Xilose isomerases (XIs) são enzimas que catalisam a isomerização de D-xilose a Dxilulose in vivo, sendo também capaz de isomerizar outros açucares, como Dglicose, D-ribose, L-arabinose, entre outros. A xilose isomerase de Piromyces sp. E2 (PirE2_XI) foi a primeira XI eucariótica eficientemente expressa em S. cerevisiae e segue como uma das enzimas mais utilizadas para a engenharia dessa levedura para a produção de etanol a partir de xilose. Dada sua importância para a engenharia metabólica de microrganismos, poucos estudos visaram à caracterização bioquímica dessa enzima, com diferentes trabalhos relatando parâmetros divergentes para esta enzima. Neste trabalho nós buscamos caracterizar os parâmetros bioquímicos de PirE2_XI contra três monossacarídeos diferentes, analisamos a termoestabilidade e possíveis novas funções para esta enzima. Realizamos a imobilização de PirE2_XI sobre um suporte ferromagnético e caracterizamos as propriedades cinéticas da enzima imobilizada contra xilose. A estrutura da enzima foi analisada por métodos biofísicos para verificar mudanças estruturais da enzima na presença ou ausência de substrato. Nossos resultados demonstram que PirE2_XI é uma enzima promíscua capaz de isomerizar D-xilose, D-glicose, D-ribose e L-arabinose em diferentes condições e termoestável a 30 e a 60 °C, com capacidade de epimerizar D-xilose. A enzima imobilizada manteve as mesmas propriedades bioquímicas da enzima livre e foi passível de ser reutilizada por 10 e 15 ciclos de reuso a 60 e 30 °C, respectivamente. Análise da estrutura da enzima mostra que a estrutura quaternária é alterada na presença de xilose. Este é o primeiro relato de epimerização por PirE2_XI, provendo um compreensivo estudo in vitro da especificidade de PirE2_XI, efeito de íons divalentes em sua atividade e da temperatura na atividade e estrutura da enzima.

Xylose isomerases (XIs) are enzymes responsible for the in vivo isomerization of Dxylose to D-xylulose, also capable of isomerizing D-glucose, D-ribose, L-arabinose among others. The xylose isomerase from Piromyces sp. E2 was the first eukaryotic XI efficiently expressed in Saccharomyces cerevisiae and is still one of the mostly used enzymes to engineer this yeast for ethanol production from D-xylose. Relatively little attention has been given to its biochemical characterization, with divergent catalytic parameters being reported. Here we have characterized the biochemical parameters of the xylose isomerase from Piromyces sp. E2 against three different substrates and analyzed its thermostability and possible new functions to this enzyme. We immobilized PirE2_XI on a ferromagnetic support and characterized the kinectic properties of the immobilized enzyme against D-xylose. The biophysical characterization of PirE2_XI identified structural changes upon substrate binding. Our results demonstrate that PirE2_XI is a promiscuous enzyme that isomerized Dxylose, D-glucose, D-ribose and L-arabinose under different condition, is thermostable at 30 and 60 °C and also epimerizes D-xylose to D-ribulose. The immobilized enzyme maintained the same biochemical properties as the free enzyme and was reused over 10 and 15 cycles of reuse at 60 and 30 °C, respectively. A structural analysis revealed PirE2_XI quaternary structure is altered in the presence of D-xylose. This is the first report of epimerase activity described for PirE2_XI providing a comprehensive in vitro study of substrate specificity, effect of metal ions and temperature on enzyme activity.