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

• Processo: 21/06679-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Apoio a Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Vigência: 01 de abril de 2022 - 31 de março de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Pesquisador responsável: Fernando Segato
• Beneficiário: Fernando Segato
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Adriane Maria Ferreira Milagres ; Gabriela Leila Berto ; Igor Polikarpov ; Leandro Cristante de Oliveira ; Michael A. Marletta ; Sam Hay
• Vinculado ao auxílio: 14/18714-2 - Oxidação enzimática do bagaço de cana-de-açúcar: descoberta, caracterização e aplicação de novas enzimas oxidativas de carboidratos, voltadas para o desenvolvimento de um cell factory mais eficiente, AP.BIOEN.JP
• Auxílios(s) vinculado(s): 22/00539-6 - Análises computacionais e utilização de ferramentas de biologia sintética para elucidar os mecanismos de interação e transporte de elétrons entre CDH e LPMO, AP.R SPRINT; 22/04227-9 - EMU concedido no processo 2021/06679-1: Dionex ICS600 Capillary HPIC system, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/07449-8 - 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, BP.PD; 24/10678-9 - Oxidação enzimática do bagaço de cana-de-açúcar: explorando ferramentas de biologia molecular para o desenvolvimento de uma cell factory mais eficientes, BP.MS; 23/08824-4 - 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, BP.PD; + mais bolsas vinculadas 22/14376-1 - Análise funcional de regiões desordenadas associadas a enzimas líticas de polissacarídeos (LPMO): Caracterização bioquímica e interação com a enzima celobiose desidrogenase (CDH), BP.IC; 22/09945-7 - Avaliação de sítios de interação na celobiohidrolase recombinante Cel7D de Phanerochaete chrysosporium com compostos fenólicos de baixo peso molecular, BP.IC; 22/04713-0 - Explorando a interação entre as monooxigenases líticas de polissacarídeos e celobiose desidrogenase como seu agente redox, BP.DD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Enzimologia Oxidação enzimática Bagaço de cana-de-açúcar Celobiose Oxirredutases Oxigenases de função mista RNA interferente pequeno Mono-oxigenases líticas de polissacarídeos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Auxiliary Activity Enzymes | Cellobiose dehydrogenase | Genetic modification of fungal cell factories | Lytic polysaccharide monooxygenase | siRNA | Sugarcane bagasse | Enzymology

Resumo

Lignocelulose é fonte abundante de polissacarídeos que podem ser explorados como matéria-prima renovável para a produção de biocombustíveis e outros compostos de interesse. A conversão da lignocelulose em suas unidades é um processo lento e de alto custo, portanto, vários esforços ainda são necessários para que se torne um processo viável. Recentemente, os coquetéis enzimáticos disponibilizavam em sua composição, enzimas hidrolíticas que agiam nos componentes da lignocelulose, as quais não agem de maneira eficiente nas regiões cristalinas da celulose cristalina e na lignina. Nos últimos anos foram descritas proteínas oxidativas que exercem o papel de enzimas auxiliares, agindo diretamente sobre a celulose cristalina sendo estas denominadas como LPMOs. Estas enzimas passaram a ser adicionadas aos coquetéis disponíveis, melhorando a sua performance e tem sido alvo de diferentes estudos relacionados a seu modo de ação e de interação com o substrato e com doadores de elétrons, entre estes, a enzima CDH. Ao analisar a sequência de aminoácidos de LPMOs de diferentes fungos filamentosos, foram encontradas regiões extras a até então estrutura descrita. Análises da interação de CDHs com estas LPMOs por molecular docking apontou estas regiões como região de ancoragem para a via de transferência de elétrons. Uma vez que seguimos desenvolvendo um fungo filamentoso para a produção de enzimas, a atual proposta visará 1) entender o mecanismo de acoplamento entre CDH e LPMO, assim como descrever a via de transferência de elétrons para o cobre do sítio-ativo; 2) utilizar um sistema de RNAi multiplex para melhorar a produção de proteínas em fungo filamentoso; 3) inserir as proteínas sinteticamente modificadas a partir da análises computacionais prévias em nosso sistema de expressão de modo a melhorar a sacarificação da biomassa, assim como, propor o uso destas em biosensores. (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)

VELASCO, JOSMAN; SEPULCHRO, ANA GABRIELA V.; HIGASI, PAULA M. R.; PELLEGRINI, VANESSA O. A.; CANNELLA, DAVID; DE OLIVEIRA, LEANDRO CRISTANTE; POLIKARPOV, IGOR; SEGATO, FERNANDO. Light Boosts the Activity of Novel LPMO from Aspergillus fumigatus Leading to Oxidative Cleavage of Cellulose and Hemicellulose. ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, v. 10, n. 50, p. 16-pg., 2022-12-08. (19/22284-7, 18/22300-0, 19/01165-0, 21/06679-1, 14/18714-2, 15/13684-0)

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)

BERTO, GABRIELA L.; MATTOS, BRUNO D.; VELASCO, JOSMAN; ZHAO, BIN; SEGATO, FERNANDO; ROJAS, ORLANDO J.; ARANTES, VALDEIR. Endoglucanase effects on energy consumption in the mechanical fibrillation of cellulose fibers into nanocelluloses. International Journal of Biological Macromolecules, v. 243, p. 9-pg., 2023-06-13. (15/02862-5, 19/22284-7, 21/07023-2, 21/06679-1)