Efeito de solventes eutéticos profundos no desempenho catalítico da lipase recombinante LipC12

Abstract

Resumo: Os solventes eutéticos profundos (DESs) são solventes versáteis que desempenham um papel fundamental na biocatálise, melhorando a eficiência e a sustentabilidade das reações enzimáticas. Sua capacidade de ajustar as condições para uma variedade de aplicações faz deles ferramentas valiosas na produção de produtos químicos, biotransformações e outros processos biotecnológicos. Foi demonstrado que DESs aumentam a atividade das lipases em processos biocatalíticos, especialmente quando adicionados em concentrações intermediárias. Neste trabalho, foi avaliado o efeito dos DESs na hidrólise do palmitato de p-nitrofenila (p-NPP) por uma lipase metagenômica, LipC12. O aceptor de ligações de hidrogênio foi cloreto de colina (ChCl) e sorbitol (Sor), xilitol (Xyl), glicerol (Gly), etilenoglicol (EG), trietilenoglicol (TEG) e uréia (U) foram testados como doadores de ligações de hidrogênio. Os melhores resultados foram obtidos com DES 25% (v v-1), com os aumentos na atividade de hidrólise, em comparação com a atividade em tampão, sendo de 18 vezes para ChCl:Sor (2:1) e de 10 a 12 vezes para ChCl :Gly (1:2), ChCl:EG (1:2) e ChCl:Xyl (2:1). A análise de espalhamento de luz dinâmico mostrou que a desagregação de proteínas desempenhou um papel fundamental nesta ativação: o raio hidrodinâmico de LipC12 foi de 157 nm em tampão, mas variou de cerca de 1 a 7 nm em DESs em diferentes concentrações. A adição de NaCl 100 mmol L-1 ao meio contendo DES (a 25%, v v-1) melhorou ligeiramente a atividade de LipC12. A adição apenas do doador de ligação de hidrogênio também aumentou a atividade de hidrólise de LipC12 contra p-NPP, com 30% (m v-1) de sorbitol ou xilitol proporcionando atividades 4,5 vezes maiores do que o controle. Os valores de atividade relativa desse trabalho são os mais altos já relatados para a atividade de hidrólise de lipases contra p-NPP e sugerem a necessidade de mais estudos, especialmente com outras reações biocatalíticas, como esterificação e transesterificação

Abstract: Deep Eutectic Solvents (DESs) are versatile solvents that play a fundamental role in biocatalysis, enhancing the efficiency and sustainability of enzymatic reactions. Their ability to tailor conditions for a variety of applications makes them valuable tools in chemical production, biotransformations, and other biotechnological processes. Deep eutectic solvents (DESs) have been shown to increase the activity of lipases in biocatalytic processes, especially when added at intermediate concentrations.The effect of DESs on the hydrolysis of p-nitrophenyl palmitate (p-NPP) by a metagenomic lipase, LipC12, was evaluated. The hydrogen bond acceptor was choline chloride (ChCl) and sorbitol (Sor), xylitol (Xyl), Glycerol (Gly), ethylene glycol (EG), triethylene glycol (TEG) and urea (U) were tested as hydrogen bond donors. The best results were obtained at 25% (v v-1) DES, with the increases in hydrolytic activity, compared to activity in buffer, being 18-fold for ChCl:Sor (2:1), and 10- to 12-fold for ChCl:Gly (1:2), ChCl:EG (1:2) and ChCl:Xyl (2:1). Dynamic Light Scattering analysis suggests that protein disaggregation played a key role in this activation: the hydrodynamic radius of LipC12 was 157 nm in buffer, but ranged from about 1 to 7 nm in DESs at different concentrations. The addition of 100 mmol L-1 NaCl to the DES-containing media (at 25% v v-1 DES) slightly improved LipC12 activity. Addition of the hydrogen-bond donor alone also increased the p-NPP hydrolyzing activity, with 30% (w v-1) sorbitol or xylitol giving 4.5-fold higher activities. Our fold-improvements in activity are the highest yet reported for the p-NPP-hydrolyzing activity of lipases and suggest that more studies are required, especially with other biocatalytic reactions such as esterification and transesterification