is at the maximum temperature of 4.5 and 65 °C, and continues more than 90% of its residual activity when exposed to temperatures between 30 and 60 °C for 1 hour. The purified native enzyme is presented as an endoxylanase for the GH11 family. XOS was produced from pretreated bagasse with ozonolysis followed by alkaline extraction, xylan extracted from the bagasse in natura and beeechwood xylan. The products of the enzymatic hydrolysis of the different substrates were identified by capillary electrophoresis and/or HPAE-PAD, being that the beechwood Xylan hydrolysate by xylanase purified native, after 12 hours of hydrolysis, showed 234.2 mg/g of xylan. Evaluated enzymes have potential for applications in the production of xylooligosaccharides for use as prebiotics / Mestre

A despolimerização enzimática de componentes de biomassa é um processo chave para indústrias de bioenergia. A busca por novas enzimas aumentou os estudos dos secretomas de microrganismos degradadores de biomassa. Os fungos filamentosos são importantes agentes na reciclagem de carbono na natureza, apresentando potenciais enzimas para a conversão de biomassa. Malbranchea pulchella é um ascomiceto termofílico bioprospectado na Floresta Atlântica (região de Minas Gerais-Brasil), cuja análise e caracterização do secretoma, juntamente com a capacidade de biodegradação, foram foco deste estudo. O cultivo semi-sólido deste fungo em substratos lignificado (madeira de eucalipto moída) e \"não lignificado\" (polpa Kraft branqueada) por 60 dias resultou em perdas de peso de cerca de 5% e 52%, respectivamente. Para o estudo da diversidade das enzimas produzidas por M. pulchella, o secretoma foi avaliado em culturas submersas de 3 dias, utilizando as fontes de carbono anteriormente mencionadas. Os resultados de LC-MS/MS mostraram que o fungo foi capaz de secretar uma série de enzimas lignocelulolíticas. As enzimas proeminentes foram as glicosil-hidrolases com um total de 29 e 37 CAZymes nos substratos lignificado e \"não-lignificado\", respectivamente, sendo as famílias GH3 e GH18 encontradas em maior número. Considerando as enzimas oxidativas, um total de 12 e 13 CAZymes nos substratos lignificado e \"não lignificado\", respectivamente, sendo as famílias AA7 e AA9 as mais predominantes. Também foram detectadas proteínas não-CAZymes apresentando domínios alergênicos, que estão relacionados com proteínas semelhantes a expansinas de plantas. O secretoma produzido com substrato de polpa branqueada foi utilizado em ensaio de hidrólise com polpa Kraft e também em contribuição com Celluclast 1,5 L para hidrólise de polpa de dissolução e de Avicel. Os resultados indicaram que M. pulchella produz uma maquinaria enzimática interessante, que pode degradar celulose amorfa e cristalina, sendo potencial aplicação em hidrólise da biomassa lignocelulósica. / Enzymatic depolymerization of biomass components is a key process for bioenergy industries. The search for new enzymes for this task has increased secretome studies in biomass-degrading microorganisms. Filamentous fungi are important players in carbon recycling in nature, presenting potential enzymes for biomass conversion. Malbranchea pulchella is a thermophilic ascomycete bio prospected in Brazilian Atlantic forest whose secretome analysis and characterization together with biodegradation ability were focus of this study. Semi-solid cultivation of this fungus on lignified (milled eucalyptus wood) and non-lignified (bleached eucalyptus pulp) substrates for 60 days resulted in almost 5% and 52% weight losses, respectively. To understand the diversity of enzymes produced by M. pulchella the secretome was evaluated in 3-day submerse cultures using the previously mentioned carbon sources. LC-MS/MS results showed the fungus was able to secrete an array of lignocellulolytic enzymes. The prominent enzymes were glycosyl hydrolases with a total of 29 and 37 CAZymes in lignified and non-lignified substrates, respectively, with GH3 and GH18 families found in greatest number. Considering the oxidative enzymes, a total of 12 and 13 CAZymes were found in lignified and non-lignified substrates, respectively, being AA7 and AA9 families most expressive. Non-CAZymes proteins showing allergen domains, which are related with expansin-like proteins from plants, were also detected. The secretome produced with bleached eucalyptus pulp substrate was assayed for hydrolysis of Kraft pulp and in contribution with Celluclast 1.5 L for dissolving pulp and Avicel hydrolysis as well. Results indicated that M. pulchella produce an interesting enzymatic array that can disrupt both amorphous and crystalline cellulose, demonstred as potencial secretome for biomass hydrolysis.

Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: Marcia Maria de Souza Moretti / Banca: Márcia J. Rossini Mutton / Banca: Gustavo O. Bonilla Rodriguez / Resumo: Um dos interesses biotecnológicos e econômicos da atualidade é otimizar o emprego da biomassa em processos industriais mediado por biocatalisadores, como as enzimas. O objetivo do presente trabalho foi purificar e caracterizar uma endoglucanase produzida pelo fungo Rasamsonia emersonii S10, em fermentação em estado sólido, tendo como substrato resíduos lignocelulósicos. A partir de solução enzimática bruta detectou-se 2 isoformas da enzima, com massas moleculares de 45 e 60 kDa, sendo escolhida a primeira para ser purificada. A solução foi clarificada em carvão ativado e concentrada por ultrafiltração tangencial. A endoglucanase foi purificada em coluna cromatográfica iônica e de exclusão molecular, intermediada por diálise. O processo levou a um fator de purificação de 6,7 e rendimento de 8,8%. A enzima apresentou temperatura ótima de 85,3 ºC e pH 4,0. Ativação foi evidenciada quando a enzima foi mantida de 40 até 60 ºC. A enzima foi estável, quando mantida em temperaturas de 65 a 80 ºC e faixa de pH entre 6 e 7,5. Estudo do efeito de íons e compostos orgânicos revelaram ativação em presença de MnCl2 e inibição por HgCl2 e ácido 4-hidroxibenzóico e 5-hidroximetilfurfural. A enzima mostrou afinidade por CMC, porém também foi capaz de hidrolisar Avicel®. A CMCase exibiu Km de 3,53 mg.mL-1 e Vmax de 2,86 µmol/min.mL. Os parâmetros termodinâmicos indicaram uma endoglucanase estável a altas temperaturas, com tempo de meia vida de 355 min a 40 ºC e temperatura de fusão em 89 ºC / Abstract: Nowadays, one of the technological and economic interests is to optimize the use of biomass in industrial processes mediated by biocatalysts such as enzymes. The objective of this study was to purify and characterize an endoglucanase produced by the fungus Rasamsonia emersonii S10 in solid state fermentation, as substrate lignocellulosic residues. From the crude enzyme solution was detected 2 isoform of the enzyme, with a molecular weight of 45 kDa and 60, the first being chosen to be purified. The solution was clarified by activated carbon and concentrated by tangential ultrafiltration. The endoglucanase was purified by ion chromatographic and molecular exclusion mediated by dialysis. The process led to a purification factor of 6.7 and 8.8% yield. The enzyme showed optimum temperature of 85.3 °C and pH 4.0. Activation was observed when the enzyme was maintained at 40 to 60 °C. The enzyme was stable when maintained at temperatures 65-80 °C and pH between 6 and 7.5. Study of the effect of ions and organic compounds showed activation in the presence of MnCl2 and HgCl2 inhibition and 4- hydroxybenzoic acid and 5-hydroxymethylfurfural. The enzyme showed affinity for CMC, but was also able to hydrolyze Avicel®. The CMCase exhibited Km 3.53 mg.mL-1 and Vmax of 2.86 mmol/min.mL-1 . The thermodynamic parameters indicated endoglucanase stable at high temperatures, with half-life of 355 min at 40 °C and the melting temperature at 89 °C / Mestre

Orientador: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Coorientador: Eleni Gomes / Banca: Adalberto Pessoa Junior / Banca: Luciano Takeshi Kishi / Resumo: O complexo enzimático xilanolítico é responsável por hidrolisar as ligações glicosídicas entre os monômeros constituintes da xilana, sendo esta um polissacarídeo presente na porção hemicelulolítica das paredes celulares vegetais, e suas enzimas se destacam pelas diversas aplicações industriais. O objetivo do projeto foi efetuar a caracterização e isolamento das xilanases produzidas pelo fungo termofílico Rasamsonia emersonii em cultivo em estado sólido. Foram realizados ensaios para avaliar os efeitos do pH, da temperatura, de diversas substâncias químicas, cátions e compostos fenólicos na atividade enzimática. A estimativa da massa molecular foi realizada por eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) e por cromatografia de filtração em gel em resina Sephadex G-75. Como valor ótimo para o extrato enzimático bruto obteve-se 5,5 e 7,0 para o pH, e 80ºC para a temperatura ótima em incubação de 4 minutos. Em relação à estabilidade do extrato bruto, os maiores valores ocorreram entre as faixas de pH de 4 a 5,5, e 50ºC para temperatura. Todos os reagentes testados apresentaram diminuição da atividade enzimática sobre o extrato bruto, por outro lado, o agente quelante EDTA aumentou 4%. Os cátions testados aumentaram (Na+, K+, Cd2+, Sr2+, Ca2+) ou diminuíram (Zn2+, Al3+, Fe3+, Mn2+, Mg2+, Ni2+, Ba2+, Li+, Co2+, Cr3+ e Cu2+) a atividade. Em relação aos compostos fenólicos, somente o ácido tânico induziu decréscimo da atividade xilanolítica do extrato bruto. O pI foi estimado em... / Abstract: The xylanolytic enzyme complex is responsible for hydrolyzing glycosidic bonds between the monomers of xylan, being a polysaccharide present of the hemicellulolitic in plant walls. These enzymes standing out because have many industrial applications. The objective of this investigation was to characterize and isolate