Caracterización de dos nuevas xilanasas GH10 termoestables identificadas a partir de microbioma intestinal de una especie de termita de Argentina

CAMILA BRUNO BARÓN; MARIA LAURA MON; MARRERO DIAZ RUBEN; TALIA, PAOLA M.

Santo Domingo

Congreso; XVIII Congreso Internacional de Investigación Científica; 2023

Ministerio de Educación Superior, Ciencia y Tecnología tiene

Dado el consorcio de microrganismos que se aloja en el intestino de termitas, éste es considerado uno de los sistemas naturales más eficientes en la degradación de lignocelulosa. En un estudio previo del grupo de investigación se realizó un análisis de secuenciación del ADN total bacteriano por metagenómica shotgun del microbioma intestinal de dos especies de termitas argentinas (Cortaritermes fulviceps y Nasutitermes aquilinus). En este trabajo se seleccionaron dos genes candidatos implicados en la degradación de la biomasa lignocelulósica, llamados Xyl10C y Xyl10E. Se amplificaron, clonaron y expresaron en sistemas heterólogos. Posteriormente se purificaron y caracterizaron sus actividades enzimáticas. Se evaluó la actividad endo β-1,4-xilanasa para ambas enzimas, y la actividad β-glucanasa de Xyl10E utilizando como sustrato xilano de haya y β-glucano de cebada, respectivamente. Se determinaron las condiciones óptimas de pH, temperatura, termoestabilidad, halotolerancia, actividad frente a agentes químicos y su cinética. La actividad enzimática relativa se estimó mediante la concentración de los azúcares reductores usando el método ácido dinitrosalicílico (DNS). Asimismo, los productos de reacción utilizando xilano y xilooligosacáridos como sustratos, fueron estudiados mediante cromatografía de capa delgada (TLC). Ambas enzimas presentaron actividad endoβ-1,4-xilanasa. Xyl10C presentó actividad óptima a pH neutro (7) y 50 °C mientras que Xyl10E en rango de pH (6-9) y temperatura (50°C-60°C). Las enzimas xilanasas retuvieron más del 85% (Xyl10C) y 75% (Xyl10E) de actividad por 8 h a 40°C. Además, Xyl10C reveló halotolerancia en presencia de NaCl, resistencia a DMSO, CaCl2, MgCl2, NiCl2, MnSO4, ZnSO4, CuSO4 y Tween 40. Por otro lado, Xyl10E fue tolerante a DMSO y todos los agentes químicos mencionados anteriormente, excepto MnSO4. Asimismo, ambas enzimas fueron inhibidas por SDS y disminuida su actividad presencia de β-mercaptoetanol, Xyl10C (20%) y Xyl19E (50%). Xyl10E presentó actividad β-glucanasa óptima a pH neutro, con un rango de temperatura 20°C a 50°C. Xyl10C y Xyl10E fueron capaces de hidrolizar la xilotetraosa (X4) generando xilosa (X), xilobiosa (X2), xilotriosa (X3). Cuando se utilizó xilopentaosa como sustrato, Xyl10C la hidrolizó a X2 y X3 y Xyl10E a X, X2, X3 y X4. Mediante análisis estructural se determinaron los aminoácidos que forman parte del sitio catalítico y se cuantificaron los aminoácidos ácidos en las zonas catalíticas, siendo mayor en Xyl10C, esto se relaciona con la su capacidad halotolerante.Las propiedades de estas enzimas las convierten en candidatas para diferentes industrias. Así, Xyl10E (bifuncional xilanasa/β-glucanasa) tiene potencial para ser utilizada en la industria papelera, alimentaria y textil; y Xyl10C bioetanol lignocelulósico e industria pesquera.