Estudo da produção de transglutaminase em Bacillus megaterium sp. DSM 32

Abstract

Transglutaminase (EC 2.3.2.13) faz parte da família de enzimas que catalisam ligações cruzadas entre grupos carboxiamida de resíduos glutamina, que atuam como doadores acil, e uma variedade de aminas primárias, incluindo o grupo amino de lisinas. Levando em consideração a sua importância na indústria de alimentos, é significativo a descoberta de novas fontes de transglutaminase, principalmente a transglutaminase microbiana, que não depende do íon Ca2+ para seu funcionamento. No presente trabalho estudou-se o Bacillus megaterium como sendo uma possível fonte de transglutaminase. O microrganismo foi submetido a diferentes meios de cultivo e posteriormente a processo fermentativo em biorreator em estado submerso. O meio que apresentou melhor atividade de transglutaminase foi o meio amido acrescido de 2% de proteína de soja. O processo fermentativo em biorreator teve suas variáveis, como pH, temperatura, aeração e pO2 controlados para aumentar a eficiência de produção da enzima, resultando em uma atividade máxima de 0,0432 U/mL , no tempo de 288h do experimento. A atividade de transglutaminase, durante o experimento, foi relacionada com a quantidade de proteína total, concentração de açúcar redutor, concentração de amido, atividade de protease e biomassa. As próximas etapas deste trabalho envolvem a tentativa de purificação da proteína e identificação do peptídeo por espectrometria de massas. Busca do gene correspondente, clonagem e superexpressão do mesmo. Otimização do meio de cultura, avaliando quais as melhores fontes de carbono, nitrogênio e sais, e por fim, caracterização da enzima, como pH ótimo, temperatura e inibição por metais.

Transglutaminase (EC 2.3.2.13) is part of the family of enzymes that catalyze cross-linkages between carboxyamide groups of glutamine residues, which act as acyl donors, and a variety of primary amines, including the amino group of lysines. Taking into account its importance in the food industry, the discovery of new sources of transglutaminase, especially microbial transglutaminase, which does not depend on the Ca 2+ ion for its functioning, is significant. In the present work, Bacillus megaterium was studied as being a possible source of transglutaminase. The microorganism was submitted to different media and then to the fermentation process in a submerged bioreactor. The Growing medium which showed the best transglutaminase activity was the starch medium plus 2% soy protein. The fermentation process in bioreactor had its variables such as pH, temperature, aeration and pO2 controlled to increase the enzyme production efficiency, resulting in a maximum activity of 0.0432 U/ mL, in the 288h time of the experiment. The transglutaminase activity during the experiment was related to the amount of total protein, reducing sugar concentration, starch concentration, protease activity and biomass. The next steps of this work involve the attempt of purification of the protein and identification of the peptide by mass spectrometry. Search of the corresponding gene, cloning and overexpression of the same. Optimization of the culture medium, evaluating the best sources of carbon, nitrogen and salts, and finally, characterization of the enzyme, such as optimum pH, temperature and inhibition by metals.