Enzimas lignocelulolíticas de fungos filamentosos: identificação, purificação, caracterização, relação estrutura-função e potencial de aplicação biotecnológica

Resumo

Um dos pré-requisitos para a produção economicamente viável de etanol a partir da biomassa lignocelulósica é o desenvolvimento de processos eficientes e baratos de hidrólise enzimática de celulose e hemicelulose, bem como de pré-tratamentos suaves que melhorem a digestibilidade do material com mínimas perdas dos polissacarídeos. Outra tendência é o uso de altas concentrações iniciais de biomassa, o que reduz custos operacionais. As enzimas respondem por altas percentagens dos custos de hidrólise, pois é necessário usar altas cargas enzimáticas para obter rendimentos aceitáveis devido à inibição de celulases e xilanases pelos produtos, que se intensifica com o uso de altas concentrações iniciais de biomassa. As estratégias para melhorar a eficiência e diminuir os custos da hidrólise incluem: identificação de enzimas mais eficientes (em especial tolerantes aos produtos); melhoramento de enzimas por engenharia de proteínas; otimização da produção em meios de baixo custo e expressão heteróloga de enzimas eficientes; formulação de coquetéis enzimáticos eficientes; pré-tratamento com lacases para remoção e/ou redistribuição seletiva de lignina. Neste projeto serão realizados estudos de evolução dirigida de uma ²-glucosidase ativada por glicose e xilose de Humicola insolens RP86, expressa em E. coli em forma ativa por nosso grupo. Outros alvos são a clonagem, expressão heteróloga e caracterização de uma exo- e uma endocelulase tolerantes a celobiose e glicose de Scytalidium thermophilum CBS 619.91 e uma ß-glucosidase tolerante a glicose de Chaetomium thermophilum, recentemente identificadas por nosso grupo. O plano de trabalho inclui ainda: avaliação e otimização da produção de enzimas lignocelulolíticas por fungos mesófilos em meios de baixo custo; purificação, caracterização bioquímica e biofísica de enzimas com potencial de aplicação; seqüenciamento, clonagem e expressão heteróloga das enzimas de interesse. Os dados pretendidos contribuirão para o conhecimento da relação estrutura-função de celulases e ß-glucosidases estimuladas/tolerantes aos produtos, a identificação/desenvolvimento de novas enzimas com propriedades similares, o desenvolvimento de pré-tratamentos empregando lacases e ainda de coquetéis enzimáticos eficientes para a hidrólise da biomassa. (AU)