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Efeito da atividade pectinolítica de quimeras endopoligacturonase-CBMs na sacarificação de diferentes matérias-primas de biomassa

Processo: 19/26891-5
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
Vigência (Início): 29 de junho de 2020
Vigência (Término): 28 de outubro de 2020
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
Pesquisador responsável:Richard John Ward
Beneficiário:Sibeli de Carli
Supervisor no Exterior: Simon McQueen-Mason
Instituição-sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
Local de pesquisa : University of York, Inglaterra  
Vinculado à bolsa:17/13734-3 - Engenharia de uma endopoligalacturonase por inserção de diferentes CBMs (Carbohydrate Binding Modules): quimerogênese e efeito de proximidade, BP.DR
Assunto(s):Engenharia de proteínas   Biomassa   Biomassa lignocelulósica   Biocombustíveis   Módulos de ligação aos carboidratos   Quimera   Poligalacturonase

Resumo

A biomassa lignocelulósica é um recurso renovável prontamente disponível e abundante e é uma fonte adequada de matéria-prima para a produção de biocombustíveis. No entanto, a hidrólise enzimática de polissacarídeos de biomassa em açúcares fermentáveis é prejudicada devido à alta complexidade da matriz da parede celular da planta. Trabalhamos para melhorar a eficiência da degradação enzimática da biomassa lignocelulósica com estratégias de engenharia de proteínas para melhorar o desempenho catalítico das enzimas lignocelulolíticas envolvidas na hidrólise da parede celular da planta e usando as enzimas recombinantes modificadas para suplementar coquetéis comerciais. Durante o projeto de doutorado associado à presente proposta (FAPESP 2017/13734-3), demonstramos que a suplementação de um coquetel enzimático comercial com uma endopoligalacturonase (EndoPG) melhorou a sacarificação do bagaço de cana. Especificamente, estudos anteriores mostraram que a suplementação do coquetel comercial Celluclast 1.5L com um EndoPG recombinante aumentou a hidrólise do bagaço da cana em cerca de 10% às 24h. A EndoPG foi fusionada com vários módulos de ligação a carboidratos (CBMs) para promover a ligação a diferentes componentes da parede e melhorar a atividade. Para isso, geramos uma coleção de 14 quimeras EndoPG-CBMs e, como próximo passo, estamos interessados em avaliar os efeitos da suplementação de coquetel com essas quimeras EndoPG-CBMs em uma variedade de matérias-primas abundantes de biomassa (incluindo bagaço de cana, milho resíduos, palha de trigo e palha de arroz) após diferentes pré-tratamentos. Os efeitos da pectinase e das quimeras pectinase-CBM na sacarificação de biomassa e na liberação de monossacarídeos serão avaliados usando HPAEC em um formato semi-automatizado de 96 amostras e alto rendimento. As pectinases geralmente não incluem domínios CBM, e este projeto investigará os efeitos da fusão de CBMs em várias posições na estrutura da endopoligalacturonase na hidrólise de substratos complexos. Além da avaliação dos EndoPG-CBMs como suplementos para coquetéis comerciais, esses resultados também ajudarão a entender a organização espacial da pectina em relação a outros polissacarídeos na parede celular da planta. (AU)