Novos mecanismos de P450: uma estratégia enzimática para a produção de hidrocarbonetos renováveis

Resumo

Pesquisadores do mundo inteiro impulsionados por uma real preocupação ambiental devido à aumentos nos níveis atmosféricos de CO2 e também de temperaturas globais, vêm se esforçando na tentativa de criar plataformas avançadas para a produção de biocombustíveis renováveis e sustentáveis. Os biocombustíveis drop-in são constituídos de biohidrocarbonetos (ou hidrocarbonetos renováveis), formados por cadeias médias e longas de alcenos/alcanos, os quais apresentam composições químicas e características físicas semelhantes aos combustíveis convencionais de petróleo. Essas propriedades garantem o compartilhamento da infraestrutura já utilizada na distribuição da gasolina, diesel e combustível de aviação e compatibilidade com os atuais motores dos veículos de transporte rodoviário, marítimo e aéreo. Entretanto, o maior desafio para a produção de drop-in a partir de biomassas vegetais é a presença de intermediários oxigenados, uma vez que, o oxigênio presente na estrutura química do biocombustível pode danificar peças e motores dos veículos. Atualmente, a desoxigenação ocorre via processos termoquímicos baseados no uso de hidrogenação (grande quantidade de H2), altas temperaturas e metais pesados. Esses processos são agressivos ao meio ambiente, o que se faz necessário estudos de rotas biológicas mais brandas que cause menos dano ambiental. Com isso, a identificação e o completo entendimento de enzimas capazes de produzir alcanos/alcenos se tornam cada vez mais fundamentais, como foi recentemente enfatizado em uma publicação na Science - "Enzymes make light work of hydrocarbon production" (Scrutton, 2017). Nos últimos anos, a descarboxilase/peroxigenase denominada OleTJE pertencente à família 152 da superclasse P450 ganhou grande notoriedade das comunidades científica e industrial devido ao fato de apresentar uma propriedade única que é remover o oxigênio do ácido graxo de cadeia longa (C12-C20), produzindo como produto, 1-alceno. No entanto, ainda pouco se conhece sobre a mecanística funcional/molecular das peroxigenases, visto que poucas enzimas dessa família foram reportadas até o momento. Diante do exposto, esse projeto de pesquisa propõe descobrir e explorar novas peroxigenases P450 que são funcionalmente ativas na descarboxilação de ácidos graxos. Com o referido projeto, pretendemos entender e elucidar os principais componentes responsáveis por favorecer a reação de descarboxilação para a formação de alcenos. Para isso, será utilizado uma combinação de métodos estruturais, espectroscópicos, bioquímicos e de bioinformática que já são extensivamente utilizados em nosso grupo de pesquisa. Pelo menos no nosso conhecimento, nosso grupo será um dos pioneiros na elucidação dessa nova família de P450 e com isso poderemos contribuir para aumentar o arsenal de descarboxilases além de gerar conhecimento inédito e extremamente relevante para a área de biotecnologia industrial. (AU)