Structural and functional studies of enzymes that participate in complex carbohydrates synthesis and degradation

• Grant number: 17/20706-6
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Technical Training Program - Technical Training
• Start date: October 01, 2017
• End date: January 31, 2019
• Field of knowledge: Biological Sciences - Biophysics - Molecular Biophysics
• Principal Investigator: Igor Polikarpov
• Grantee: Regiane Priscila Ratti Sartori
• Host Institution: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brazil
• Associated research grant: 15/13684-0 - Structural and functional studies of enzymes that participate in complex carbohydrates synthesis and degradation, AP.TEM

Abstract

Os carboidratos, como mono- e oligossacarídeos, polissacarídeos e glicoconjugados, desempenham papéis extremamente importantes em todas as formas de vida, participando em interações patógeno-hospedeiro, transdução de sinais, inflamação, tráfego intracelular e diferenciação. Além disso, os carboidratos correspondem a cerca de três quartos da biomassa renovável das plantas (~135 bilhões de toneladas/ano) cujas paredes celulares e açúcares de reserva representam uma fonte renovável de energia e materiais "verdes". Entretanto, a diversidade dos carboidratos e a complexidade da parede celular vegetal tornam a disponibilização enzimática de açúcares simples para produção de biocombustíveis e produtos químicos "verdes" uma tarefa difícil. A nossa atual compreensão de síntese e degradação enzimática de carboidratos complexos no contexto de parede celular está no mínimo incompleta. Estima-se que atualmente menos de 3,8% de enzimas e proteínas auxiliares envolvidas na síntese e degradação de carboidratos estão caracterizadas bioquimicamente e menos de 0,42% estão caracterizadas estruturalmente (Lombard et al., Nucl. Acids Res. (2014) 42: D490-D495). Portanto, neste projeto propomos um estudo estrutural e funcional das enzimas com potencial de depolimerização e síntese de polissacarídeos, visando uma melhor compreensão da sua especificidade e dos mecanismos de ação no contexto da parede celular e sobre carboidratos isolados. Os resultados deste estudo vão trazer conhecimentos básicos em relação da ação enzimática sobre biopolímeros e podem ser importantes para aplicações biotecnológicas como a hidrólise enzimática de materiais lignocelulósicos e transformação de carboidratos em compostos químicos "verdes" e biocombustíveis, entre outras.