Investigação da arquitetura de polissacarídeos na parede celular de plantas de diferentes matérias-primas lignocelulósicas

Resumo

A biomassa lignocelulósica, uma abundante matéria-prima renovável presente no mundo todo, apresenta um grande potencial como fonte de carbono renovável tanto para a produção de biocombustíveis como na biorefinaria. Uma hidrólise enzimática efetiva da biomassa lignocelulósica em açúcares monoméricos é, no entanto, ainda dificultada devido à complexidade e heterogeneidade estrutural dos substratos lignocelulósicos. A natureza refratária da parede celular de plantas é consequência da estrutura dos polissacarídeos que resistem ao ataque enzimático. Um grande desafio para a produção de biocombustíveis de baixo custo e outros produtos é a melhoria na eficiência da hidrólise enzimática dos polissacarídeos da parede celular de plantas em açúcares fermentescíveis. Para alcançar esta eficiência, um melhor conhecimento tanto da composição como o arranjo estrutural de diferentes biomassas lignocelulósicas ainda é necessário para o desenvolvimento de novas enzimas com funções catalíticas otimizadas. Nós estamos, portanto, interessados em desvendar a arquitetura dos polissacarídeos na parede celular de diferentes matérias-primas renováveis. O laboratório de Bioquímica e Biofísica de Proteínas da USP de Ribeirão Preto fez uso de avançados métodos de engenharia de proteína e biologia sintética para desenvolver uma matriz polipeptídica alongada e rígida, baseada em uma estrutura do tipo beta-prisma, que permite a fusão de múltiplos domínios catalíticos nos vértices do prisma. Desde então, estamos trabalhando na criação de uma biblioteca de biocatalisadores onde glicosil hidrolases (beta-1,4-xilanase e/ou beta-1,3-1,4-glucanase) encontram-se fusionadas nesta matriz de tal modo que os domínios catalíticos estão separados por uma variedade de distância física e em várias orientações relativas definidas. No presente projeto, nós propomos utilizar esta biblioteca de biocatalisadores para acessar como a distância e orientação entre os domínios catalíticos influenciam o perfil dos oligossacarídeos liberados da hidrólise e, consequentemente, sondar a arquitetura destes polissacarídeos na parede celular de bagaço de cana-de-açúcar, milho e Miscanthus. Para este propósito, pretendemos utilizar um novo método de alta eficiência e agilidade (DNA sequencer-Assisted Saccharide analysis in High throughput - DASH) e software (DASHboard), que foi recentemente desenvolvido pelo grupo do Professor Dupree da Universidade de Cambridge (Reino Unido). O método DASH utiliza eletroforese capilar (em um aparelho de sequenciamento de DNA) para determinar o perfil de oligossacarídeos marcados derivados da hidrólise enzimática da parede celular de plantas. (AU)