Utilização de dados (meta)genômicos e consórcios microbianos para criação de coquetel enzimático para produção de metabólitos de interesse industrial através de biorrefinaria da biomassa lignocelulósica

Resumo

A microbiota é uma fonte abundante de genes de aplicação industrial. Em quarenta anos de trabalho, reunimos uma coleção de diversos genomas, metagenomas e consórcios. Dentre estes dados, temos metagenomas de solos florestais, solos de cultivo de cana-de-açúcar e eucaliptos, rúmen, torta de filtro, e ecossistemas em diferentes estágios de recuperação de atividade de mineração (Sabará, MG); genomas sequenciados como os das bactérias Chitinophaga sp. CB10, Mesorhizobium J5 e Thermomonospora sp. CIT 1; além dos consórcios bacterianos de solos contaminados com óleo diesel e de cultivo de cana-de-açúcar. Este último é capaz de se desenvolver de forma efetiva em meio de cultura contendo apenas bagaço de cana-de-açúcar como fonte de carbono, causando diminuições significativas nos teores de celulose, hemicelulose e lignina, bem como desestruturação parcial da microestrutura planar e compacta do bagaço, com presença de fissuras e descamações após cinco dias de cultivo, o que pode ser útil como forma de pre-tratamento de biomassa. Diante disto, propomos estudos visando a produção de coquetéis enzimáticos para obtenção de produtos biotecnológicos como açúcares fermentescíveis e açúcares raros como tagatose e xilitol, e derivados fenólicos a partir de lignocelulose. Sob este enfoque, um coquetel inicial de três enzimas capazes de sacarificar bagaço será utilizado como ponto de partida para otimização destes processos de interesse através de combinação com diferentes enzimas e engenharia de arquitetura de cavidade e sítio ativo. Este "pre"-coquetel contém uma endoglucanase potencialmente processiva proveniente da CB10, e uma lacase ácida de amplo espectro de temperatura e uma beta-glicosidase estimulada pelo seu produto (glicose) e tolerante a etanol (ambas de metagenoma de solo de eucalipto). Aliado a isto, propomos a caracterização da rede metabólica do consórcio de solo de cana-de-açúcar, contribuindo para identificação de vias biotecnológicas de biorrefinaria da biomassa. (AU)