Phenolic compound biotransformation by Trametes versicolor ATCC 200801 and molecular docking studies

Favoritar este trabalho
Como citar esse trabalho?
Detalhes
  • Tipo de apresentação: Sessão Coordenada PG - Pós Graduando
  • Eixo temático: Produtos Naturais - QPN
  • Palavras chaves: Biotransformation; laccase; molecular docking; phenolic compounds; Trametes versicolor;
  • 1 Universidade Federal da Bahia
  • 2 Universidade de São Paulo
  • 3 UFBA

Phenolic compound biotransformation by Trametes versicolor ATCC 200801 and molecular docking studies

Valmore Henrique Pereira dos Santos

Universidade Federal da Bahia

Resumo

Microbial biotransformation has become a tool of great importance in the modification of compounds for chemical, pharmaceutical and agrochemical industries, due to the high chemo-, regio- and stereoselectivity provided by the enzymes generated in situ. Laccases are oxidoreductase-type enzymes and occur in fungi, bacteria, and plants. Such enzymes are capable of oxidizing electron-rich substrates, including various phenolic compounds and aromatic amines. Laccases produced by Trametes versicolor (Tvlac) have one of the greatest redox potentials and constitute the main extracellular components of the fungus. The aim of the present study was to comprehensively evaluate the biotransformation of methyl p-coumarate (1a), methyl ferulate (2a), and methyl caffeate (3a) by Trametes versicolor ATCC 200801. For this, 5 mg of each substrate (1a, 2a and 3a) were solubilized in 350 μL of DMSO and added to Erlenmeyer flasks holding 50 mL of fermentation medium (0.2% glucose, 0.2% malt extract, 0.1% peptone, 0.1% Tween 80, 0.0005% copper (II) sulfate, pH 5.5), and five 6- mm disks containing mycelia. The biotransformation experiments were carried out at 28 °C for 72 h under stirring at 120 rpm. All the experiments were performed in triplicate. Samples were taken daily until the finish of the experiment. Additionally, molecular docking analysis was performed to study the interactions between the substrates with Tvlac active sites, by using the AutoDock v.4.2 software where the Lamarckian genetic algorithm (LGA) is implemented. The biotransformation results showed that only the substrate 1a was derivatized under the evaluated conditions. The crude extracts of the biotransformations were analyzed by HPLC-DAD, indicating the formation of metabolites 1, 1b and 3a. The molecular docking analysis showed different variations of Gibbs free energy (ΔG) for substrates 1a, 2a and 3a, with values of -6.39, -7.37 and -7.55 kcal/mol, respectively. The lower ΔG value obtained for 1a indicated greater reactivity (less stability) in comparison with 2a and 3a, justifying the formation of derivatives from 1a. In summary, our results showed that the position and type of substituents in the aromatic ring of phenolic substrates influenced their conformation and orientation at the Tvlac site. Substrates that contained two substituents on the aromatic ring (methyl ferulate and methyl caffeate) displayed additional hydrogen-bonding interactions with Tvlac, which increased the stability of the Tvlac-substrate complexes and prevented the biotransformation occurrence.

Questões (5 tópicos)

Compartilhe suas ideias ou dúvidas com os autores!

Sabia que o maior estímulo no desenvolvimento científico e cultural é a curiosidade? Deixe seus questionamentos ou sugestões para o autor!

Faça login para interagir

Tem uma dúvida ou sugestão? Compartilhe seu feedback com os autores!

Autor

Valmore Henrique Pereira dos Santos

Obrigado, Eliane!

A técnica da biotransformação tem sido muito difundida nos últimos tempos, e tal crescimento está atrelado primeiramente à necessidade constante pela busca de alternativas menos nocivas ao meio ambiente. A substituição de solventes orgânicos por água já destaca uma das principais vantagens desse processo em relação aos sintéticos convencionais. Além disso, os sistemas enzimáticos envolvidos na biostransformação conferem ao processo uma alta especificidade, permitindo realizar modificações estruturais que, na maioria das vezes, são inviáveis pelas rotas químicas tradicionais.

Autor

Valmore Henrique Pereira dos Santos

Olá, Prof. Jorge!

Primeiramente agradeço pela atenção com o nosso trabalho e a excelente pergunta.

A literatura aborda diversos trabalhos empregando fungos e bactérias na biotransformação de compostos fenólicos. Alguns estudos mostram a produção de derivados hidroxilados no anel aromático, porém a maioria dos processos de biotransformação resulta na completa degradação desses compostos fenólicos. No caso do nosso trabalho, a hidroxilação aromática foi facilitada pela presença da enzima lacase, produzida pelo fungo usado como catalisador da reação de biotransformação.

Autor

Valmore Henrique Pereira dos Santos

Fico muitíssimo agradecido pelos elogios, Warley! 

 

Autor

Valmore Henrique Pereira dos Santos

Bom dia, Miller! Tudo bem?
Fico muitíssimo agradecido pelos elogios e principalmente pelos questionamentos. 
Não é do meu conhecimento a existência de uma enzima no Trametes versicolor que atue como a SAM. Quanto à formação de H2O2, acredita-se que seja proveniente da transferência de um elétron para uma molécula de O2 presente no meio, que inicialmente forma o radical superóxido. Esse radical pode receber mais um elétron e se ligar a dois íons hidrogênios presentes no meio levemente ácido (pH 5,5), formando o peróxido de hidrogênio. O radical hidroxila, por sua vez, pode ser gerado quando o H2O2 reage com os íons cobre presentes na enzima lacase.

Autor

Eliane Silva

Obrigada, Luis Fernando