Clonagem do cDNA da endoglicanase 2 de Humicola grisea var. thermoidea e sua expressão em Saccharomyces cerevisiae

Abstract

Humicola grisea var. thermoidea é um fungo termofílico que apresenta um sistema celulolítico com potencial para aplicação em processos de degradação de material lignocelulósico para produção de etanol. O crescente interesse nesse combustível e a abundância de materiais lignocelulósicos que podem ser usados como matéria-prima (como rejeitos agrícolas) fez aumentar o interesse no estudo de celulases. A expressão de celulases em S. cerevisiae é interessante pois esse microrganismo pode ser utilizado diretamente em processos de sacarificação e fermentação simultâneas (SSF) para produção de etanol. Anteriormente os cDNA da cbh1.2 e bgl4 de H. grisea var. thermoidea foram expressos em levedura. Neste trabalho o cDNA do gene de egl2 desse fungo foi amplificado por RT-PCR e clonado no vetor de expressão pAAH5 de Saccharomyces cerevisiae. Este vetor foi utilizado para transformar a linhagem MFL de S. cerevisae com genótipo leu2-. A atividade enzimática dos transformantes foi detectada por ensaio com Congo Red em placas contendo carboximetilcelulose (CMC) como substrato. A endoglicanase 2 de H. grisea var. thermoidea foi expressa em S. cerevisiae sob controle do promotor ADH1 e a levedura produziu a enzima em sua forma ativa. A enzima EGL2 recombinante possui massa molecular de 55 kDa e sua atividade enzimática foi caracterizada. Essa enzima apresentou atividade ótima em pH 5,0 e em temperaturas entre 50 e 60° C. EGL2 manteve aproximadamente 80% de sua atividade após pré-incubação a 50 °C por 6 horas, mostrando-se estável nessa temperatura. A enzima apresentou atividade sobre papel de filtro e atividade significativa sobre celulose microcristalina. Esta enzima foi capaz de hidrolisar o substrato sintético MUC, indicando que a enzima tem atividade sobre pequenos celo-oligossacarídeos. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Humicola grisea var. thermoidea is a thermophilic fungus that produces high levels of cellulases which has high potential for use in lignocellulose degradation for ethanol production. With the increasing interest on this fuel and the amount of lignocellulosic wastes that can be used as raw material, new cellulases are characterized each day. Strains of S. cerevisiae expressing cellulases can be used in simultaneous saccharification and fermentation process (SSF) for ethanol production. Previously, cbh1.2 and bgl4 cDNAs from H. grisea var. thermoidea was expressed in yeast. In this work, egl2 cDNA from this fungus was obtained by RT-PCR and inserted into a Saccharomyces cerevisiae expression vector. The resulting molecular construction was introduced into a leu2 S. cerevisiae strain. Enzymatic activity in the transformants were detected by the Congo red assay using carboxymethil cellulose (CMC) as substrate. Endoglucanase 2 from H. grisea var. thermoidea was expressed in S. cerevisiae under the control of ADH1 promoter and the enzyme was in its active form. Recombinant EGL2 presented a molecular mass of 55 kDa. This enzyme has an optimal pH of 5.0 and optimal temperatures between 50 and 60 °C. Recombinant EGL2 retained 80% of the initial activity after incubation at 50 °C up to 6 hours. The enzyme showed high activity toward filter paper and significantly activity toward microcrystalline cellulose. The activity toward the synthetic substrate MUC was observed, indicating that this enzyme can hydrolize small cellooligosaccharides.