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Previous issue date: 2012-06-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / The use of alternative and renewable fuels is vital to solve the problems derived from the dependence of fuels, and the vegetal biomass is the only renewable source available in large scale that can be converted in energy. The bioethanol production has demonstrated a huge potential to minimize the environmental changes resultant from fossil fuels consumption. Nevertheless, the production costs of cellulolytic complexes lays out one of the major obstacle of the economical viability of the second generation ethanol. Therefore, the bioprospection and the understanding of enzymes involved in the process can improve the complexes productivity. Xylanases are enzymes used in several biotechnological processes, primordially for biopulping and biobleaching in papel industries. However, current surveys have investigated these enzymes due to an accessory role for bioethanol production. In this study, an endoxylanase (xyn3) gene from Trichoderma harzianum was cloned into Pichia pastoris. The constitutive vector pGAPZαA was used, changing the α-factor by the native signal peptide of the enzyme, and with a 6xHisTag at C-terminus. The recombinant protein were expressed in two majority forms, one with a molecular mass of 35 kDa (non-glycosylated) and the other with 60 kDa (glycosylated). Both forms showed xylanolytic activity in zymogram and were biochemically analyzed. The enzymes present optimal temperature of 40°C and pH 6.5, and stable activity until 30°C. The glycosylation plays important role in the enzymatic kinects of the recombinant enzyme, showing a catalytic efficiency twice higher of glycosylated form, in comparison with the activity of the non-glycosylated form. Even in this study, the effects of cellulose and xylan on the regulation of expression of the xyn2, xyn3 and egl3 genes were investigated to T. harzianum. All studied genes were overexpressed under all induction conditions and the results indicate a higher and earlier expression of these genes in fungus induction using a mixture of cellulose and xylan. Furthermore, an advance in the period of induction was observed while the fungus was cultivated with steam explosed bagasse supplemented with endoxylanase 3, when compared with the pure bagasse utilization. These findings enhance the vii understanding of enzymatic mode of action involved in deconstruction of plant cellular wall, whick can be used in the second generation ethanol production. / A utilização de combustíveis alternativos e renováveis é vital para resolver os problemas derivados da dependência de combustíveis fosseis, e a biomassa vegetal é a única fonte renovável disponível em larga escala que pode ser convertida em energia. A produção de bioetanol tem demonstrado um enorme potencial para minimizar as alterações ambientais resultantes do consumo de combustíveis fósseis. No entanto, os custos de produção de complexos celulolíticos constituem um dos maiores obstáculos da viabilidade econômica do etanol de segunda geração. Portanto, a bioprospecção e a compreensão das enzimas envolvidas no processo podem melhorar a produtividade dos complexos. Xilanases são enzimas usadas em vários processos biotecnológicos, primordialmente para biopolpação e biobranqueamento nas indústrias de papel e celulose. No entanto, as pesquisas atuais têm buscado por estas enzimas devido a um papel acessório na produção de bioetanol. Neste estudo, uma endoxilanase (xyn3) de Trichoderma harzianum foi clonada em Pichia pastoris. O vetor de expressão constitutivo pGAPZαA foi usado, alterando-se o factor-α pelo peptídeo sinal nativo da enzima, e com uma sequência 6xHisTag no C-terminal. A proteína recombinante foi expressa em duas formas majoritárias, uma com uma massa molecular de 35 kDa (não-glicosilada) e a outra com 60 kDa (glicosilada). Ambas as formas mostraram atividade xilanolítica em zimograma e foram analisadas bioquimicamente. As enzimas mostraram temperatura ótima de 40°C e pH 6,5, e com atividade estável até aproximadamente 30°C. A glicosilação apresentou um papel importante na cinética enzimática da enzima recombinante, que mostrou uma eficiência catalítica duas vezes mais elevada em sua forma glicosilada, em comparação com a atividade da forma não-glicosilada. Ainda neste estudo, foram investigados os efeitos de celulose e xilana na regulação da expressão dos genes xyn2, xyn3 e egl3 no T. harzianum. Todos os genes estudados foram superexpressos sob todas as condições de indução e os resultados indicaram uma expressão mais elevada e precoce destes genes utilizando-se uma mistura de celulose e xilana. Além disso, um avanço no período de indução foi observado quando o fungo foi cultivado com bagaço explodido suplementado com endoxilanase 3, quando comparado com a utilização do bagaço v puro. Estes resultados contribuem para o entendimento do mecanismo de ação do sistema enzimático envolvido na desconstrução da parede celular vegetal, o qual pode ser utilizado na produção do etanol de segunda geração.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/5505 |
| Date | 29 June 2012 |
| Creators | Generoso, Wesley Cardoso |
| Contributors | Silva, Flávio Henrique da |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Genética Evolutiva e Biologia Molecular, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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