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Desenvolvimento de estratégias para aproveitamento de celulases através do bioprocessamento consolidado (CBP)

Resumo

Resíduos lignocelulósicos são uma fonte promissora de polissacarídeos que podem ser convertidos em uma variedade de compostos, que vão desde biocombustíveis até bioplásticos. A maior parte desses resíduos podem substituir produtos originados do petróleo, representando uma importante vantagem ambiental. Os materiais lignocelulósicos são teoricamente ilimitados, mais baratos e não competem com as culturas alimentares. No entanto, a principal limitação do seu uso é que a conversão desses materiais em açúcares mais simples geralmente requer enzimas celulolíticas, que ainda estão associadas a um alto custo de produção, o que é considerado um dos principais entraves na valorização econômica desse processo. O conceito de bioprocessamento consolidado (CBP) é uma abordagem promissora para a conversão econômica de biomassa vegetal em combustíveis e produtos químicos e é descrito como uma alternativa para a redução no consumo e custos de celulases. Esse conceito se baseia na utilização de microrganismos que podem hidrolisar as frações celulósica e hemicelulósica da biomassa pré-tratada e, simultaneamente, converter os açúcares monoméricos liberados em produtos úteis. As leveduras são os microrganismos de escolha no CBP, pois podem produzir altos rendimentos de biocombustíveis ou seus precursores moleculares. No entanto, as leveduras utilizadas não são capazes de produzir enzimas que degradam as biomassas de forma eficiente e nesse cenário a engenharia de leveduras, juntamente com a biologia sintética se destacam por permitirem a expressão de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas em leveduras fermentativas. Resultados das contínuas e recentes pesquisas no nosso Laboratório de Biotecnologia de Proteínas da FFCLRP (FAPESP: Processos 2014/10466-0, 2016/19095-0 e 2018/10296-8) apontam para a viabilidade do uso concomitante na hidrólise de biomassas de novas enzimas identificadas pelo nosso grupo de pesquisa. Com isso, a nossa proposta visa à expressão de enzimas celulolíticas em cepas de S. cerevisiae de interesse industrial, que poderão ser empregadas no Bioprocessamento consolidado. A edição genômica será realizada pelo sistema enzimático quimérico CRISPR/Cas, uma ferramenta muito poderosa que está revolucionando as abordagens de engenharia genética e ampliando o repertório de organismos geneticamente modificados (OGM), e por isso desperta o interesse não apenas da pesquisa básica, mas também da indústria biotecnológica. As cepas construídas serão aplicadas no Bioprocessamento consolidado, utilizando diferentes biomassas. Esta etapa do projeto será realizada em cooperação com a Dra. Lucília Domingues do "B. Factory group- Molecular Biotechnology, Bioreactors, Biofuels and Food research group" da Universidade do Minho (Braga, Portugal). Espera-se que os resultados permitam a implantação de tecnologias de segunda geração para a produção sustentável de bioetanol e derivados químicos, a partir de biomassas a um custo muito menor do que a tecnologia atual. (AU)

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