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Título: Produção e purificação de enzima catalase recombinante
Título(s) alternativo(s): Production and purification of recombinant catalase enzyme
Autor(es): Martins-Meira, Josuelen de Paula
Paula, Paloma Borges de
Orientador(es): Bittencourt, Juliana Vitória Messias
Palavras-chave: Enzimas
Catalase
Peróxido de hidrogênio
Enzymes
Catalase
Hydrogen peroxide
Data do documento: 6-Dez-2022
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: MARTINS-MEIRA, Josuelen de Paula; PAULA, Paloma Borges. Produção e purificação de enzima catalase recombinante. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2022.
Resumo: As enzimas são biocatalisadores, predominantemente de origem proteica, responsáveis por grande parte das reações em microrganismos vivos, dessa forma, são agentes que aceleram a velocidade das reações de forma altamente eficiente e com baixo consumo de energia. Devido a tais características, as enzimas se tornaram cada vez mais interessantes nos mais diversos ramos industriais, sendo a catalase um grande destaque e de alto interesse tecnológico. Essa enzima pode ser aplicada em diferentes setores como indústria papeleira, alimentícia, têxtil, farmacológica e odontológica. Entretanto, a sua obtenção apresenta certas limitações devido ao alto custo de produção. Nesse contexto, uma das alternativas para obtenção dessas enzimas para aplicação industrial é pela expressão recombinante, uma vez que possuem manutenção menos complicada em laboratório e apresentam altos níveis de atividade. A catalase de Serratia marcescens se apresenta de forma interessante, sendo uma enzima que trabalha em uma ampla faixa de pH e exibe alta estabilidade em meios naturais, além de apresentar alta atividade em condições ácidas (pH entre 4,4 e 6,6) e baixas temperaturas, de 6° a 15°C. Este trabalho tem como objetivo a produção da proteína catalase de Serratia marcescens de forma heteróloga em células recombinantes de Escherichia coli (Rosetta Gami pLysS), bem como a purificação da proteína e detecção de sua atividade. A expressão da catalase foi realizada em um período de 4 horas após a indução com IPTG 0,4 mM a 37 °C e, posteriormente, a proteína foi purificada com a utilização da técnica de cromatografia de afinidade à resina de níquel. As análises de expressão e purificação foram observadas em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE 12%) e a determinação da atividade enzimática foi observada por meio da verificação da produção de oxigênio molecular a partir da degradação do peróxido de hidrogênio pela enzima catalase.
Abstract: Enzymes are biocatalysts, predominantly of protein origin, responsible for most of the reactions in living microorganisms, thus, they are agents that accelerate the speed of reactions in a highly efficient way and with low energy consumption. Due to such characteristics, enzymes have become increasingly interesting in the most diverse industrial branches, with catalase being a major highlight and of high technological interest. This enzyme can be applied in different sectors such as the paper, food, textile, pharmaceutical and dental industries. However, obtaining it has certain limitations due to the high cost of production. In this context, one of the alternatives for obtaining these enzymes for industrial application is through recombinant expression, since they are less complicated to maintain in the laboratory and present high levels of activity. Catalase from Serratia marcescens presents itself in an interesting way, being an enzyme that works in a wide range of pH and exhibits high stability in natural media, in addition to presenting high activity in acidic conditions (pH between 4.4 and 6.6) and low temperatures, from 6° to 15°C. This work has as main objective the heterologous production of Serratia marcescens catalase protein in recombinant Escherichia coli (Rosetta Gami pLysS) cells, as well as the purification of the protein and deteccion of its activity. Catalase expression was performed within 4 hours after induction with 0.4 mM IPTG at 37 °C and, subsequently, the protein was purified using the nickel resin affinity chromatography technique. The expression and purification analyzes were observed in polyacrylamide gel (SDS-PAGE 12%) and the determination of enzymatic activity was observed by verifying the production of molecular oxygen from the degradation of hydrogen peroxide by the enzyme catalase.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34048
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