Produção de proteases por actinobactéria isolada da rizosfera de Licania rigida Benth - COSTA, Elizianne Pereira (2017)
Proteases microbianas são muito utilizadas na indústria, tendo papel chave no desenvolvimento de diversos processos biotecnológicos. As colagenases são um grupo de proteases que degradam a tripla hélice do colágeno e são utilizadas na indústria farmacêutica, do couro e no amaciamento de carnes. O objetivo do presente trabalho foi identificar a linhagem Streptomyces sp. através de características morfológicas, bioquímicas e técnicas moleculares, avaliar a produção de proteases em diversos substratos (gelatina, resíduo de café, farinha de soja, farelo de trigo e penas de galinha), produzir e purificar colagenase obtida a partir de fermentação submersa, caracterizar a colagenase quanto à influência da temperatura, pH, íons metálicos, surfactantes e inibidores enzimáticos, produzir peptídeos a partir da degradação de colágeno tipo I e tipo V, verificar o potencial anticoagulante dos peptídeos obtidos, e avaliar a cinética e termodinâmica da hidrólise de azocoll pela colagenase purificada. A actinobactéria foi identificada como Streptomyces antibioticus UFPEDA3421, e apresentou produção de enzimas proteolíticas quando cultivada em fermentação submersa em todos os substratos testados. As maiores atividades enzimáticas obtidas foram: protease (46,62 U/mL) em meio contendo farinha de soja, queratinase (32,96 U/mL) em meio contendo penas de galinha e protease fibrinolítica (9,3 U/mL) em meio com farinha de soja. Essas proteases não apresentaram afinidade pela resina de troca iônica e foram coletadas na fração não adsorvida. A colagenase foi produzida nos cinco substratos, apresentando maior atividade em meio contendo resíduo de café (377,50 U/mL), a partir do qual foi purificada por cromatografias de troca iônica e exclusão molecular, com atividade colagenolítica de 150,50 U/mL, atividade específica de 16.723,00 U/mg, fator de purificação de 136,7 e massa molar de 41,28 kDa. A caracterização da colagenase demonstrou que a enzima é uma metaloprotease neutra, com máxima atividade a 60 °C, pH 7.0, e possui afinidade por íons metálicos mono- e di- valentes, além de ser potencializada na presença dos surfactantes Tween 20, Tween 80 e Triton X-100. A degradação de colágeno tipo V produziu peptídeos com atividade anticoagulante que retardaram o tempo de coagulação sanguínea em 88s em comparação ao controle. Na hidrólise do azocoll, os parâmetros cinéticos obtidos da colagenase foram: Km = 27,14 mg/mol; Vmax = 714,29 mg/mol/min; Kcat = 79,9 s⁻¹, e; Kcat / Km = 2,95 ml/mg.s. Os parâmetros termodinâmicos apresentaram os seguintes valores (a 25 °C): Energia de Ativação (Ea) = 65,224 KJ/mol; Entalpia (ΔH) = 62,75 KJ/mol; Entropia (ΔS) = 1,96 J/mol; Energia Livre de Gibbs (ΔG) = 62,16 KJ/mol; Energia Livre na Ligação ao Substrato (ΔGᴇ₋s) = 8,18 KJ/mol, e; Energia Livre no Estado de Transição (ΔGᴇ₋ᴛ) = -2,64 KJ/mol. Os dados mostram potencial na produção de proteases, especificamente de colagenase, em diversos substratos pela linhagem Streptomyces antibioticus UFPEDA3421, em especial no cultivo em meio de cultura contendo resíduo de café, um resíduo abundante no Brasil. A colagenase purificada apresenta características que a qualificam para uso na produção de peptídeos bioativos.