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Investigação molecular de novas xilose isomerases para aplicação na fermentação de materiais lignocelulósicos

Processo: 18/02865-2
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de agosto de 2018
Situação:Interrompido
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
Pesquisador responsável:Leticia Maria Zanphorlin
Beneficiário:Renan Yuji Miyamoto
Instituição-sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (Brasil). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:15/26982-0 - Explorando novas estratégias para a despolimerização de polissacarídeos da parede celular vegetal: da estrutura, função e desenho racional de hidrolases glicosídicas às implicações biológicas e potenciais aplicações biotecnológicas, AP.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):21/09659-1 - Cascata enzimática para síntese de Vitamina B6 através de uma rota baseada em xilose, BE.EP.DD
Assunto(s):Biofísica   Enzimas   Xilose   Fermentação   Materiais lignocelulósicos

Resumo

Para tornar a produção do etanol de segunda geração economicamente viável, é de fundamental importância à utilização da fração hemicelulósica, composta por pentoses, principalmente D-xilose. A D-xilose, obtida após a sacarificação das estruturas hemicelulósicas, ainda é subaproveitada, principalmente decorrente da incapacidade das leveduras industriais (Saccharomyces cerevisiae) em metabolizar esse açúcar para a produção de etanol de segunda geração (E2G). Assim, uma estratégia para ampliar o uso da xilose por leveduras industriais seria a isomerização deste açúcar em xilulose por enzimas denominadas xilose isomerases (XylAs). Entretanto, a maior parte destas enzimas atuam em pHs e temperaturas ótimas incompatíveis com as condições fisiológicas da S. cerevisiae, além de apresentarem níveis de expressões bastante ineficientes. Tendo em vista esta problemática, o presente projeto visa a investigação de novos genes de xilose isomerases, que foram previamente selecionados por método in silico, para atuarem em processos fermentativos na presença da levedura S. cerevisiae. As XylAs serão expressas em cepas de E.coli e avaliadas utilizando uma abordagem multidisciplinar que contemplará ensaios de bioquímica, biofísica clássica, cristalização e determinação de estrutura terciária, além de fermentação simultânea ex-situ. Ao final do projeto, a XylA que mostrar-se mais eficiente e compatível com as condições fermentativas terá seus códons otimizados e transformados em S. cerevisiae. A levedura modificada (OGM) desenvolvida será avaliada frente a testes de fermentação com xilose e comparada aquela já utilizada industrialmente. (AU)

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
XAVIER GUILHERME, EDERSON PAULO; ZANPHORLIN, LETICIA MARIA; SOUSA, AMANDA SILVA; MIYAMOTO, RENAN YUJI; OLIVEIRA BRUZIQUESI, CARLOS GIOVANI; APARECIDA DE CARVALHO MESQUITA, BRUNA MARA; SOUSA SANTOS, SERGIO HENRIQUE; AGUIAR-OLIVEIRA, ELIZAMA; COTA, JUNIO. Simultaneous saccharification isomerization and Co-fermentation - SSICF: A new process concept for second-generation ethanol biorefineries combining immobilized recombinant enzymes and non-GMO Saccharomyces. RENEWABLE ENERGY, v. 182, p. 274-284, JAN 2022. Citações Web of Science: 0.
MIYAMOTO, RENAN YUJI; DE MELO, RICARDO RODRIGUES; DE MESQUITA SAMPAIO, ISABELLE LOBO; DE SOUSA, AMANDA SILVA; MORAIS, EDVALDO RODRIGO; SARGO, CINTIA REGINA; ZANPHORLIN, LETICIA MARIA. Paradigm shift in xylose isomerase usage: a novel scenario with distinct applications. CRITICAL REVIEWS IN BIOTECHNOLOGY, OCT 2021. Citações Web of Science: 0.
DE SOUSA, AMANDA S.; DE MELO, RICARDO R.; MIYAMOTO, RENAN Y.; MORAIS, MARIANA A. B.; ANDRADE, LILIANE P.; MILAN, NATALIA; DE AVILA, MAYARA C.; DE SOUZA, CLAUDIA M.; ADAO, REGINA C.; SCARPASSA, JOSIANE A.; VIEIRA, PLINIO S.; DOS SANTOS, V, LEANDRO; RAMOS, I, CARLOS H.; MURAKAMI, MARIO T.; ZANPHORLIN, LETICIA M. A rationally identified marine GH1 beta-glucosidase has distinguishing functional features for simultaneous saccharification and fermentation. BIOFUELS BIOPRODUCTS & BIOREFINING-BIOFPR, AUG 2020. Citações Web of Science: 0.

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