Estudo funcional e estrutural de uma celulase celulossomal de fungo anaeróbio e sua interação doquerina-escafoldina

Resumo

A biomassa lignocelulósica é a fonte renovável de carbono mais abundante no planeta com várias aplicações biotecnológicas, incluindo a conversão da celulose em etanol. O celulossoma é um complexo modular multi-enzimático com alta massa molecular presente em microrganismos anaeróbios e que apresenta uma elevada eficiência na degradação da celulose. Como comparativo, o celulossoma da bactéria anaeróbia Clostridium thermocellum apresenta umas das maiores taxas de degradação com eficiência dezenas de vezes mais elevada na degradação da celulose cristalina quando comparado ao sistema celulolítico do fungo do gênero Trichoderma. Similarmente a bactéria C. thermocellum, as enzimas de fungos anaeróbios que degradam a parede celular vegetal são organizadas em celulossomas com alta massa molecular. Em contraste com os celulossomas bacterianos, os celulossomas fúngicos ainda são muito menos estudados e caracterizados. Mesmo após toda a pesquisa desenvolvida, atualmente um processo efetivo empregando celulossomas ainda não é comercialmente viável. Portanto, mais estudos fazem-se necessários para compreender melhor o mecanismo de montagem e de ação dos celulossomas, especialmente os celulossomas de fungos anaeróbios. Com esse intuito, nesse projeto de pesquisa, nós propomos estudar uma celulase celulossomal identificada no genoma do fungo anaeróbio Piromyces finnis e sua interação com escafoldinas do mesmo fungo. A sequência de uma celulase da família GH5 e de duas escafoldinas de P. finnis foram clonadas em vetores de expressão bacteriano. A celulase de P. finnis é composta de um domínio catalítico GH5 associado a um domínio CBM1 através de um módulo doquerina, e apresentou expressão promissora em células de E. coli. Esforços serão direcionados na iniciativa de construção de mini-celulossomas de P. finnis, baseado na expressão recombinante de duas diferentes escafoldinas e avaliação da interação das mesmas com a GH5 modular (interação doquerina-escafoldina). A estrutura tridimensional da celulase modular e a formação de complexos com escafoldinas serão analisadas por técnicas físicas como espectroscopia de dicroísmo circular, espalhamento dinâmico de luz a ângulo variável, espalhamento de raios-X a baixos ângulos, cristalografia de proteínas e crio-microscopia eletrônica. Os resultados oriundos dessa pesquisa devem fornecer informações originais e inovadoras sobre a estrutura molecular, organização e funcionamento de complexos celulossomais de fungos anaeróbios. (AU)