Projeto colaborativo em biocatálise redox: foco em peroxigenases e além

• Processo: 24/09456-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
• Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Pesquisador responsável: Leticia Maria Zanphorlin
• Beneficiário: Leticia Maria Zanphorlin
• Pesquisador Responsável no exterior: Frank Hollmann
• Instituição Parceira no exterior: Delft University of Technology (TU Delft), Holanda
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 24/01393-0 - Mecanismos de (régio)-quimioseletividade de ferro-enzimas que catalisam a descarboxilação não canônica de ácidos graxos na biossíntese de hidrocarbonetos, AP.R
• Assunto(s): Descarboxilação Técnicas de fotoativação Biocatálise
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cascata enzimática | descarboxilação | epóxidos | fotoativação | biocatalise

Resumo

Construir uma economia de base biológica é um dos principais desafios da sociedade no século XXI, a fim de mitigar as alterações climáticas e diminuir a nossa dependência dos recursos fósseis para a produção de energia, materiais e produtos químicos. Entre as muitas abordagens propostas, as tecnologias baseadas na conversão biológica de resíduos agrícolas e industriais são uma solução promissora para a fabricação de diversos compostos e produtos de valor agregado. A biotecnologia industrial oferece um enorme potencial de crescimento econômico, podendo impactar uma vasta gama de setores industriais. Nesse sentido, a Dra. Zanphorlin do LNBR/CNPEM e o Dr. Hollmann da TU Delft, juntamente com seus respectivos grupos de pesquisa, vem dedicando esforços significativos para descobrir, compreender e aplicar oxidorredutases, como as monoxigenases e peroxigenases. Essas enzimas desempenham um papel crucial na catalise da oxifuncionalização de ligações C - H, C - C ou C = C não ativadas, levando à geração de moléculas com especificidades drop-in ou servindo como precursores para uma gama diversificada de produtos. Essas reações abrem caminhos para a síntese de vários compostos com aplicações em múltiplas indústrias, destacando ainda mais a importância destas enzimas na biocatálise. Nesse sentido, esse referido projeto colaborativo visa utilizar as enzimas desenvolvidas pelos dois grupos para construir cascatas enzimáticas, possibilitando a produção de epóxidos. Os epóxidos são uma classe valiosa de compostos nas indústrias farmacêutica e de fragrâncias, sendo encontrados, por exemplo, em compostos medicinais como o carfilzomibe (um agente anticancerígeno) e a troleandomicina (um antibiótico macrólido). A reatividade dos epóxidos com vários tipos de nucleófilos os tornam intermediários químicos versáteis. A cascata enzimática aqui proposta utilizará como "matéria-prima" os alcenos produzidos por uma peroxigenase P450 robusta e altamente eficiente descoberta (PNAS, 2023) pelo LNBR/CNPEM. Ao longo deste projeto, cascatas enzimáticas serão avaliadas através de experimentos in silico para entender os aspectos termodinâmicos e estabelecer parâmetros iniciais de funcionamento in vitro. Também pretendemos realizar missões presenciais ao longo de um ano, facilitando o intercâmbio de pesquisadores para discutir resultados e traçar estratégias para o desenvolvimento de um projeto futuro. Esta colaboração entre CNPEM/LNBR e TU Delft traz inúmeros benefícios. Em primeiro lugar, estabelece uma nova interação científica que poderá estender-se a outros projetos e envolver pesquisadores de ambas as instituições. Além disso, os estudantes de cada grupo também podem estarão envolvidos, incorporando assim novos conhecimentos. Em uma perspectiva mais ampla, este projeto tem o potencial de contribuir para uma sociedade mais sustentável por meio do desenvolvimento de novas tecnologias de base biológica para a substituição do petróleo. Através desta iniciativa, pretendemos avançar no campo da biocatálise e abrir caminho para soluções mais ecológicas e economicamente viáveis. (AU)