Estudo das interações entre módulos de ligação ao carboidrato e carboidratos

Resumo

Nos últimos anos, devido expansão da demanda por energia, dependência da sociedade por combustíveis fósseis e limitação destas fontes e poluição ambiental, os biocombustíveis tem atraído grande interesse por se apresentarem como uma fonte alternativa e renovável de energia. Entretanto, a sua produção a partir de biomassa ainda é considerada uma tecnologia cara e de baixa eficiência. Neste contexto, os módulos de ligação a carboidratos (CBMs) vêm ganhando cada vez mais espaço neste campo. CBMs são módulos proteícos capazes de orientar os módulos catalíticos de polissacaridases (enzimas que quebram polissacarídeos) para o substrato. O estudo destes módulos torna-se então essencial para a produção de quimeras com domínios catalíticos com a finalidade de tornar o processo de degradação da biomassa para produção de combustíveis mais eficiente e barato. O estudo da metagenômica também tem sido de extrema importância para a identificação de novos biocatalisadores. Atualmente, 99% dos microrganismos não são passiveis de serem cultivados em laboratório. Restou a pesquisadores recorrem, portanto, à análise em larga escala do DNA de amostras (ou ambientes de interesse) sem a necessidade de cultivo e com a aplicação de bioinformática para determinar ou predizer a função de genes codificados pelo DNA extraído do ambiente. Durante o Pós-doutorado, nós estudamos cinco CBMs diferentes, dois derivados de um screening funcional de metagenômica de solo de canavial, e três de uma análise do banco de dados CAZy. Até o momento, a estrutura tridimensional de três desses CBMS foram resolvidas. Todos mostraram um enovelamento típico de CBMs, entretanto nenhum mostrou alta similaridade com nenhuma estrutura de CBM depositada no PDB. O CBM_E1 não tem similaridade com nenhuma família de CBM já descrita no banco de dados CAZy, sugerindo que ele pertença a uma nova família de CBM. CBM64 aparentemente forma um dímero, mostrado por DLS (Dynamic light Scattering) e em experimentos de RMN. A estrutura tridimensional do CBM08 também foi resolvida e seu sitío de ligação é composto por resíduos de triptofano, tirosina e fenilalanina, diferentemente dos outros CBMs que frequentemente tem apenas resíduos de triptofano interagindo com o ligante. A caracterização funcional destes CBMs, com estrutura resolvida ou não, é de extrema importância para entender a quais carboidratos essas proteínas se ligam preferencialmente e como essa interação impacta nos módulos catalíticos ligados a essas famílias de CBMs. O objetivo deste BEPE é entender a função desses novos CBMs, descobertos na minha pesquisa de pós-doutorado, na degradação de carboidratos. Um entendimento mais profundo da função destes CBMs irá permitir o desenvolvimento de novos biocatalisadores com atividade robusta para degradação de biomassa e portanto, auxiliando na produção de biocombustíveis de baixo custo a partir de matéria-prima lignocelulósica.