Otimização da produção da enzima anti-leucêmica L-asparaginase por Penicillium sp.

Abstract

A enzima L-asparaginase é atualmente utilizada na indústria de alimentos e na indústria farmacêutica devido à facilidade de catalisar a reação de hidrólise da L-asparagina em aspartato e amônia. Esta propriedade tem aplicação na indústria dos alimentos, pois evita a produção de compostos carcinogênicos como as acrilamidas. Por outro lado, na indústria farmacêutica, esta reação enzimática detém o crescimento de células leucêmicas devido à falta de L-asparagina que estas células devem afrontar. Conforme as células leucêmicas têm pouca ou nenhuma asparagina sintetase, as rotas metabólicas dependem exclusivamente da absorção desse aminoácido do meio fisiológico. Várias pesquisas foram feitas desde que a L-asparaginase mostrou a habilidade de reduzir alguns cânceres na década de 50. Estas pesquisas incluem a triagem de micro-organismos produtores, a otimização de meios de cultura para melhorar a produção 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 interrupção da importação pelo fornecedor. A L-asparaginase é um princípio ativo de alta demanda para tratar a leucemia linfoblástica 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 produção da enzima ajustando as condições de cultivo, usando glicerol e L-asparagina (como fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente) e pH como as três variáveis de entrada. Os experimentos foram desenvolvidos aplicando ferramentas da estatística multivariável como planejamento fatorial, desenho composto central para gerar um modelo matemático empírico. Foram analisadas a concentração de amônio e a atividade enzimática produzida nos bioprocessos. A atividade enzimática foi determinada em reação conduzida a 37 °C e pH 7,0, condições semelhantes à do meio fisiológico. Todos os dados estatísticos foram gerados com o programa Statistica 7.0 ©. Foi produzida uma atividade máxima de 12,7 U por bioprocesso estacionário 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 condições de cultivo permitiu elevar a produção em mais de 30 vezes e alcançar uma atividade enzimática superior à maioria dos relatos da literatura que tratam da produção da enzima fúngica. O modelo estatístico previu a produção enzimática com 77% de acerto, mostrando sua validade experimental e o potencial da linhagem T8.3 para a produção de L-asparaginase eucarionte.