Efeito do modulador epigenético 5-AZA-2´- desoxi-citidina dos genes e a produção de celulases e xilanases pelo fungo termofílico Humicola grisea var. thermoidea cultivado em resíduos agrícolas

Abstract

Humicolagriseavar.thermoidea é um ascomiceto termofílicoprodutor de enzimas lignocelulolíticas, principalmente celulases e xilanases, sendo proposto para utilização na bioconversão de resíduos agrícolas em produtos úteis. A metilação de DNA é um mecanismo epigenético de regulação gênica que tem sido amplamente estudado, sendo geralmente associado à repressão transcricional. Enzimas DNA metiltransferases (DNMsT) são responsáveis por realizar a metilação do DNA. Drogas que inibem as DNMTs são frequentemente utilizadas em estudos de patologias como o câncer, entre outros, porém nada se sabe a respeito de um possível efeito na produção, atividade ou secreção de enzimas hidrolíticas de fungos, assim como na regulação da expressão dos respectivos genes. No presente trabalho, avaliou-se o efeito da droga 5-aza-2’-desoxicitidina (5-AZA; inibidora da ação de DNMTs), em duas concentrações (25 e 50 µM), sobre a atividade enzimática secretada e os níveis de transcritos de genes de celulase e xilanase de H. grisea crescido em diferentes resíduos agrícolas [bagaço de cana de açúcar explodido a vapor (BCA), feno moído e farelo de trigo (FT)], e em glicose. A presença de 5-AZA mostrou-se relacionada a um aumento de atividade de CMCase após crescimento do fungo H. grisea em FT 12 h/50 μM (67,15%) e em glicose 2 h/50 μM (47,62%). Uma diminuição dessa atividade foi verificada quando do crescimento do fungo em BCA 96 h em 5-AZA 25 (29,12%) e 50 µM (29,95%).A atividade de xilanase secretada por H. grisea, na presença de 5-AZA, diminuiu em cultivo em BCA/96 h 25 (32,39%) e 50 µM (30,59%) e FT 2 h/50 μM (59,72%). Porém, em crescimento em FT por 12 e 96 h, na concentração de 25 μM, a 5-AZA levou a um aumento na atividade xilanolítica (19,97% e 25,35%, respectivamente).A produção de proteínas totais secretadas para o sobrenadante não foi afetada pelo crescimento de H. grisea em presença de 5-AZA, independentemente do substrato empregado como fonte de carbono.A 5-AZA afetou diferencialmente a expressão dos genes de celulase egl1, cbh.1.1, cbh1.2 e de xilanasexyn1 e xyn2 de H. grisea, provocando diminuição ou aumento do acúmulo de transcritos, dependendo da concentração utilizada e do resíduo agrícola empregado para o crescimento. Já em crescimento em glicose, a 5-AZA mostrou-se capaz de superar a repressão catabólica e aumentar os níveis dos transcritos de egl1, cbh1.1, cbh1.2 e xyn2. O acúmulo de transcritos dos genes de celulase egl4 e bgl4 não foi alterado em nenhuma condição experimental. Os dados desse trabalho indicam, pela primeira vez na literatura científica, que a modulação epigenética, no nível de metilação do DNA, exerce papel na regulação da expressão dos genes de celulase e xilanase de fungos e que pode ser empregada visando à otimização de processos biotecnológicos de conversão de resíduos agrícolas em produtos de maior valor agregado.