Purificação e imobilização simultâneas de enzimas recombinantes para fins industriais: Lipase B de Pseudosyma antarctica como modelo

Abstract

Atualmente, a produção de enzimas recombinantes é um dos mercados mais promissores para a biotecnologia. Processos catalisados por enzima são aplicados em diversos processos industriais por apresentarem alta eficiência catalítica, especificidade e seletividade, além do baixo consumo de energia, o que contribui positivamente com o Meio ambiente. A maioria dos biocatalisadores aplicados em processos industriais consiste em enzimas imobilizadas em resinas insolúveis. A imobilização aumenta a atividade catalítica, a estabilidade e também torna possível a aplicação da enzima em meio reacional contínuo assim como, sua reutilização no meio de reação. O interesse em torno do aprimoramento da técnica de imobilização e produção de biocatalisadores enzimáticos tem aumentado nos últimos anos, o que permite indicar o processo de purificação enzimática como o passo mais dispendioso na produção de enzimas. Este trabalho teve como objetivo desenvolver um processo adequado de purificação e imobilização de enzimas recombinantes em passo único, baseados na interação do his-tag com resinas específicas, que permita a produção de catalisadores enzimáticos aplicáveis à produção industrial com baixo custo. Para tanto, foram utilizadas três tipos de resinas da série Amberlite, as quais foram avaliadas quanto à sua interação com os íons Ni2+ ou Co2+, com proteínas inespecíficas e com a enzima lipase B de Pseudosyma antarctica transformada com cauda de hexahistidina. Paralelamente, análises da eficiência catalítica da lipase foram realizadas através da mensuração da atividade hidrolítica por meio de testes de degradação do pNPP e concentração da proteína pelo método colorimétrico de Bradford. No presente estudo, foi realizada uma prospecção tecnológica com o intuito de avaliar o desenvolvimento da tecnologia no mundo. Esse estudo indicou a necessidade de pesquisas no Brasil. Entre os suportes testados, a resina Amberlite IRN77 carregada com íons Ni2+ e pré-tratada com tampão Tris-HCl (pH 7.0) apresentou dados favoráveis quanto a ligação de íons metálicos e proteína inespecífica, sendo utilizada nas etapas de purificação e imobilização enzimática. A lipase PALB purificada na coluna apresentou uma boa atividade catalítica (522U/g) em meio aquoso, mesmo na presença de compostos desnaturantes. Com isso, um suporte de baixo custo foi empregado para o processo de purificação e imobilização enzimática. Este trabalho é um novo passo para o esclarecimento dos processos envolvidos na técnica de purificação e imobilização de enzimas em passo único, além de contribuir para a pesquisa no país por meio de uma patente que está sendo desenvolvida.

Currently, the production of recombinant enzymes is one of the most promising markets for biotechnology. Catalyzed processes by enzymes are applied in many industrial processes because they have high catalytic efficiency, specificity and selectivity, in addition to low power consumption, which contributes positively to the environment. Most of biocatalysts in industrial processes are applied in immobilized enzyme insoluble resins. The immobilization enhances the catalytic activity, stability and also makes possible the use of continuous enzyme reaction medium as well as reuse in the reaction medium. The interest around the improvement of production technique and immobilization of enzyme biocatalysts has increased in recent years, allowing indicate enzymatic purification process as the most expensive step in the production of enzymes. This study aimed to develop an appropriate process of purification and immobilization of recombinant enzymes in one step, based on the interaction of his-tag with specific resins, allowing the production of enzymatic catalysts applicable to industrial production at low cost. For this purpose, three types of resins Amberlite series, which were evaluated for their interaction with Ni2+ ions, were used or Co2+, with nonspecific proteins and their Pseudosyma antarctica lipase B transformed with hexahistidine tail. In parallel, analyses of the catalytic efficiency of lipase were performed by measuring the hydrolytic activity by testing the degradation of pNPP and protein concentration by the Bradford colorimetric method. In the present study, a technological exploration was performed in order to evaluate the development of technology in the world. This study indicated the need for research in Brazil. Among the tested media, the Amberlite IRN77 charged with Ni2+ ions and pre-treated with Tris-HCl buffer (pH 7.0) presented favorable data for binding of metal ions and nonspecific protein being used in purification and immobilization stage of enzyme. The purified lipase PALB column showed good catalytic activity (522U/g) in an aqueous medium, even in the presence of denaturing compounds. With this, a low-cost support was used for the process of purification and enzyme immobilization. This work is a further step towards the understanding of the processes involved in the art for purification and immobilization of enzymes in a one step, as well as contributing to research in the country through a patent that is being developed.