Valorização bacteriana da lignina kraft para produção de PHA através do sequenciamento metagenômico da comunidade microbiana pulp-ligcon

Resumo

A proposta do projeto de douotorado desenvolverá um processo sustentável para a produção de polihidroxialcanoatos (PHA) a partir da lignina kraft (Suzano Papel e Celulose). Este processo biotecnológico visa a integração com a indústria de celulose e papel em um contexto de biorrefinaria. Para o sucesso desta pesquisa serão utilizados sólidos conhecimentos de Microbiologia Aplicada e Conversão de Biomassa Lignocelulósica gerados no Departamento de Biotecnologia Industrial da Escola de Engenharia de Lorena - USP. A maioria das linhas de pesquisa tradicionais do departamento aproveita as frações de celulose e hemicelulose para a produção de diferentes bioprodutos a partir de leveduras e fungos. No entanto, o presente estudo será o primeiro de seu tipo para a conversão biológica de lignina kraft usando bactérias selvagens isoladas para produção de PHA. Consequentemente, ajudará a consolidar uma nova linha de pesquisa no departamento. O PHA compreende um grupo de poliésteres naturalmente biodegradáveis que são sintetizados por microrganismos, principais bactérias, como Pseudomonas putida, Ralstonia eutropha, Pandoraea sp., Cupriavidus basilensis, entre outros. Esta molécula abre as portas para um futuro sustentável na produção de bioplásticos e substituição do plástico sintético. Portanto, o projeto contempla a coleta de amostras de lignina kraft e a avaliação de diferentes condições de tratamento para despolimerizar e recuperar os fragmentos de lignina. Todas as amostras de lignina antes e após os tratamentos serão caracterizadas físico-quimicamente por métodos adequados. Concomitantemente, será desenvolvido um consórcio microbiano polpa-ligcon com alta atividade para degradação de lignina kraft. A partir desta comunidade microbiana, a triagem de alto rendimento de novos degradadores de lignina bacteriana será realizada usando atividades de enzimas de degradação de lignina. Posteriormente, cada cepa bacteriana isolada será identificada através da região ribossomal 16S. Em relação à análise metagenômica, o conteúdo global de DNA no consórcio bacteriano será estudado para predição de modelos genéticos, genomas bacterianos e vias metabólicas envolvidas na degradação da lignina. Com base nesses resultados, serão identificadas as vias metabólicas para a conversão da lignina kraft em PHA. Assim, a clonagem e expressão dos genes em Escherichia coli BL21 envolvidos na produção fermentativa de PHA serão adotadas como estratégia. Espera-se que as descobertas científicas contribuam significativamente para a diversificação de bioprodutos da indústria de celulose e papel para uso de lignina kraft, tendo o PHA como coproduto de alto valor agregado dentro de uma biorrefinaria. (AU)