| Summary: | Orientador : Prof. Dr. Leandro Piovan === Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 13/03/2015 === Inclui referências : f. 65-75 === Resumo: As técnicas convencionais de obtenção de enzimas baseiam-se no isolamento e cultivo de microrganismos. No entanto, estima-se que somente 1% deles sejam cultiváveis em laboratório, o que limita o espectro de enzimas potencialmente acessíveis. Um método alternativo e eficiente para obter catalisadores de interesse biotecnológico é a prospecção metagenômica, que consiste na extração de material genético de uma amostra do meio ambiente, com posterior clonagem em um microrganismo cultivável em laboratório, resultando em uma coleção de clones denominada biblioteca metagenômica, a qual é sequenciada e analisada por técnicas específicas. Embora várias enzimas já tenham sido isoladas de bibliotecas metagenômicas construídas a partir de diferentes ambientes, pouco é descrito a respeito da aplicabilidade delas em síntese orgânica. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo a avaliação do desempenho de uma lipase obtida a partir de uma biblioteca metagenômica, a LipG9, em reações de resolução cinética enzimática (RCE) de uma série de álcoois alifáticos quirais. A série de álcoois sintetizada foi planejada de forma que o desempenho desta lipase inédita fosse investigado frente a reações de transesterificação de álcoois alifáticos com diferentes tamanhos de cadeias carbônicas ligadas ao centro estereogênico. Também avaliou-se a influência de parâmetros reacionais, tais como temperatura e solvente orgânico e a tentativa de RCE via reação de hidrólise dos ésteres correspondentes. Os álcoois de configuração absoluta S foram obtidos com excessos enantioméricos de 26% a 81% e, após otimização das condições reacionais, foi possível obter o álcool (S)-pentan-2-ol com elevada pureza óptica (ee = 96%) e taxa de conversão de 58%, apesar de ainda ser necessária a otimização do tempo de reação para obtenção deste composto com rendimento elevado. Este foi o primeiro estudo descrevendo a RCE de álcoois alifáticos mediada pela enzima LipG9, sendo que esta lipase se mostrou promissora, uma vez que apresentou, para o tipo de reação explorada, atividade e seletividade comparáveis a enzimas disponíveis comercialmente. Também é importante ressaltar que a lipase LipG9 não possui qualquer modificação genética dirigida e ainda precisa passar por estudos adicionais de imobilização, com objetivo de aumentar a estabilidade e atividade enzimática e alcançar reprodutibilidade para este processo. Palavras-chave: lipase, metagenômica, álcoois alifáticos, resolução cinética. === Abstract: Conventional techniques for obtaining microbial enzymes are based on the isolation and cultivation of microorganisms. However, it is estimated that only 1% of them can be cultivated in the laboratory, which limits the range of potentially available enzymes. An alternative and efficient method to obtaining new catalysts of biotechnological interest is the metagenomic prospection, which consists in extracting genetic material from environmental sample, with subsequent cloning into a host, resulting in a collection of clones called metagenomic library, which is sequenced and analyzed by specific techniques. Several enzymes have been isolated from metagenomic libraries constructed from different environments, however few reports are described about their applicability in organic synthesis. In this context, this work presents an evaluation of a lipase obtained from a metagenomic library, LipG9, in enzymatic kinetic resolution (EKR) of chiral aliphatic sec-alcohols. The series of synthesized alcohols was designed so that the performance of LipG9 was investigated in transesterification reactions of alcohols with different sizes of carbon chain bonded to the stereogenic center. It was evaluated the influence of reaction parameters, such as temperature and organic solvent, and hydrolysis reactions of the corresponding esters. The S alcohols were obtained with 26% and 81% of enantiomeric excesses and, after the optimization of reaction conditions, the (S)-pentan-2-ol was obtained in high optical purity (ee = 96%) and conversion rate of 58%, although it is necessary the optimization of reaction time to obtain this compound with higher yield. This research was the first study describing the EKR of aliphatic alcohols mediated by LipG9, and this lipase has shown promising biocatalyst since it showed activity and selectivity comparable to commercially available enzymes for the explored reactions. It is worth mentioning that LipG9 lipase has no direct genetic modification and additional studies of immobilization are needed, in order to increase the enzyme stability and activity and achieve reproducibility for this process. Key-words: lipase, metagenomics, aliphatic alcohols, kinetic resolution.
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