Otimiza??o da produ??o da enzima anti-leuc?mica L-asparaginase por Penicillium sp.

• Main Author: Ardila, Jorge Andr?s Rueda
• Other Authors: Vanz?la, Ana Paula de Figueiredo Conte
• Language: Portuguese
• Published: UFVJM 2018
• Subjects: Estat?stica multivari?vel; Atividade enzim?tica; Leucemia linfobl?stica aguda; Biotecnologia; Fungos filamentosos; Multivariable statistics; Enzymatic activity; Acute lymphoblastic leukemia; Biotechnology; Filamentous fungi; Estad?stica multivariable; Actividad enzim?tica; Biotecnolog?a
• Online Access: http://acervo.ufvjm.edu.br/jspui/handle/1/1563

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V?rias pesquisas foram feitas desde que a L-asparaginase mostrou a habilidade de reduzir alguns c?nceres na d?cada de 50. Estas pesquisas incluem a triagem de micro-organismos produtores, a otimiza??o de meios de cultura para melhorar a produ??o e a procura de uma metodologia que consiga purificar a enzima a partir do estrato bruto. Tais pesquisas se intensificaram recentemente no Brasil devido a uma crise de abastecimento gerada pela interrup??o da importa??o pelo fornecedor. A L-asparaginase ? um princ?pio ativo de alta demanda para tratar a leucemia linfobl?stica aguda e por isso deve ser produzida no Brasil. Este estudo foi realizado utilizando a linhagem Penicillium sp. T8.3 e teve como objetivo aprimorar a produ??o da enzima ajustando as condi??es de cultivo, usando glicerol e L-asparagina (como fontes de carbono e nitrog?nio, respectivamente) e pH como as tr?s vari?veis de entrada. Os experimentos foram desenvolvidos aplicando ferramentas da estat?stica multivari?vel como planejamento fatorial, desenho composto central para gerar um modelo matem?tico emp?rico. Foram analisadas a concentra??o de am?nio e a atividade enzim?tica produzida nos bioprocessos. A atividade enzim?tica foi determinada em rea??o conduzida a 37 ?C e pH 7,0, condi??es semelhantes ? do meio fisiol?gico. Todos os dados estat?sticos foram gerados com o programa Statistica 7.0 ?. Foi produzida uma atividade m?xima de 12,7 U por bioprocesso estacion?rio conduzido em meio ajustado com 15,5 g.L-1 de glicerol, 5,6 g.L-1 de L-asparagina e pH 4,8. Desse modo, o ajuste das condi??es de cultivo permitiu elevar a produ??o em mais de 30 vezes e alcan?ar uma atividade enzim?tica superior ? maioria dos relatos da literatura que tratam da produ??o da enzima f?ngica. O modelo estat?stico previu a produ??o enzim?tica com 77% de acerto, mostrando sua validade experimental e o potencial da linhagem T8.3 para a produ??o de L-asparaginase eucarionte. === Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-gradua??o em Ci?ncias Farmac?uticas, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2017. === The enzyme L-asparaginase is nowadays used in both pharmaceutics and food industry because of its ability to catalyze the reaction of hydrolysis of L-asparaginase into ammonia and aspartate. This feature is useful in the food industry because it hinders the formation of carcinogenic compounds such as acrylamide. On the other hand, in the pharmaceutical industry, this enzymatic reaction prevents some leukemic cells from growing due to asparagine depletion. Since these cells have low levels or no asparagine synthase, their metabolic routes depend on amino acid absorption from physiological medium. Several researches have been carried out since L-asparaginase showed to reduce some cancers in the 50?s. These researches include the screening of producing-microorganisms, optimization of the culture media to increase enzyme production, and development of methodology to purify the enzyme from crude extracts. Such researches have recently been intensified in Brazil due to a supply crisis resulting from interruption of the importer activities. L-asparaginase is a pharmaceutical of high demand to treat acute lymphoblastic leukemia, and therefore, it must be produced by Brazil. This study was carried out with the