Dinâmica molecular em múltiplas escalas de glicosídeo hidrolases e substratos lignocelulósicos

Resumo

A biomassa lignocelulósica proveniente do bagaço da cana-de-açúcar e de outras matérias-primas é um material altamente promissor para a geração de biocombustíveis renováveis e ambientalmente positivos. A melhor opção para a conversão dessa biomassa em açúcares solúveis fermentáveis a etanol, em termos de rendimento e de vantagens ambientais, é a catálise enzimática. Mas esta também é a etapa mais cara do processo de obtenção de etanol de segunda geração devido à baixa eficiência e alto custo dos coquetéis enzimáticos atualmente disponíveis para este fim. Para tornar estes processos mais eficientes e economicamente viáveis, é preciso aprofundar nossa compreensão sobre a estrutura do material lignocelulósico e dos mecanismos de hidrólise celulolítica. Grande investimento em pesquisa tem sido empregado com esta finalidade e, como parte disso, este trabalho consiste na aplicação de ferramentas modernas de dinâmica molecular para o estudo da atuação de glicosídeo hidrolases da família GH5 em uma matriz celulósica. Serão utilizados modelos atomísticos e modelos com nível reduzido de detalhes (coarse-grained) de complexos enzima-celulose, buscando maior compreensão do papel de elementos estruturais globais comumente encontrados em celulases. O modelo coarse-grained, particularmente, permitirá que sejam feitas grandes modificações estruturais, como a retirada de um domínio de ligação de celulose, modificações no comprimento do linker polipeptídico ou no formato da fenda catalítica, para posterior análise de seus efeitos na ancoragem enzimática à matriz polimérica. Motivados em parte pelo Projeto Temático Fapesp/BIOEN (Proc. 2008/56255-9), do qual nosso grupo participa, bem como do Centro de Pesquisa CEPID em implantação no IQ/Unicamp sob a direção do Prof. Munir Skaf (Proc. 2013/08293-7), propomos o estudo computacional destas enzimas em estreita colaboração com grupos de biofísicos e biólogos moleculares que também participam do Projeto Temático, sendo a escolha das enzimas embasada em resultados experimentais e de dinâmica molecular já disponíveis neste grupo. (AU)