Desenvolvimento de uma biblioteca de enzimas a partir de metagenoma de solo

Resumo

Nosso trabalho de pesquisa está incluído na subdivisão de pesquisa BIOEN-FAPESP - Biomassa para Energia, dentro do tópico que toca a prospecção e caracterização de enzimas para produção de biocombustíveis. Nosso objetivo principal é a caracterização de novas atividades catalíticas prospectadas a partir de uma biodiversidade microbiana ainda muito pouco explorada, mas com potencial para descoberta de novas proteínas envolvidas na conversão de biomassa vegetal. A disponibilidade de uma coleção de enzimas, purificadas e específicas, produzidas por sistema heterólogo de expressão gênica pode contribuir na área conversão da biomassa e biocombustíveis, não apenas para o desenvolvimento de coquetéis enzimáticos otimizados para produção de bioetanol, mas também, como uma ferramenta analítica para entender a intricada arquitetura dos polissacarídeos da parede celular de plantas. Através de estratégias de metagenômica, nosso estudo busca desenvolver uma coleção de proteínas, que incluem as diversas atividades enzimáticas envolvidas na bioconversão da biomassa vegetal: endo e exo-celulases, b-glucosidase, endo e exo-xylanases, b-xylosidases, arabinofuranosidases, feruloil esterases, acetil/xilano esterases, mananases, glucuronidases, arabinanases, laminarases e xiloglucanases. Um foco de interesse neste projeto, que também agrega valor inovador a este trabalho de pesquisa, está em nosso objetivo de desenvolver estudos funcionais detalhados para caracterização de enzimas. Neste sentido, estamos desenvolvendo abordagens analíticas para avaliar a especificidade a diferentes substratos e para desvendar o modo de ação das enzimas. Entre as metodologias utilizadas incluem a avaliação da atividade enzimática contra uma coleção de polissacarídeos e compostos químicos e análises por eleforese capilar. Pretendemos com isso esmiuçar tanto a afinidade por polissacarídeos, como o modo de ação das enzimas prospectadas neste estudo. Nosso interesse é oferecer a comunidade científica um conjunto ferramentas específicas para estudos de fisiologia vegetal e de engenharia de bioprocessos. Além disso, todo este detalhamento quanto ao entendimento de uma determinada atividade enzimática, também visa alocar uma dada enzima no seu principal potencial e aplicação biotecnológica. Outro ponto de interesse em nosso estudo toca o desenvolvimento da tecnologia de expressão de proteínas recombinante em fungos filamentosos. A importância econômica dos fungos em biotecnologia industrial é patente, que inclui a produção de antibióticos, ácidos orgânicos, enzimas, processamento de alimentos, entre outros. Porém os fungos filamentosos, via de regra, não estão entre os microrganismos de escolha para produção de proteínas heterólogas, apesar de apresentarem uma maquinaria celular incomparável para produção e secreção de enzimas, capaz de produzir a elevados títulos, utilizando como substrato subprodutos agrícolas ou mesmo dejetos indústrias. (AU)