Persozyme - enzimas personalizadas criadas por evolução dirigida para uso no biobranqueamento da polpa de celulose

• Processo: 07/51561-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2008
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2010
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Marcos Roberto Lourenzoni
• Beneficiário: Marcos Roberto Lourenzoni
• Empresa: Verdartis Desenvolvimento Biotecnológico Ltda. - ME
• Município: Ribeirão Preto
• Bolsa(s) vinculada(s): 09/18650-6 - Apoio técnico para o laboratório de Biologia Molecular e evolução dirigida, BP.TT; 08/09885-7 - Apoio técnico para o laboratório de biologia molecular e evolução dirigida, BP.TT; 08/04862-9 - Apoio técnico para o laboratório de fermentação e purificação de enzimas, BP.TT; 08/50115-0 - PersoZyme: enzimas personalizadas criadas por evolução dirigida para uso no biobranqueamento de celulose, BP.PIPE; 08/05147-1 - Operação do fermentador de bancada e produção de enzimas recombinantes., BP.TT
• Assunto(s): Tecnologia de celulose e papel Branqueamento Bioquímica industrial Biotecnologia Enzimas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioquimica Industrial | Biotecnologia | Branqueamento De Papel | Enzimas Industriais | Expressao Heterologia | Xilanase

Resumo

As enzimas têm desempenhado um papel central na biotecnologia e na indústria biofarmacêutica, sendo utilizadas em processos industriais para aumentar a especificidade e eficiência de processos, melhorar a pureza do produto e reduzir os gastos com compostos químicos e os impactos ambientais. Sabe-se que mais de 500 tipos de enzimas garantem 50 aplicações biotecnológicas, e estima-se que o mercado mundial de enzimas faturou, somente no ano de 2005, 3,7 bilhões de dólares. O maior segmento (com 65% do mercado) é composto de enzimas com aplicações nas indústrias de detergentes, processamento de amido, têxtil, couro, celulose e papel, cosméticos e de medicamentos. As xilanases são enzimas que têm sido usadas em muitas aplicações biotecnológicas, inclusive no biobranqueamento da celulose durante o processamento de madeira na indústria de papel e celulose. O Brasil ocupa a 7° posição no ranking mundial de produção de celulose, e as exportações deste produto atingiram US$ 3,4 bilhões no ano 2005. Devido a competição internacional intensa, as empresas atuando neste setor estão continuamente procurando alternativas para reduzir os gastos operacionais, e as xilanases têm se mostradas promissoras na busca de melhorias na eficiência da produção. Durante uma primeira etapa deste projeto, foi elaborado um protótipo de um sistema de engenharia de proteínas que permite a otimização das propriedades catalíticas de uma xilanase visando seu uso no processo de biobranqueamento da polpa de madeira. Este sistema utiliza um conjunto de técnicas inovadoras, que mimetiza no laboratório o processo de seleção natural Darwiniano, portanto tem sido denominada evolução dirigida. Este sistema pode adaptar a xilanase para uma função desejada, ou seja, as propriedades catalíticas da xilanase podem ser otimizadas para processos industriais específicos. O desenvolvimento de enzimas por evolução dirigida, personalizadas e adaptáveis aos processos vigentes de branqueamento de celulose, é um serviço denominado PersoZyme, e a xilanase, resultante deste processo é chamado LightZyme. A proposta atual tem como objetivo converter o protótipo PersoZyme em um sistema eficiente de produção de enzimas personalizadas, que será validado através da produção em escala piloto. Ao fim desta fase de desenvolvimento, o desafio de inserir esta tecnologia inovadora no mercado através de licenciamento da propriedade intelectual associada com o PersoZyme em parceria com empresas do setor de celulose e papel. Detalhes desta estratégia são melhores descritos no plano de negócio apresentado separadamente. As xilanases usadas no processo de branqueamento da polpa de madeira devem ser resistentes ao calor (termofílica), e demonstrar uma atividade catalítica ótima em pH elevado (alcalofílica). Rodadas sucessivas de evolução dirigida serão usadas para alcançar estas propriedades catalíticas. Em paralelo, as variantes de enzimas selecionadas serão produzidas usando uma quantidade suficiente para testes em escala piloto de branqueamento de celulose, a qual será executada no Laboratório de Celulose e Papel, no Departamento de Engenharia Florestal da Universidade Federal de Viçosa (UFV), Viçosa-MG. O objetivo principal da produção de xilanase é otimizar o meio de cultura para condições de fermentação do sistema de expressão, é também aperfeiçoar o processo de purificação da enzima bruta para uso na escala industrial. Procedimentos para o tratamento adequado dos efluentes do processo serão implementados. Enzimas são ferramentas moleculares com comprovada eficiência nos processos de produção industrial. O desenvolvimento e comercialização de enzimas por companhias estrangeiras reafirmam a aplicabilidade e a relevância desta tecnologia. O serviço PersoZyme será oferecido a um mercado estabelecido, no qual as empresas estão sob uma contínua pressão para manter a competitividade internacional. O cenário atual oferece oportunidades para a entrada de uma série de produtos específicos para o mercado, e o nosso desafio é conquistar um espaço inexplorado através do oferecimento de um serviço de desenvolvimento de um sistema que é inovador e com elevado grau tecnológico. (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)

DE OLIVEIRA, ARTHUR H. C.; FERREIRA, TATIANA L.; WARD, RICHARD J.. Reduced pH induces an inactive non-native conformation of the monomeric bothropstoxin-I (Lys49-PLA(2)). Toxicon, v. 54, n. 3, p. 373-378, SEP 1 2009. (07/06755-2, 07/51561-1)

Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa