Screening, production and biochemical characterization of a new fibrinolytic enzyme produced by Streptomyces sp. (Streptomycetaceae) isolated from Amazonian lichens

• Published in: Acta amazonica Vol. 46; no. 3; pp. 323 - 332
• Main Authors: SILVA, Germana Michelle de Medeiros e, BEZERRA, Raquel Pedrosa, TEIXEIRA, José António, SILVA, Flávio Oliveira, CORREIA, Juliana Mendes, PORTO, Tatiana Souza, LIMA-FILHO, José Luis, PORTO, Ana Lúcia Figueiredo
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia 01-09-2016
• Subjects: Actinomycetes; fibrinogenolytic activity; fibrinolytic protease; inhibitor protease
• ISSN: 0044-5967; 0044-5967
• DOI: 10.1590/1809-4392201600022

ABSTRACT Thrombosis is a pathophysiological disorder caused by accumulation of fibrin in the blood. Fibrinolytic proteases with potent thrombolytic activity have been produced by diverse microbial sources. Considering the microbial biodiversity of the Amazon region, this study aimed at the screening, production and biochemical characterization of a fibrinolytic enzyme produced by Streptomyces sp. isolated from Amazonian lichens. The strain Streptomyces DPUA1576 showed the highest fibrinolytic activity, which was 283 mm2. Three variables at two levels were used to assess their effects on the fibrinolytic production. The parameters studied were agitation (0.28 - 1.12 g), temperature (28 - 36 ºC) and pH (6.0 - 8.0); all of them had significant effects on the fibrinolytic production. The maximum fibrinolytic activity (304 mm2) was observed at 1.12 g, 28 ºC, and pH of 8.0. The crude extract of the fermentation broth was used to assess the biochemical properties of the enzyme. Protease and fibrinolytic activities were stable during 6 h, at a pH ranging from 6.8 to 8.4 and 5.8 to 9.2, respectively. Optimum temperature for protease activity ranged between 35 and 55 °C, while the highest fibrinolytic activity was observed at 45 ºC. Proteolytic activity was inhibited by Cu2+ and Co2+ ions, phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) and pepstatin A, which suggests that the enzyme is a serine protease. Enzymatic extract cleaved fibrinogen at the subunits Aα-chain, Aβ-chain, and γ-chain. The results indicated that Streptomyces sp. DPUA 1576 produces enzymes with fibrinolytic and fibrinogenolytic activity, enzymes with an important application in the pharmaceutical industry.
RESUMO A trombose é uma doença patofisiológica causada pelo acúmulo de fibrina no sangue. Proteases fibrinolíticas com potente atividade trombolítica são produzidas por diversas fontes microbianas. Considerando a biodiversidade microbiana da região amazônica, o presente estudo teve como objetivo a seleção, produção e caracterização bioquímica da enzima fibrinolítica de Streptomyces sp. isolado de líquens da Amazônia. Streptomyces DPUA1576 foi a melhor produtora com atividade fibrinolítica de 283 mm2. Três variáveis em dois níveis foram utilizadas para determinar as variáveis mais relevantes na produção da enzima fibrinolítica (FA). Os parâmetros estudados foram agitação (0.28 - 1.12 g), temperatura (28 - 36 ºC) e pH (6.0 - 8.0) e todos obtiveram efeitos significativos na produção fibrinolítica. A maior atividade fibrinolítica (304 mm2) foi obtida a 1.12 g, 28 ºC e pH 8.0. O extrato bruto da fermentação foi usado para determinar as propriedades bioquímicas da enzima. Atividades proteásica e fibrinolítica foram estáveis durante 6 horas no intervalo de pH entre 6.8 - 8.4 e 5.8 - 9.2, respectivamente. Temperatura ótima para a atividade proteásica foi entre 35 - 55 °C, enquanto que para a atividade fibrinolítica foi de 45 ºC. Atividade proteásica foi inibida por íons Cu2+ e Co2+, fluoreto de fenilmetilsulfonil e pepstatina A, na qual sugere que a enzima é uma serino-protease. O extrato enzimático degradou o fibrinogênio nas subunidades Aα, Aβ e γ. Os resultados apresentados indicam que Streptomyces sp. DPUA 1576 produz enzimas com atividade fibrinolítica e fibrinogenolítica, enzimas com aplicações importantes na indústria farmacêutica.