strain Penicillium sp. T8.3, and aimed to improve enzyme production by adjusting culture conditions, and by evaluating glycerol and L-asparagine ? as carbon and nitrogen sources, respectively ? and pH as input variables. The experiments were developed by using multivariable statistic tools such as factorial planning and central composite design to generate an empirical mathematical model. It was analyzed the ammonium concentration and the enzymatic activity produced in the bioprocesses. L-asparaginase activity was determined in reactions conduced at 37 ?C and at pH 7.0, similar to the physiological conditions. All statistical data were obtained with the software Statistica 7.0 ?. A maximum activity of 12.7 U was produced by stationary bioprocess in media adjusted with 15.5 g.L-1 glycerol, 5.6 g.L-1 L-asparagine, and pH 4,8. Thus, adjustment of culture conditions allowed to increase production by 30 times, and to reach an enzyme activity higher than those reported by most of the literature that deals with production of the fungal enzyme. The statistical model predicted enzyme production with 77% of accuracy, showing its experimental validity and the potential of strain T8.3 to produce the eukaryote L-asparaginase. === La enzima L-asparaginasa es usada actualmente en la industria de alimentos y en la industria farmac?utica debido a su facilidad para catalizar la reacci?n de degradaci?n de L-asparagina en amoniaco y aspartato. Esta caracter?stica es ?til en la industria de alimentos puesto a que evita la producci?n de compuestos cancer?genos como la acrilamida. Por otro lado, en la industria farmac?utica, esta reacci?n detiene el crecimiento de c?lulas leuc?micas debido al desabastecimiento de L-asparagina al que las c?lulas se enfrentan. Ya que estas c?lulas tienen poca o ninguna asparagina sintetasa, sus rutas metab?licas dependen exclusivamente de la absorci?n de amino?cidos desde el medio fisiol?gico. Varias investigaciones se han llevado a cabo desde que la L-asparaginasa mostr? su capacidad para reducir algunos c?nceres en los a?os 50. Estas investigaciones incluyen la clasificaci?n de microorganismos como productores de esta enzima, la mejora de los medios de cultivo para optimizar la producci?n, y la b?squeda de una metodolog?a para purificarla desde el extracto celular. Estos temas de investigaci?n han ganado inter?s en Brasil debido a que el proveedor de este f?rmaco detuvo sus servicios. La L-asparaginasa presenta una alta demanda para tratar la leucemia linfobl?stica aguda y por lo tanto debe ahora producirse en Brasil. Este estudio se llev? a cabo utilizando una cepa Penicillium sp. T8.3 cuyo objetivo fue optimizar la producci?n de la enzima mediante ajustes en las condiciones de cultivo usando glicerol y L-asparagina (como fuentes de carbono y de nitr?geno, respectivamente) y pH como las tres variables de entrada. Los experimentos fueron desarrollados utilizando herramientas de estad?stica multivariable como un planeamiento factorial y un dise?o de compuesto central para obtener un modelo matem?tico emp?rico. Se analizaron la concentraci?n de amoniaco y la actividad enzim?tica en los procesos biotecnol?gicos. La actividad enzim?tica fue determinada en una reacci?n a 37 ?C y pH 7.0, condiciones similares al medio fisiol?gico. Todos los datos estad?sticos fueron obtenidos del programa Statistica 7.0 ?. Se obtuvo una actividad m?xima de 12.7 U en proceso biotecnol?gico estacionario en un medio ajustado con 15.5 g.L-1 de glicerol, 5.6 g.L-1 de L-asparagina y pH 4.8. Este ajuste de las condiciones de cultivo logr? aumentar la producci?n en m?s de 30 veces, bien como alcanzar una actividad enzim?tica superior a la mayor?a de los relatos de literatura que tratan de la producci?n de la enzima de hongos. El modelo estad?stico predijo la producci?n enzim?tica en 77% de acierto, mostrando su validez experimental y el potencial de la cepa T8.3 para la producci?n de la L-asparaginasa eucariota.