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Structural and morphological aspects of the cell-wall degradation and its biopolymers

Grant number: 10/11135-6
Support Opportunities:Scholarships in Brazil - Post-Doctoral
Start date: September 01, 2010
End date: July 31, 2012
Field of knowledge:Biological Sciences - Biophysics - Molecular Biophysics
Principal Investigator:Igor Polikarpov
Grantee:Camila Alves de Rezende
Host Institution: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brazil
Associated research grant:08/56255-9 - Structure and function of enzymes and auxiliary proteins from Trichoderma, active in cell-wall hydrolysis, AP.BIOEN.TEM

Abstract

A parede celular vegetal, constituída principalmente de celulose, hemicelulose e lignina, é uma das mais abundantes fontes de energia renovável do planeta, cujo aproveitamento pode potencializar a produção mundial de biocombustíveis e de outros biomateriais. Atualmente, essa biomassa é apenas subutilizada e seu aproveitamento eficiente para a produção de bioenergia requer o fracionamento dos biopolímeros em açúcares fermentáveis. As paredes celulares, no entanto, evoluíram para prover sustentação e proteção aos vegetais, sendo extremamente resistentes a processos de decomposição. Diferentes estratégias têm sido utilizadas pra degradar os componentes da parede celular, utilizando agentes físicos e químicos (calor, ácidos, bases e diferentes solventes) e também agentes biológicos. No entanto, existem poucos estudos morfológicos e estruturais do processo de degradação. Na verdade, apesar da composição química da parede celular em diferentes tipos de plantas ser bem conhecida, informações sobre a organização estrutural dos componentes ainda são imprecisas e limitadas a um pequeno número de exemplos. Esse projeto tem como objetivo o estudo da morfologia dos principais biopolímeros que compõe a parede celular e também de paredes celulares completas, durante processos de degradação. Propõe-se o uso de microscopia de força atômica e de microscopia eletrônica de varredura, além de técnicas auxiliares de caracterização de polímeros. Diferentes processos de degradação físicos, químicos e enzimáticos serão empregados em amostras de celulose comercial e plantas de interesse para produção de bioetanol, especialmente cana de açúcar. Os resultados deverão contribuir para o aperfeiçoamento do modelo estrutural de paredes celulares nas espécies estudadas, e para a compreensão dos mecanismos de degradação. Assim, novas estratégias de degradação da biomassa lignocelulósica poderão ser sugeridas. (AU)

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Scientific publications (6)
(References retrieved automatically from Web of Science and SciELO through information on FAPESP grants and their corresponding numbers as mentioned in the publications by the authors)
LIMA, MARISA A.; LAVORENTE, GABRIELA B.; DA SILVA, HANA K. P.; BRAGATTO, JULIANO; REZENDE, CAMILA A.; BERNARDINELLI, OIGRES D.; DEAZEVEDO, EDUARDO R.; GOMEZ, LEONARDO D.; MCQUEEN-MASON, SIMON J.; LABATE, CARLOS A.; et al. Effects of pretreatment on morphology, chemical composition and enzymatic digestibility of eucalyptus bark: a potentially valuable source of fermentable sugars for biofuel production - part 1. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 6, . (10/11135-6, 08/56255-9, 10/08370-3, 10/52362-5, 09/18354-8)
ZHU, ZONGYUAN; REZENDE, CAMILA ALVES; SIMISTER, RACHAEL; MCQUEEN-MASON, SIMON J.; MACQUARRIE, DUNCAN J.; POLIKARPOV, IGOR; GOMEZ, LEONARDO D.. Efficient sugar production from sugarcane bagasse by microwave assisted acid and alkali pretreatment. BIOMASS & BIOENERGY, v. 93, p. 269-278, . (10/11135-6, 12/22119-7)
LIMA, MARISA A.; GOMEZ, LEONARDO D.; STEELE-KING, CLARE G.; SIMISTER, RACHAEL; BERNARDINELLI, OIGRES D.; CARVALHO, MARCELO A.; REZENDE, CAMILA A.; LABATE, CARLOS A.; DEAZEVEDO, EDUARDO R.; MCQUEEN-MASON, SIMON J.; et al. Evaluating the composition and processing potential of novel sources of Brazilian biomass for sustainable biorenewables production. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 7, . (10/11135-6, 08/56255-9, 10/08370-3, 10/52362-5, 09/18354-8)
TSUCHIDA, JEFFERSON ESQUINA; REZENDE, CAMILA ALVES; DE OLIVEIRA-SILVA, RODRIGO; LIMA, MARISA APARECIDA; D'EURYDICE, MARCEL NOGUEIRA; POLIKARPOV, IGOR; BONAGAMBA, TITO JOSE. Nuclear magnetic resonance investigation of water accessibility in cellulose of pretreated sugarcane bagasse. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 7, . (09/54880-6, 10/11135-6, 08/56255-9, 12/22119-7, 10/08370-3, 09/18354-8)
REZENDE, CAMILA ALVES; DE LIMA, MARISA APARECIDA; MAZIERO, PRISCILA; DEAZEVEDO, EDUARDO RIBEIRO; GARCIA, WANIUS; POLIKARPOV, IGOR. Chemical and morphological characterization of sugarcane bagasse submitted to a delignification process for enhanced enzymatic digestibility. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 4, p. 1-18, . (10/08370-3, 10/11135-6, 09/18354-8)
BERNARDINELLI, OIGRES DANIEL; LIMA, MARISA APARECIDA; REZENDE, CAMILA ALVES; POLIKARPOV, IGOR; DEAZEVEDO, EDUARDO RIBEIRO. Quantitative C-13 MultiCP solid-state NMR as a tool for evaluation of cellulose crystallinity index measured directly inside sugarcane biomass. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 8, . (10/11135-6, 08/56255-9, 10/08370-3, 10/52362-5, 09/18354-8)