Avaliação de proteases de actinobactérias com potencial na indústria de detergentes e farmacêutica

Abstract

As proteases queratinolíticas são um grupo de proteases capazes de reduzir a queratina em oligopeptídeos assimiláveis ou aminoácidos. Estas enzimas têm apresentado potencial promissor de aplicação na indústria de detergentes, tratamento do couro, farmacêutica, cosmética, e de síntese. Entre as fontes microbianas exploradas na investigação de proteases queratinolíticas, as actinobactérias têm se destacado nos últimos anos. Assim, o objetivo do presente trabalho foi selecionar actinobactérias endofíticas das folhas de Bauhinia monandra na produção de proteases queratinolíticas. Em seguida, observar as condições de otimização da produção, caracterizar bioquimicamente, avaliar a compatibilidade enzimática com detergentes, purificar a enzima, e investigar o potencial da enzima purificada na remoção de biofilmes e o potencial de degradação do resíduo de penas. Na etapa de seleção, Streptomyces sp. 8F, endófito das folhas de Bauhinia monandra produziu proteases com capacidade queratinolítica. Os ensaios de otimização mostraram 48 horas e 7,5% como os parâmetros mais adequados para a produção enzimática. A análise do planejamento fatorial 23 demonstrou a temperatura como sendo o fator dentre as variáveis com efeitos significativos na secreção enzimática. Além disso, os ensaios de caracterização apresentaram o pH 7,0 e temperatura de 70oC, como parâmetros ótimos de biocatálise. A atividade enzimática foi fortemente inibida na presença de EDTA e dos íons metálicos Cu2+, Hg2+, Fe3+, Cob2+ e Zn2+, sugerindo a classificação da protease queratinolítica como uma metaloprotease. Comparativamente, a atividade enzimática não foi afetada pelos tensoativos Tween-80 e Triton X-100, além de aumentar na presença dos solventes orgânicos H2O2, metanol, propanol e etanol. A compatibilidade das proteases queratinolíticas com detergentes para roupas foi avaliada e retornou atividade residual de 96,48% para o detergente Ariel e 74,62% para o Guarani. Nos ensaios de purificação, a protease queratinolítica foi precipitada com etanol e purificada por coluna cromatográfica Sephadex A-50, sob gradiente crescente de salinidade. Os parâmetros cinéticos da enzima purificada foram determinados como 1,25 mg/mL; 12,05 U/mL/min-1, e 2,409 min-1 para Km, Vmax e Kcat, respectivamente. O peso molecular foi determinado em 57,55 kDa por SDS-PAGE, confirmado por Zimograma de Azocaseína. O padrão de autólise enzimática revelou retenção de atividade de 71% após sete dias de incubação, sem adição de metais. Quanto aos biofilmes, nas avaliações de remoção a enzima removeu 14% dos biofilmes a 1 mg/mL, sendo a CMI nos ensaios de anti-adesão em 486 μg/mL para Staphylococcus aureus. Em relação ao potencial de degradação de penas de galinha, a enzima purificada reduziu em 43% o peso seco da pena a 600 U/mg de enzima. Os hidrolisados da degradação apresentaram atividade antioxidante de 11% a 117 μg/mL bem como poder redutor equivalente a 40μg/mL de ácido ascórbico na concentração de 389μg/mL. Estes dados reunidos contribuem para demonstrar o potencial das proteases queratinolíticas de actinobactérias endofíticas, sendo também o primeiro trabalho que apresenta uma lacuna científica de investigação nessa área.