Identificação e caracterização do secretoma e celulossoma de um novo isolado de Clostridium thermocellum (B8) para a sacarificação de biomassas lignocelulósicas

Abstract

O presente trabalho tem como propósito a purificação de celulossomas, sua caracterização e do secretoma de um novo isolado de Clostridium thermocellum B8, obtido do rúmen de caprino. Para obtenção das amostras proteicas C. thermocellum foi cultivada em meio líquido contendo celulose como fonte de carbono. O secretoma que constitui a amostra de Proteínas Ligadas á Celulose (PLC) foi eluído a partir da celulose residual da cultura. As frações cromatográficas do principal pico de proteína resultante do fracionamento da amostra PLC em uma cromatografia de exclusão molecular (Superdex S-200) compõe a amostra de Celulossomas Parcialmente Purificados (CPP). Ambas as amostras apresentaram atividades enzimáticas celulolíticas e xilanolíticas. As análises de SDS-PAGE, DLS e espectrometria de massa confirmaram que a amostra CPP se trata de um complexo celulossomal, com uma massa molecular estimada de 11,3 MDa ± 4,4 MDa. As proteínas constituintes de CPP foram identificadas por espectrometria de massa LC-MS/MS, levando a identificação de: proteína estrutural (CipA), glicosil hidrolases das famílias 5, 8, 9, 10 e 48 e transportadores do tipo ABC. Na amostra PLC foram identificadas principalmente proteínas envolvidas no catabolismo de polissacarídeos, além de proteínas relacionadas com o mecanismo de transporte de moléculas e processos metabólicos. Dentre as proteínas que têm a função no catabolismo de polissacarídeos, foram identificados glicosil hidrolases das famílias 5, 8, 9, 10, 11, 26, 30, 43 e 53, com atividades de endoglucanase, celobiohidrolases, endoxilanases, endoxilanases com esterase feruloil e acetil com função de xilana esterase, xiloglucanases, arabinoxilanase, glucoxilana xilanahidrolase, arabinofuranosidase, exogalactanase, endogalactanase (arabinogalactana), quitinase, mananase. CPP e PLC apresentaram atividade máxima no intervalo de temperatura entre 60°C-70°C, pH 5.0, e estabilidade térmica a 50, 60 e 70°C, principalmente, no que diz respeito a amostra de PLC. As atividades holocelulolíticas de PLC foram inibidas por compostos fenólicos, enquanto que CPP apresentou um aumento nas atividades de CMCase e xilanase na presença de vários fenóis. A partir dos resultados da sacarificação dos substratos de celulose, palha de cana e piolho de algodão por PLC e CPP, foi observado maiores quantidades de açúcares liberados principalmente a 50°C, em comparação com os dados de 60°C, após 10 dias de incubação. Entretanto, foi observado que após o segundo dia de sacarificação, que os produtos obtidos pela desconstrução de materiais lignocelulósicos, acabam por interferir na velocidade de hidrólise das enzimas de C. thermocellum B8. Em conclusão, este estudo demonstrou potencial para utilização de ambas as amostras (CPP e PLC) de C. thermocellum B8 para hidrolisar biomassas lignocelulósicas, destacando-se o aumento da atividade celulolítica e xilanolítica de CPP na presença de compostos fenólicos, além da termoestabilidade de PLC.