Study of CAZymes from Thermothelomyces thermophilus M77 as antibiofilm agents: an oxidative and hydrolytic approach (2024)
- Authors:
- Autor USP: SAMANIEGO, LORGIO VICTOR BAUTISTA - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCM
- DOI: 10.11606/D.76.2024.tde-30042024-085003
- Subjects: ENZIMAS; BIOFILMES; AGENTES ANTIMICROBIANOS
- Keywords: Biofilmes microbianos; Cellobiohydrolase; Cellobiose dehydrogenase; Celobiohidrolase; Celobiose desidrogenase; Endoglucanase; Microbial biofilms; Planejamento em rede Simplex; Simplex-lattice design
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Este trabalho apresenta a caracterização bioquímica das CAZymes relevantes de Thermothelomyces thermophilus M77, que inclui uma celobiose desidrogenase (TthCDHIIa), uma endoglucanase (TthCel7B) e celobiohidrolases (TthCel7A e TthCel6A). Além disso, explora a sua aplicação como agentes antimicrobianos e antibiofilme. Na primeira parte deste estudo, foi demonstrado que a TthCDHIIa é termoestável em diferentes soluções iônicas e capaz de oxidar múltiplos mono e oligossacarídeos, produzindo continuamente H2O2. Medidas cinéticas retratam as características catalíticas da enzima consistentes com um CDH classe II de origem Ascomycota. Nossas análises estruturais revelam que o sítio de ligação do substrato do TthCDHIIa é espaçoso o suficiente para acomodar celooligossacarídeos e xilooligossacarídeos maiores. Também descobrimos que o TthCDHIIa suplementado com celobiose reduz a viabilidade do Staphylococcus aureus ATCC 25923 em até 32% em um modelo de crescimento planctônico e inibe o crescimento do seu biofilme em 62.5%. Além disso, o TthCDHIIa erradica biofilmes pré-formados do S. aureus por meio da degradação oxidativa da matriz do biofilme via H2O2, tornando essas bactérias consideravelmente mais suscetíveis à gentamicina e tetraciclina. Na segunda parte deste estudo, as celulases investigadas demonstraram preferência por condições ácidas e altas temperaturas na hidrólise dos substratos. Além disso, descrevemos a funcionalidade do módulo de ligação a carboidratos. As características estruturais das celobiohidrolases e endoglucanases, como a disposição dos loops, estão alinhadas com o tipo de substrato reconhecido. A otimização da mistura de TthCel7A, TthCel7B e TthCel6A usando o planejamento em rede Simplex revelou que, para uma maior degradação do Gluconoacetobacter hansenii cellulose, é necessária uma carga enzimática de 49.3% de TthCel7A e 50.7%de TthCel6A. Para atingir uma degradação ótima dos biofilmes de Escherichia coli patogênicos e clínicos, foram encontradas misturas binárias de 56.5% de TthCel7B + 43.5% de TthCel6A e 59.6% de TthCel7A + 40.4% de TthCel7B, respectivamente. Essa otimização resultou em uma redução na quantidade de enzimas necessárias para a erradicação de biofilmes, com valores de EC50 de 0.086 μM e 0.63 μM para a hidrólise de E. coli clínica e patogênica, respectivamente. A microscopia confocal de varredura a laser demonstrou alterações no conteúdo de proteínas e carboidratos sob tratamento com celulase. Notavelmente, a TthCel7B desempenhou um papel fundamental como agente de erradicação potente, especialmente considerando que a celulose extraída dos biofilmes de E. coli é amorfa. Essas descobertas fornecem informações valiosas para o uso prospectivo de enzimas endoglucanase no tratamento de doenças associadas a biofilmes. Em resumo, T. thermophilus emerge como uma fonte promissora de enzimas antibiofilme.
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2024
- Data da defesa: 11.03.2024
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
SAMANIEGO, Lorgio Victor Bautista. Study of CAZymes from Thermothelomyces thermophilus M77 as antibiofilm agents: an oxidative and hydrolytic approach. 2024. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-30042024-085003/. Acesso em: 18 maio 2024. -
APA
Samaniego, L. V. B. (2024). Study of CAZymes from Thermothelomyces thermophilus M77 as antibiofilm agents: an oxidative and hydrolytic approach (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-30042024-085003/ -
NLM
Samaniego LVB. Study of CAZymes from Thermothelomyces thermophilus M77 as antibiofilm agents: an oxidative and hydrolytic approach [Internet]. 2024 ;[citado 2024 maio 18 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-30042024-085003/ -
Vancouver
Samaniego LVB. Study of CAZymes from Thermothelomyces thermophilus M77 as antibiofilm agents: an oxidative and hydrolytic approach [Internet]. 2024 ;[citado 2024 maio 18 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-30042024-085003/ - Produção recombinante e caracterização bioquímica de uma celobiose desidrogenasa (CDH) de Thermothelomyces thermophilus M77
- Caracterização bioquímica de uma celobiose desidrogenase de Thermothelomyces thermophilus e sua aplicação como agente antimicrobiano
- Staphylococcus aureus microbial biofilms degradation using cellobiose dehydrogenase from Thermothelomyces thermophilus M77
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.76.2024.tde-30042024-085003 (Fonte: oaDOI API)
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