Isolation and characterization of ligninolytic enzymes expressed by fungi Chaetomium cupreum URM 5066 and Mucor racemosus CBMAI 847

The degradation of lignin, which together with cellulose and hemicellulose constitutes the cell wall of plants, is generally hampered by its complex structure, its high molecular weight and its insolubility. However, fungi are able to degrade the lignocellulosic biomass by employing specific enzymes such as Laccases, Manganese peroxidases and Lignin peroxidases. This work aimed to identify and purify ligninolytic enzymes produced by four fungi: Mucor racemosus CBMAI 847, Penicillium oxalicum CBMAI 1996, Penicillium sp. FPZSP 151 and Chaetomium cupreum URM 5066. Through plaque activity using ABTS as substrate it was observed that C. cupreum and M. racemosus are the best producers of oxidases. The two fungi were then selected and cultivated in liquid medium, with the highest values of enzymatic activity observed on the 7th day of growth for both, and presenting 37.50±2.67 U L-1 for C. cupreum and 0.231±0.007 U L-1 for M. racemosus. It was possible to purify four enzymes present in the crude extract of M. racemosus, which have activity with veratryl alcohol, indicating that they may be lignins peroxidases. Three oxidases present in the crude extract of C. cupreum were purified and characterized, which have activity with substrates ABTS and SYR, at least one of the enzymes belonging to the subclass of laccases. Qualitative tests demonstrated that the enzymes produced by C. cupreum fungus were capable of degrading lignin. The results obtained in this work show that the fungi M. racemosus and C. cupreum are ligninolytic enzymes producers and that C. cupreum fungus has great potential for application in biotechnological processes, acting in the degradation of lignins. Moreover this is the first time that a purification of oxidases enzymes expressed by these fungi is reported.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)A degradação da lignina, que juntamente com a celulose e a hemicelulose constituem a parede celular de plantas, é geralmente dificultada pela sua estrutura complexa, sua alta massa molecular e a sua insolubilidade. Contudo, fungos são capazes de degradar a biomassa lignocelulósica empregando enzimas específicas como as Lacases, Manganês peroxidases e Lignina peroxidases. Este trabalho teve como proposta identificar e purificar enzimas ligninolíticas produzidas por quatro fungos: Mucor racemosus CBMAI 847, Penicillium oxalicum CBMAI 1996, Penicillium sp. FPZSP 151 e Chaetomium cupreum URM 5066. Através de atividade em placa utilizando ABTS como substrato, observou-se que os fungos C. cupreum e M. racemosus foram os melhores produtores de oxidases. Os dois fungos foram então selecionados e cultivados em meio líquido, sendo os maiores valores de atividades enzimáticas observadas no 7º dia de crescimento para ambos, apresentando 37,50±2,67 U L-1 para C. cupreum e 0,231±0,007 U L-1 para M. racemosus. Foi possível purificar quatro enzimas presentes no extrato bruto do M. racemosus, as quais apresentaram atividade frente ao álcool veratrílico, indicando que podem ser lignina peroxidases. Foram purificadas e caracterizadas três enzimas presentes no extrato bruto de C. cupreum, as quais apresentaram atividade com os substratos ABTS e SYR, sendo ao menos uma das enzimas pertencente à subclasse das lacases. Ensaios qualitativos demonstraram que as enzimas produzidas pelo fungo C. cupreum foram capazes de degradar a lignina. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que os fungos M. racemosus e C. cupreum são produtores de enzimas ligninolíticas e que fungo C. cupreum tem grande potencial para a aplicação em processos biotecnológicos, atuando na degradação de ligninas. Além disso, essa é a primeira vez em que é reportada a purificação de enzimas oxidases expressas por esses fungos