Ciclo do Ácido Cafeico (CAC): reciclagem da oxiluciferina fúngica, expressão heteróloga e suas aplicações (2025)
- Authors:
- Autor USP: ZAMUNER, CAIO KLOCKE - IQ
- Unidade: IQ
- DOI: 10.11606/T.46.2025.tde-13062025-112127
- Subjects: BIOLUMINESCÊNCIA; COMPOSTOS ORGÂNICOS; FUNGOS; BIOTECNOLOGIA
- Keywords: Aplicações biotecnológicas; Bioluminescence; Bioluminescência; Biotechnological applications; Cafeilpiruvato hidrolase; Caffeic Acid Cycle; Caffeylpyruvate hydrolase; Ciclo do Ácido Cafeico; Fungi; Fungos
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: A bioluminescência de fungos, um fenômeno intrigante conhecido desde a Antiguidade, desperta grande interesse devido à sua beleza e misteriosa emissão de luz fria. No século XX, estudos bioquímicos revelaram a dependência de cofatores e enzimas, mas foi somente no século XXI, com a descoberta da estrutura da luciferina fúngica, que se alcançaram avanços significativos, permitindo a caracterização do Ciclo do Ácido Cafeico (CAC). Essa via bioluminescente, composta por quatro enzimas principais uma policetídeo sintase (PKS), monooxigenase (H3H), luciferase e hidrolase (CPH) , resulta na emissão de luz verde (~530 nm) e na reciclagem da luciferina. Além disso, as sequências dos genes do CAC foram inseridas com sucesso no genoma de outros organismos, ampliando o potencial de uso de sistemas bioluminescentes. Este trabalho investigou o CAC sob duas abordagens diferentes: na caracterização da etapa de reciclagem e na aplicação biotecnológica em leveduras e fungos filamentosos para o potencial uso de bioensaios e modelos de bioimageamento. Foi demonstrado a funcionalidade da CPH de Neonothopanus gardneri com desenvolvimento de um ensaio in vitro para monitorar a sua atividade por meio do consumo de oxiluciferina. Com isso, foram avaliadas as condições ideais de atividade para o pH e temperatura, além de determinar seus parâmetros cinéticos.Foram confirmados os produtos formados de sua catálise, o ácido cafeico e ácido pirúvico, por técnicas de separação em cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à detecção por absorção e massa e uso de um kit comercial de detecção indireta. O ensaio desenvolvido permitiu demonstrar a sua atividade em micélios bioluminescentes, corroborando sua importância na reciclagem e energética do processo de bioluminescência. Estudos estruturais por cromatografia de exclusão de tamanho e reação de fixação por ligação covalente cruzada indicaram que a enzima forma oligomeros em solução. Além disso, modelos de alta confiabilidade, gerados por aprendizado de máquinas, auxiliaram na identificação dos resíduos catalíticos essenciais para sua função enzimática. Já o segundo capítulo explorou a aplicação do CAC em leveduras bioluminescentes (Komagataella phaffii, ex-Pichia pastoris) em bioensaios. As condições de pH, concentração celular e quantidade de substrato inicial foram otimizadas para maximizar a emissão de luz. O protocolo desenvolvido comprovou a viabilidade das leveduras como ferramenta para bioensaios em microplacas de 96 poços, possibilitando a detecção e quantificação de ácido cafeico em amostras de bebidas comerciais. Por fim, no terceiro capítulo, realizou-se um estudo preliminar sobre a aplicação do CAC em ascomicetos para o bioimageamento. Foi construído, in vitro, um plasmídeo de expressão para criar uma cepa bioluminescente de Aspergillus oryzae, utilizando técnicas avançadas de biologia sintética.
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- Data da defesa: 02.04.2025
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- Cor do Acesso Aberto: gold
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ABNT
ZAMUNER, Caio Klocke. Ciclo do Ácido Cafeico (CAC): reciclagem da oxiluciferina fúngica, expressão heteróloga e suas aplicações. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-13062025-112127/. Acesso em: 04 ago. 2025. -
APA
Zamuner, C. K. (2025). Ciclo do Ácido Cafeico (CAC): reciclagem da oxiluciferina fúngica, expressão heteróloga e suas aplicações (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-13062025-112127/ -
NLM
Zamuner CK. Ciclo do Ácido Cafeico (CAC): reciclagem da oxiluciferina fúngica, expressão heteróloga e suas aplicações [Internet]. 2025 ;[citado 2025 ago. 04 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-13062025-112127/ -
Vancouver
Zamuner CK. Ciclo do Ácido Cafeico (CAC): reciclagem da oxiluciferina fúngica, expressão heteróloga e suas aplicações [Internet]. 2025 ;[citado 2025 ago. 04 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-13062025-112127/ - Potential second enzymatic pathway for oxyluciferin consumption in bioluminescent mushrooms
- Uncovering the mechanism of fungal bioluminescence: cloning, purification and characterization of recombinant caffeoyl pyruvate hydrolase from brazilian fungi
- Optimized methodology for obtention of high-yield and -quality RNA from the mycelium of the bioluminescent fungus Neonothopanus gardneri
- Estresse oxidativo e bioluminescência em leveduras modificadas de Pichia Pastoris
- History, mechanism, biochemistry and applications of fungal bioluminescence
- Circadian rhythm of the bioluminescent fungus Neonothopanus gardneri at the transcriptional and metabolic level
- The living light from fungi
- Fungal bioassays for environmental monitoring
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.46.2025.tde-13062025-112127 (Fonte: oaDOI API)
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