Investigação molecular de novas xilose isomerases para aplicação na fermentação de 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)