Avaliação de fontes de carbono e condições de indução na expressão de canacistatina em Escherichia coli BL21 (DE3)

A canacistatina (CC) é um inibidor competitivo e reversível de proteases, que bloqueia a atividade proteolítica de enzimas de insetos, fungos e nematóides, prejudicando assim o crescimento, desenvolvimento e reprodução destes organismos patogênicos. É produzida em quantidades limitadas pela cana-de-açúcar, inviabilizando sua extração e purificação para produção de produtos comerciais, sendo a tecnologia de DNA recombinante uma alternativa para o aumento da sua produção. Atualmente, a CC é produzida no laboratório de Biologia Molecular do Departamento de Genética e Evolução da UFSCar (LBM-DGE/UFSCar) por de E. coli BL21(DE3) em mesa incubadora rotativa utilizando o meio de cultura comercial (Circlegrow) de alto custo. Com a finalidade de se produzir CC em maior escala, o presente trabalho teve como objetivo o estudo da expressão de CC em E. coli BL21(DE3), avaliandose diferentes fontes de carbono, tipo de indutor e momento de indução, em mesa incubadora rotativa no sentido de se avaliar a expressão, bem como comprovar as novas condições de expressão em biorreator airlift de 6 L de capacidade útil. Nos ensaios em mesa incubadora rotativa foram obtidos crescimentos celulares semelhantes quando se utilizou glicerol, glicose, frutose e frutose + glicose, e baixo crescimento celular quando se utilizou galactose. Foi observada uma alta expressão quando se utilizou galactose como fonte de carbono e IPTG 0,4 mM como indutor. Quando foi utilizada lactose como indutor em concentrações de 4 e 40 mM, observou-se expressão de CC apenas nos cultivos com galactose como fonte de carbono. Foram obtidas produções volumétricas (mg/L) no máximo de 61% da concentração de CC obtida no cultivo padrão, com exceção dos cultivos com galactose induzidos com 0,4 mM de IPTG e 4 mM de lactose, e produção específica (mgCC/gcélula) com valores superiores a 75% do obtido no cultivo padrão. Quanto aos cultivos em biorreator airlift, expressão de CC foi superior à do cultivo realizado em mesa incubadora rotativa utilizando glicose como fonte de carbono, em torno de 80% da produção obtida no cultivo padrão após 1 hora de indução, alcançando 90% na segunda hora. Em termos de produção específica, nesse cultivo obteve-se 79,9 mgCC/gcélula após 2 horas de indução, cerca de 25% superior ao cultivo padrão.Canecystatin (CC) is a competitive and reversible protease inhibitor which blocks the proteolytic enzymes activities of insets, fungus e nematodes, prejudicing thus the growth, development and reproduction from these pathogenics organisms. CC is produced by sugarcane, but with limited production, difficulting extraction and purification for production of commercials products, so recombinant DNA technology is one alternative for increase of CC production. Nowadays, CC is produced in the Molecular Biology Laboratory of the Department of Genetic and Evolution of UFSCar (LBM-DGE/UFSCar) from E. coli BL21(DE3) in shaker, utilizing a high cost commercial culture medium (Circlegrow). With the purpose of produce CC in higher scale, the aim of present work was the study the CC expression in E. coli BL21(DE3), evaluating different carbon source, kind of inductor and induction moment in shaker, as well as confirming the expression conditions in airlift bioreactor of 6 L working volume. In the experiments carried out in shaker were obtained similar cellular growth when utilized glycerol, glucose, fructose e fructose + glucose, and low cellular growth when utilized galactose. It was observed high expression when galactose was utilized as carbon source and IPTG 0,4 mM as inductor. When lactose at 4 e 40 mM was utilized as inductor, CC expression occurred only in the culture containing galactose as carbon source. Volumetric production (in mg/L) of CC up to 61% those from standard culture was obtained, with exception the culture that utilized galactose induced with 0,4 mM of IPTG and 4 mM of lactose, and specific production (mgCC/gcells) greater 75% from standard culture. With respect of cultures in airlift bioreactor, CC expression was superior to expression culture carried out in shaker utilizing glucose with carbon source, approximately 80% of CC concentration obtained in the standard culture after 1 hour of induction and achieving more than 90% in the second hour of induction. In terms of specific production, in this culture was obtained 79,9 mgCC/gcell, value approximately 25% superior to the standard culture