the xylanases present in the crude extract produced by the thermophilic fungus Rasamsonia emersonii in solid state cultivation. Tests were performed to evaluate the effects of pH, temperature, various chemicals and cations on enzymatic activity, determining optimal conditions and stability of the enzymes. The molecular weight estimation was performed by polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and gel filtration chromatography on Sephadex G-75 resin. Optimum pH values obtained were 5.5 and 7.0 and 80ºC for the optimum temperature for a 4 minutes incubation for the crude enzyme extract. Regarding the stability of the crude extract, the highest values occurred between the ranges of 4 to 5.5 for pH, and 50ºC for thermal stability. All the reagents tested showed enzymatic inhibition on the crude extract, on the other hand, the chelating agent EDTA increased enzyme activity by 4%. The tested cations increased (Na+, K+, Cd2+, Sr2+, Ca2+) or decreased (Zn2+, Al3+, Fe3+, Mn2+, Mg2+, Ni2+, Ba2+, Li+, Co2+, Cr3+ and Cu2+) activity. In relation to the phenolic compounds, only tannic acid induced a decrease in the xylanolytic activity of the crude extract. The pI ... / Mestre

A despolimerização enzimática de componentes de biomassa é um processo chave para indústrias de bioenergia. A busca por novas enzimas aumentou os estudos dos secretomas de microrganismos degradadores de biomassa. Os fungos filamentosos são importantes agentes na reciclagem de carbono na natureza, apresentando potenciais enzimas para a conversão de biomassa. Malbranchea pulchella é um ascomiceto termofílico bioprospectado na Floresta Atlântica (região de Minas Gerais-Brasil), cuja análise e caracterização do secretoma, juntamente com a capacidade de biodegradação, foram foco deste estudo. O cultivo semi-sólido deste fungo em substratos lignificado (madeira de eucalipto moída) e \"não lignificado\" (polpa Kraft branqueada) por 60 dias resultou em perdas de peso de cerca de 5% e 52%, respectivamente. Para o estudo da diversidade das enzimas produzidas por M. pulchella, o secretoma foi avaliado em culturas submersas de 3 dias, utilizando as fontes de carbono anteriormente mencionadas. Os resultados de LC-MS/MS mostraram que o fungo foi capaz de secretar uma série de enzimas lignocelulolíticas. As enzimas proeminentes foram as glicosil-hidrolases com um total de 29 e 37 CAZymes nos substratos lignificado e \"não-lignificado\", respectivamente, sendo as famílias GH3 e GH18 encontradas em maior número. Considerando as enzimas oxidativas, um total de 12 e 13 CAZymes nos substratos lignificado e \"não lignificado\", respectivamente, sendo as famílias AA7 e AA9 as mais predominantes. Também foram detectadas proteínas não-CAZymes apresentando domínios alergênicos, que estão relacionados com proteínas semelhantes a expansinas de plantas. O secretoma produzido com substrato de polpa branqueada foi utilizado em ensaio de hidrólise com polpa Kraft e também em contribuição com Celluclast 1,5 L para hidrólise de polpa de dissolução e de Avicel. Os resultados indicaram que M. pulchella produz uma maquinaria enzimática interessante, que pode degradar celulose amorfa e cristalina, sendo potencial aplicação em hidrólise da biomassa lignocelulósica. / Enzymatic depolymerization of biomass components is a key process for bioenergy industries. The search for new enzymes for this task has increased secretome studies in biomass-degrading microorganisms. Filamentous fungi are important players in carbon recycling in nature, presenting potential enzymes for biomass conversion. Malbranchea pulchella is a thermophilic ascomycete bio prospected in Brazilian Atlantic forest whose secretome analysis and characterization together with biodegradation ability were focus of this study. Semi-solid cultivation of this fungus on lignified (milled eucalyptus wood) and non-lignified (bleached eucalyptus pulp) substrates for 60 days resulted in almost 5% and 52% weight losses, respectively. To understand the diversity of enzymes produced by M. pulchella the secretome was evaluated in 3-day submerse cultures using the previously mentioned carbon sources. LC-MS/MS results showed the fungus was able to secrete an array of lignocellulolytic enzymes. The prominent enzymes were glycosyl hydrolases with a total of 29 and 37 CAZymes in lignified and non-lignified substrates, respectively, with GH3 and GH18 families found in greatest number. Considering the oxidative enzymes, a total of 12 and 13 CAZymes were found in lignified and non-lignified substrates, respectively, being AA7 and AA9 families most expressive. Non-CAZymes proteins showing allergen domains, which are related with expansin-like proteins from plants, were also detected. The secretome produced with bleached eucalyptus pulp substrate was assayed for hydrolysis of Kraft pulp and in contribution with Celluclast 1.5 L for dissolving pulp and Avicel hydrolysis as well. Results indicated that M. pulchella produce an interesting enzymatic array that can disrupt both amorphous and crystalline cellulose, demonstred as potencial secretome for biomass hydrolysis.