Aminopeptidase de Mesorhizobium sp. descoberta por mineração de dados genômicos com aplicações biotecnológicas e seu impacto na fisiologia bacteriana

A análise de mineração de dados genômicos de Mesorhizobium sp. revelou a presença de uma ORF de 1257pb contendo o gene mesoamp, que codifica uma proteína de 418 aminoácidos. A sequência de aminoácidos deduzida apresenta 50% de identidade com uma amino-peptidase termoestável de Thermus thermophilus, membro da família de peptidase M29, e oito assinaturas caraterísticas das metalo-protease termofílicas foram encontrados. O gene mesoamp foi clonado e expresso em Escherichia coli. A massa molecular da proteína foi avaliada por SDS-PAGE e filtração em gel, o que indicou que a proteína apresenta 45,72kDa e 88,05kDa, respectivamente, sugerindo uma estrutura dimérica da enzima recombinante. A enzima foi nomeada como MesoAmp. Em seguida realizou-se a modelagem 3D estrutural, que mostrou uma região de dimerização e uma região de ligação ao substrato altamente conservada contendo os resíduos de ligação a metais e o resíduo catalítico. A enzima apresentou atividade ótima em pH 8,5 e temperatura de 45°C, foi fortemente ativada por Co2+ e Mn2+, nestas mesmas condições de reação, a enzima apresentou Km e Kcat de 0,2364±0,018mM e 712,1±88,12seg-1, respectivamente. Além disso, foi verificado uma notável estabilidade da enzima em solventes orgânicos e elevadas concentrações de NaCl, além de um alto grau de reutilização sem perda apreciável de atividade o que torna MesoAmp única, este trabalho estabelece as bases para potenciais aplicações biotecnológicas e/ou o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis, além de descrever uma das primeiras aminopeptidases solvente e halo-tolerantes identificados para o gênero Mesorhizobium sp.The genomic data mining analysis of a Mesorhizobium sp. revealed the presence of a 1257-bp open reading frame containing the Mesoamp gene, which encodes a protein of 418 amino acids. The deduced amino acid sequence was 50% identical to the thermostable amino-peptidase from Thermus thermophilus, a member of peptidase family M29, and eight fingerprints signatures for a thermophilic metalloprotease were found. The mesoamp gene was cloned and overexpressed in Escherichia coli. The molecular mass of the protein was assessed by SDS-PAGE and gel filtration, which indicated the protein weighs 45.72kDa and 88.05kDa, respectively, suggesting a dimeric structure of the recombinant enzyme. The enzyme was designated as MesoAmp. The 3D structural modeling showed a dimerization region with highly conserved catalytic and binding metal residues. The enzyme exhibited optimum activity at pH 8.5 and 45°C and was strongly activated by Co2+ and Mn2+ . Under these reaction conditions, the enzyme displayed Km and Kcat values of 0.2364±0.018mM and 712.1±88.12seg-1 , respectively. Additionally, the remarkable stability of the enzyme in organic solvents, its activity at high concentrations of NaCl and the high degree of reuse without appreciable loss of activity makes MesoAmp unique. In summary, this work lays the foundation for potential biotechnological applications and/or the development of environmentally friendly technologies and describes the first solvent and halo-tolerant amino-peptidases identified for the Mesorhizobium sp genus.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES