Oxidação enzimática do bagaço de cana-de-açúcar: descoberta, caracterização e aplicação de novas enzimas oxidativas de carboidratos, voltadas para o desenvolvimento de um cell factory mais eficiente

Resumo

A biomassa lignocelulósica é uma fonte abundante de polissacarídeos que podem ser utilizados como matéria-prima renovável para a produção de biocombustíveis e outros compostos. A conversão destes polissacarídeos em açúcares fermentescíveis por via enzimática ainda é um processo lento e de alto custo, portanto, um processo rápido e eficiente ainda está para ser descoberto. Até pouco tempo atrás, os preparos comerciais disponíveis disponibilizavam em seu repertório, enzimas que dispunham do mecanismo ácido-base para hidrolisar os componentes da lignocelulose, as quais não são eficientes para quebrar a celulose cristalina e a lignina. Recentemente foram descobertas enzimas que apresentam mecanismos oxidativos, as quais funcionam como enzimas auxiliares, agindo diretamente sobre a celulose cristalina, denominadas LPMOs. Estas enzimas passaram a ser adicionadas aos coquetéis disponíveis, melhorando a sua performance. Ao analisar o secretoma dos fungos termofílicos Aspergillus niveus e Myceliophthora thermophila, verificamos que estes microrganismos dispõem de mecanismos diferentes (hidrolítico e oxidativo respectivamente), para degradar a lignocelulose. Quando os extratos enzimáticos das duas espécies foram misturados, a atividade enzimática testada em bagaço de cana foi aumentada em mais de cinco vezes. Portanto, esta proposta visará 1) descobrir novas proteínas oxidativas, aceptoras de elétrons, obtidas do fungo termofílico M. thermophila, que participem em combinação com os mecanismos ácido-base na degradação da biomassa lignocelulósica, seguida pela caracterização bioquímica e estrutural; 2) Desenvolver um sistema de expressão multigênico para A. nidulans e ou A. niveus a partir de BioBricks pré-definidos usando o método de Assembly de Gibson; 3) combinar as ações sinérgicas oxidativas e hidrolíticas de dois microrganismos em uma única célula com características termofílicas e estudar os efeitos desta complementação durante o curso de degradação da biomassa lignocelulósica. (AU)