Análises computacionais e utilização de ferramentas de biologia sintética para elucidar os mecanismos de interação e transporte de elétrons entre CDH e LPMO

• Processo: 22/00539-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2024
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Acordo de Cooperação: University of Manchester
• Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Pesquisador responsável: Fernando Segato
• Beneficiário: Fernando Segato
• Pesquisador Responsável no exterior: Sam Hay
• Instituição Parceira no exterior: University of Manchester, Inglaterra
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/06679-1 - Oxidação enzimática do bagaço de cana-de-açúcar II: explorando a interação entre CDHs e LPMOs visando o desenvolvimento de enzimas mais eficientes para inserção em um cell factory geneticamente modificado, AP.BIOEN.JP2
• Assunto(s): Enzimologia Mono-oxigenases líticas de polissacarídeos Bagaço de cana-de-açúcar Celobiose Oxirredução Biologia estrutural Biologia computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioinformatics | Cellobiose dehydrogenase | electron transfer | Lytic polysaccharide monooxygenase | Structural Biology | Sugarcane bagasse | Enzimologia

Resumo

Recentemente, enzimas com mecanismos oxidativos atuando diretamente na celulose cristalina foram descritas como LPMOs. Desde então, essas enzimas vêm sendo adicionadas aos coquetéis comerciais potencializando seu desempenho, tornando estas enzimas o foco de diversos estudos envolvendo o seu modo de ação, interação com o substrato e doadores de elétrons, incluindo a enzima CDH. Através da análise da sequência de aminoácidos de LPMOs de diferentes fungos filamentosos foi encontrada uma região extra nas estruturas descritas até o momento. Análises computacionais anteriormente realizadas, envolvendo a interação entre CDHs e LPMOs evidenciaram que essas regiões extras podem servir como local de ancoragem para a enzima CDH, dando acesso a via de transferência de elétrons. Este projeto combinará o talento de dois pesquisadores, Dr. Sam Hay da Universidade de Manchester e Dr. Fernando Segato da Universidade de São Paulo, para estudar o mecanismo de acoplamento entre CDH e LPMO, bem como descrever a via de transferência de elétrons para o átomo de cobre no sítio ativo da enzima LPMO utilizando abordagens de biologia computacional e sintética. Os dados gerados nas análises computacionais pelo grupo do Prof. Hay serão utilizados para a construção de proteínas sinteticamente modificadas. As enzimas mutantes com potencial melhorado serão inseridas no sistema de expressão desenvolvido anteriormente pelo grupo do Prof. Segato Lab para melhorar a sacarificação da biomassa. Cada investigador principal (Pi) e pós-doc visitará a instituição do outro duas vezes. No primeiro ano, serão realizados os principais experimentos de laboratório e no segundo ano, cada Pi e pós-doc treinará o outro grupo em sua área de especialização. (AU)

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)

BARRIOS-GUTIERREZ, SOLANGE GRACE; VELEZ-MERCADO, MARTHA INES; ORTEGA, JULIA RODRIGUES; LIMA, AWANA DA SILVA; SARAIVA, ANA LUIZA DA ROCHA FORTES; BERTO, GABRIELA LEILA; SEGATO, FERNANDO. Oxidative Machinery of basidiomycetes as potential enhancers in lignocellulosic biorefineries: A lytic polysaccharide monooxygenases approach. Bioresource Technology, v. 386, p. 11-pg., 2023-10-01. (22/00539-6, 22/04227-9, 14/18714-2, 19/22284-7, 22/04713-0, 21/06679-1)