Simulações de QM/MM-TPS de transglicosilases líticas

Resumo

A biomassa lignocelulósica é a maior fonte de biopolímeros na Terra e possui potencial incomparável para produção de biocombustíveis, materiais e produtos químicos. Esses biopolímeros exibem resistência contra degradação térmica, química e enzimática (recalcitrância), o que está relacionado à arquitetura molecular e à natureza química desses. Compreender o mecanismo de ação das enzimas ativas em biomassa é, portanto, essencial para controlar e possibilitar o aumento de atividade contra recalcitrância por meio de engenharia de enzimas. Enquanto o mecanismo catalítico de muitas enzimas são relativamente entendidos, um grupo particular de enzimas relacionadas evolutivamente, que incluem glicosídeo hidrolases da família 45, expansinas e transglicosilases líticas (TLs), que compartilham o mesmo sítio catalítico, faltanto o resíduo esperado para atuar como base e, portanto, pode seguir uma rota catalítica (desconhecida até o momento) diferente das outras enzimas. Nós propomos usar simulações computacionais com método TPS-QM/MM ( do inglês, transition path sampling quantum mechanics/molecular mechanics) para estudar o mecanismo catalítico de TLs. O resultado contribuirá no desenvolvimento de novas enzimas, e ajudará no entendimento do mecanismo de outras enzimas ativas em carbohidratos da mesma classe. O projeto será desenvolvido no National Renewable Energy Laboratory (NREL), que possui um grupo computacional com enorme experiência na elucidação de mecanimos de enzimas ativas em lignocelulose, assim como toda a expertise necessária para aplicar simulações de TPS para desvendar o mecanismo de TLs. Nosso grupo na Unicamp tem colaborado com o NREL e o desenvolvimento deste projeto reforçará ainda mais os esforços para a compreensão dos mecanismos das enzimas no âmbito do Center of Computational Engineering & Sciences (CEPID, Proc. 2013/08293-7). (AU)