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Insights into the dual cleavage activity of the GH16 laminarinase enzyme class on ß-1,3 and ß-1,4 glycosidic bonds.
Liberato, Marcelo Vizona; Teixeira Prates, Erica; Gonçalves, Thiago Augusto; Bernardes, Amanda; Vilela, Nathalia; Fattori, Juliana; Ematsu, Gabriela Cristina; Chinaglia, Mariana; Machi Gomes, Emerson Rodrigo; Migliorini Figueira, Ana Carolina; Damasio, André; Polikarpov, Igor; Skaf, Munir S; Squina, Fabio Marcio.
Afiliação
  • Liberato MV; Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), Campinas, São Paulo, Brazil; Programa de Processos Tecnológicos e Ambientais, Universidade de Sorocaba, Sorocaba, São Paulo, Brazil.
  • Teixeira Prates E; Instituto de Química e Centro de Pesquisa em Engenharia e Ciências Computacionais, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, São Paulo, Brazil.
  • Gonçalves TA; Programa de Processos Tecnológicos e Ambientais, Universidade de Sorocaba, Sorocaba, São Paulo, Brazil; Departamento de Bioquímica e Biologia Tecidual, Instituto de Biologia, Universidade de Campinas, Campinas, São Paulo, Brazil.
  • Bernardes A; Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, São Paulo, Brazil.
  • Vilela N; Programa de Processos Tecnológicos e Ambientais, Universidade de Sorocaba, Sorocaba, São Paulo, Brazil; Departamento de Bioquímica e Biologia Tecidual, Instituto de Biologia, Universidade de Campinas, Campinas, São Paulo, Brazil.
  • Fattori J; Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), Campinas, São Paulo, Brazil.
  • Ematsu GC; Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), Campinas, São Paulo, Brazil.
  • Chinaglia M; Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), Campinas, São Paulo, Brazil.
  • Machi Gomes ER; Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), Campinas, São Paulo, Brazil.
  • Migliorini Figueira AC; Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), Campinas, São Paulo, Brazil.
  • Damasio A; Departamento de Bioquímica e Biologia Tecidual, Instituto de Biologia, Universidade de Campinas, Campinas, São Paulo, Brazil.
  • Polikarpov I; Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, São Paulo, Brazil.
  • Skaf MS; Instituto de Química e Centro de Pesquisa em Engenharia e Ciências Computacionais, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, São Paulo, Brazil.
  • Squina FM; Programa de Processos Tecnológicos e Ambientais, Universidade de Sorocaba, Sorocaba, São Paulo, Brazil. Electronic address: fabio.squina@prof.uniso.br.
J Biol Chem ; 296: 100385, 2021.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-33556371
Glycoside hydrolases (GHs) are involved in the degradation of a wide diversity of carbohydrates and present several biotechnological applications. Many GH families are composed of enzymes with a single well-defined specificity. In contrast, enzymes from the GH16 family can act on a range of different polysaccharides, including ß-glucans and galactans. SCLam, a GH16 member derived from a soil metagenome, an endo-ß-1,3(4)-glucanase (EC 3.2.1.6), can cleave both ß-1,3 and ß-1,4 glycosidic bonds in glucans, such as laminarin, barley ß-glucan, and cello-oligosaccharides. A similar cleavage pattern was previously reported for other GH16 family members. However, the molecular mechanisms for this dual cleavage activity on (1,3)- and (1,4)-ß-D-glycosidic bonds by laminarinases have not been elucidated. In this sense, we determined the X-ray structure of a presumably inactive form of SCLam cocrystallized with different oligosaccharides. The solved structures revealed general bound products that are formed owing to residual activities of hydrolysis and transglycosylation. Biochemical and biophysical analyses and molecular dynamics simulations help to rationalize differences in activity toward different substrates. Our results depicted a bulky aromatic residue near the catalytic site critical to select the preferable configuration of glycosidic bonds in the binding cleft. Altogether, these data contribute to understanding the structural basis of recognition and hydrolysis of ß-1,3 and ß-1,4 glycosidic linkages of the laminarinase enzyme class, which is valuable for future studies on the GH16 family members and applications related to biomass conversion into feedstocks and bioproducts.
Assuntos
Palavras-chave

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Proteínas de Bactérias / Celulases / Glucanos Idioma: En Revista: J Biol Chem Ano de publicação: 2021 Tipo de documento: Article País de afiliação: Brasil País de publicação: Estados Unidos

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Proteínas de Bactérias / Celulases / Glucanos Idioma: En Revista: J Biol Chem Ano de publicação: 2021 Tipo de documento: Article País de afiliação: Brasil País de publicação: Estados Unidos