Clonagem gênica, expresão heteróloga e proposição de um modelo estrutural teórico para a polihidroxialcanoato sintase de chromobacterium violaceum

Abstract

Visando ao desenvolvimento de um sistema heterólogo para produção de polihidroxialcanoatos (PHA) em Escherichia coli, clonou-se o gene da enzima PHA sintase de Chromobacterium violaceum (phaCCv) no plasmídeo pBHR69, o qual continha previamente os genes para as enzimas ß-cetotiolase (phbA) e acetoacetil-CoA redutase (phbB) do operon de Cupriavidus necator, ambas necessárias, juntamente com a PHA sintase, para a biossíntese de PHA em E. coli. Para verificação da produção de polímero em E. coli foram transformadas com o plasmídeo obtido (pRLC2) as linhagens JM101 e DH5a. Em cultivos não otimizados utilizando glicose como substrato obteve-se 1,15 e 1,52 g l-1 de biomassa com rendimento de 29,6 e 42,6 % de PHA do tipo poli(3-hidroxibutirato) nas linhagens JM101 e DH5a, respectivamente. Estes resultados evidenciaram que a PHA sintase de C. violaceum apresenta atividade aparentemente normal em E. coli, diferentemente do que sugeriram estudos anteriores, permitindo, portanto, a sua utilização para produção heteróloga de PHA nesta bactéria. O modelo estrutural teórico obtido para a enzima PhaCCv apresentou uma tríade catalítica similar à observada em lipases e outras enzimas da família a/ß-hidrolase, sugerindo que o resíduo de aspartato pertencente à tríade possa também estar associado à estabilização da ligação enzima-substrato. Assim como nas lipases, observou-se também no modelo a ocorrência de uma região possivelmente relacionada à ativação interfacial da enzima junto à superfície hidrofóbica do grânulo de PHA. As estruturas terciárias obtidas na modelagem estrutural sugerem a necessidade de reavaliação dos modelos mecanísticos de síntese atualmente propostos, uma vez que os mesmos pressupõem que o resíduo de aspartato não participaria da estabilização da ligação enzima-substrato, possuindo unicamente a função de ativação do radical hidroxila durante a biossíntese do polímero.