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

Processo: 19/08855-1
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de agosto de 2019 - 31 de janeiro de 2022
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
Pesquisador responsável:Leticia Maria Zanphorlin
Beneficiário:Leticia Maria Zanphorlin
Instituição-sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (Brasil). Campinas , SP, Brasil
Pesq. associados: Thomas Michael Makris ; Wesley Cardoso Generoso
Assunto(s):Biotecnologia  Biocombustíveis  Enzimas 

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)

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
LEAL MOTTA, MARIA LORENZA; FERREIRA FILHO, JAIRE ALVES; DE MELO, RICARDO RODRIGUES; ZANPHORLIN, LETICIA MARIA; DOS SANTOS, CLELTON APARECIDO; DE SOUZA, ANETE PEREIRA. A novel fungal metal-dependent alpha-l-arabinofuranosidase of family 54 glycoside hydrolase shows expanded substrate specificity. SCIENTIFIC REPORTS, v. 11, n. 1 MAY 26 2021. Citações Web of Science: 0.
DE SOUSA, AMANDA S.; DE MELO, RICARDO R.; MIYAMOTO, RENAN Y.; MORAIS, MARIANA A. B.; ANDRADE, LILIANE P.; MILAN, NATALIA; DE AVILA, MAYARA C.; DE SOUZA, CLAUDIA M.; ADAO, REGINA C.; SCARPASSA, JOSIANE A.; VIEIRA, PLINIO S.; DOS SANTOS, V, LEANDRO; RAMOS, I, CARLOS H.; MURAKAMI, MARIO T.; ZANPHORLIN, LETICIA M. A rationally identified marine GH1 beta-glucosidase has distinguishing functional features for simultaneous saccharification and fermentation. BIOFUELS BIOPRODUCTS & BIOREFINING-BIOFPR, AUG 2020. Citações Web of Science: 0.
RADE, LETICIA L.; DA SILVA, MELQUE N. P.; VIEIRA, PLINIO S.; MILAN, NATALIA; DE SOUZA, CLAUDIA M.; DE MELO, RICARDO R.; KLEIN, BRUNO C.; BONOMI, ANTONIO; DE CASTRO, HEIZIR F.; MURAKAMI, MARIO T.; ZANPHORLIN, LETICIA M. A Novel Fungal Lipase With Methanol Tolerance and Preference for Macaw Palm Oil. FRONTIERS IN BIOENGINEERING AND BIOTECHNOLOGY, v. 8, MAY 6 2020. Citações Web of Science: 1.

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