Enzimas Desramificadoras: a revolução para aumentar a eficácia das xilanases

As enzimas desramificadoras surgiram como a revolução na eficácia das xilanases para degradar a hemicelulose das plantas. Elas permitem aumentar a digestibilidade total dos alimentos e, com isso, otimizar o custo das rações. A enzima desramificadora mais estudada atualmente é a arabinofuranosidase. Para melhorar a expressão dessas enzimas alvo, um novo método foi desenvolvido.
Os carboidratos representam a principal fonte de energia na alimentação animal. Eles são encontrados principalmente em cereais ou subprodutos de cereais. Contudo, além do amido, os principais carboidratos possuem polissacarídeos não amiláceos (PNAs), que não são facilmente digeridos pelos animais devido à ausência das atividades enzimáticas necessárias e, portanto, interferem na digestibilidade dos alimentos e na fisiologia intestinal.
Arabinoxilanos, principal PNA dos cereais
Os PNAs estão presentes nas paredes celulares dos ingredientes vegetais e são compostos principalmente por celulose, hemicelulose e pectina. Os PNAs solúveis são conhecidos por possuírem propriedades antinutricionais, pois encapsulam nutrientes e reduzem sua digestibilidade geral por meio de modificações no trato gastrointestinal.
Entre os cereais destinados à alimentação animal, o milho e o trigo são os mais utilizados. As paredes celulares dos tecidos externos do grão contêm principalmente celulose e complexos de xilano, juntamente com uma quantidade
significativa de lignina. Em contraste, no endosperma, as paredes celulares contêm quase exclusivamente arabinoxilanos (AX) e β-glucanos.

O arabinoxilano (AX) é composto por estrutura de unidades de xiloses interligadas, interligadas por ligações β-(1,4), que carreia ramificações de arabinose nas posições C(O)2 e/ou C(O)3 das unidades de xilose.
A proporção arabinose: xilose e a quantidade de ramificações de arabinose em diferentes posições no xilano são variáveis entre os grãos de cereais e também entre diferentes tecidos dentro do mesmo grão. Os heteroxilanos do milho contêm mais ramificações do que os do trigo e mais ácido glucurônico (8,3% vs. 2,6% de matéria seca).
O arroz é um dos cereais que mais apresenta ramificações em diferentes posições da xilose, além de conter uma relação arabinose: xilose de 2,8 a 5,6. Essa complexidade do arroz demandará uma estratégia enzimática diferenciada e afetará a suscetibilidade a enzimas exógenas. Mesmo que um elevado grau de ramificações e subtituições evite problemas de viscosidade, a quebra de tais estruturas melhorará a digestibilidade da ração

Tabela 1: composição de PNAs (% em relação à matéria seca) de alguns cereais (Knudsen, 2014).

É importante considerar que, embora o trigo tenha mais PNAs totais, é o milho que apresenta a maior quantidade de arabinoses por unidade de xilose. Essa característica comprova a importância em trabalhar com enzimas desramificadoras na dieta.


Os polissacarídeos podem ser decompostos por enzimas hidrolíticas que fazem parte de um grupo maior denominado enzimas ativas em carboidratos (CAZymes – www.cazy.org). Elas foram classificadas em 5 grupos de acordo com seus domínios funcionais e módulos catalíticos: glicosídeo hidrolases (GH), glicosil transferases (GT), polissacarídeo liases (PL), carboidrato esterases (CE) e atividades auxiliares (AA). Juntos, esses cinco grupos participam da degradação dos diferentes compostos presentes na parede celular vegetal.
O grupo GH é subdividido em 133 famílias, com base na similaridade da sequência de aminoácidos das enzimas. A afinidade por conformações específicas do substrato pode variar de um grupo para outro, como por exemplo nas xilanases das famílias GH 10 ou GH 11.

As várias endoxilanases identificadas produzidas pelo Talaromyces versatilis diferem em tamanho molecular, pH ideal para ação e afinidade para substratos insolúveis ou solúveis. Dentre as oito diferentes endoxilanases de Talaromyces versatilis, XynD pertence ao GH 10, enquanto XynB e XynC pertencem às famílias GH 11. É justamente a característica individual de cada enzima que determinará a sua família.
Devido à sua elevada especificidade em relação a uma ligação, diferentes enzimas são necessárias para a degradação dos arabinoxilanos. Para que as endoxilanases tenham uma maior taxa de sucesso, é preciso que as arabinoses sejam retiradas previamente das cadeias de xilano.
As arabinofuranosidades (ABF) são enzimas glicosil hidrolases capazes de remover as ramificações de arabinose, deixando livre o caminho para atuação das xilanases. Portanto, são importantes no sistema hidrolítico para degradar hemiceluloses como arabinoxilanos, arabinananas e arabinogalactanas, sendo essenciais em dietas ricas em milho – cenário comum na América Latina.
As ABFs pertencem a diferentes famílias de GH GH43, 51, 54, 62,… e são capazes de liberar arabinose de xiloses mono- ou dissubstituídas em oligo ou polissacarídeos (Figura 1, De La Mare et al., 2015). Além disso, a principal característica das ABFs é ter um pH ótimo de ação enzimática mais baixo do que o das endoxilanases. A consequência direta no trato digestivo é a ocorrência da ação de desramificação na parte superior (estômago), enquanto as endoxilanases atuam posteriormente ao longo do trato digestivo.