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Bioprospecção de fungos filamentosos produtores de holoenzimas com aplicação em biorefinaria

Processo: 10/52322-3
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOTA - Regular
Vigência: 01 de março de 2011 - 28 de fevereiro de 2014
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Bioquímica de Microorganismos
Convênio/Acordo: CNPq - SISBIOTA-Brasil
Pesquisador responsável:Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli
Beneficiário:Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli
Instituição-sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
Assunto(s):Fungos  Endo-1,4-beta-xilanases  Bioprospecção  Celulase  Holoenzimas  Refinarias 

Resumo

A demanda mundial por processos otimizados na transformação de biomassa em produtos diversificados e de maior valor agregado, tem resultado no uso de enzimas em diversos processos industriais. Os fungos filamentosos são microrganismos particularmente interessantes visto que a demanda por enzimas de uso industrial, principalmente aquelas com origem microbiana, é crescente devido a sua aplicação em uma enorme variedade de processos biotecnológicos. Reações mediadas por enzimas são alternativas eficazes a métodos químicos, geralmente poluentes. Os catalisadores têm grande utilização em diversas áreas, como indústrias de alimentos, farmacêuticas, de detergentes, papeleiras, ração animal, têxteis e cosméticas e na produção de biocombustível, o etanol. Como parâmetro de aplicação tecnológica, uma enzima somente possui valor comercial se houver demanda ou apresentar propriedades de acordo com os requerimentos técnicos e econômicos do processo em escala industrial. Para obter uma viabilidade econômica e comercial da produção de celulases e hemicelulases é necessário identificar e isolar fungos filamentosos com grande potencial lignocelulolítico. A utilização de processos biotecnológicos alternativos, como a biocatálise industrial, têm um papel fundamental na implementação de tecnologias sustentáveis, contribuindo para a redução dos problemas de poluição ambiental, além de trazer outros benefícios processuais. A utilização de enzimas é atrativa para propósitos industriais devido à sua alta especificidade e eficiência no processo enzimático, visto que a catalise biológica leva à transformação de reagentes comparativamente não tóxicos em produtos relativamente puros sob condições amenas, tendo como consequência uma redução nos custos do processo. A expansão da biocatálise é particularmente relevante para o Brasil, pois o País necessita inserir-se de forma representativa como usuário de tecnologia enzimática; esta tecnologia concilia o desenvolvimento tecnológico com a utilização de matéria prima renovável e a preservação ambiental. O melo ambiente brasileiro representa um ativo de valor incalculável e que contribui decisivamente para a representatividade brasileira no cenário internacional. O avanço da tecnologia enzimática no Brasil é favorecido pela enorme quantidade e variedade de matérias-primas renováveis passíveis de serem transformadas, por via enzimática, em produtos úteis e de maior valor agregado. Nos dias atuais, muito vem sendo discutido sobre os métodos ou as formas de localizar, avaliar e explorar sistemática e legalmente a diversidade de vida existente em determinados biomas, com o objetivo principal da busca de recursos genéticos e bioquímicos para fins biotecnológicos - a bioprospecção. De encontro a esta temática, vem a perspectiva de desenvolvimento sustentável de blocombustível - o etanol de segunda geração - gerado a partir de palhas e bagaço de cana de açúcar, resíduos agrícolas/agroindustrial que são utilizados atualmente para produção de energia, ração animal, etc. É também de conhecimento comum que a quantidade de resíduos gerados devido as novas políticas governamentais de implementação de usinas sucro-alcooleiras excede os limites de consumo e leva à contaminação ambiental. Pensando na extensão territorial nacional e na concepção de que o Brasil é um país onde o setor agrícola é muito importante, é inevitável que uma grande quantidade de resíduos seja gerada anualmente. Dentro do contexto descrito acima, a proposta deste projeto está estruturada no estudo de fungos filamentosos com potencial produção de enzimas com aplicação em biorefinaria, como celulases, ligninases, xilanases e ligninases através da formação de uma Rede Nacional de Fungos Filamentosos, isolados a partir de diferentes biomas, e que se destacam na produção de enzimas lignocelulotíticas. Essa Rede compatibiliza estudos de bioprospecção, meio ambiente e novas políticas governamentais de tecnologia funcional e de inovação enzimática, sendo formada através da interação multidisciplinar e interinstitucional. Estando a proposta fundamentada no desenvolvimento de uma bateria de técnicas microbiológicas, bioquímicas e de biologia molecular, contando com algumas metodologias inovadoras, como (a) formação de uma biblioteca de DNA ambiental contendo apenas as sequências codificadoras das proteínas; (b) imobilização de exoglucanases, xilanases e arabinofuranosidases em -suportes químicos desenvolvidos no Consejo Superior de Investigacciónes Científicas, Madri, Espanha; (c) utilização de licores obtidos por auto-hidrólise de resíduos agroindustriais, técnica padronizada na Universidade do Minho, Portugal, e que vem sendo otimizada pelos pesquisadores do Instituto de Tecnologia e Pesquisa, em Sergipe; (d) detoxificação do bagaço de cana de açúcar submetido a explosão à vapor, por lacases, para geração de etanol de segunda geração; (e) o grupo da Coordenadora conta ainda com a colaboração de pesquisadores de Oklahoma State University, USA, com a expressão heteróloga de fungos prospectados na natureza, facilitando os processos de purificação de celulases e xilanases e aumentando a expressão enzimática, a integração por intermédio de trocas de informações via contato pessoal, em reuniões específicas ou mesmo via consolidação de artigos científicos, torna-se um meio. (AU)

Publicações científicas (29)
(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)
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ALMEIDA, PAULA ZAGHETTO; MESSIAS, JOSANA MARIA; PEREIRA, MARITA GIMENEZ; PINHEIRO, VANESSA ELISA; OLIVEIRA MONTEIRO, LUMMY MARIA; HEINEN, PAULO RICARDO; CARDOSO, GEORGE CUNHA; JORGE, JOAO ATILIO; TEIXEIRA DE MORAES POLIZELI, MARIA DE LOURDES. Mixture design of starchy substrates hydrolysis by an immobilized glucoamylase from Aspergillus brasiliensis. BIOCATALYSIS AND BIOTRANSFORMATION, v. 36, n. 5, p. 389-395, 2018. Citações Web of Science: 1.
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HEINEN, P. R.; PEREIRA, M. G.; RECHIA, C. G. V.; ALMEIDA, P. Z.; MONTEIRO, L. M. O.; PASIN, T. M.; MESSIAS, J. M.; CEREIA, M.; KADOWAKI, M. K.; JORGE, J. A.; POLIZELI, M. L. T. M. Immobilized endo-xylanase of Aspergillus tamarii Kita: an interesting biological tool for production of xylooligosaccharides at high temperatures. Process Biochemistry, v. 53, p. 145-152, FEB 2017. Citações Web of Science: 7.
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DE ALMEIDA, PAULA ZAGHETTO; PEREIRA, MARITA GIMENEZ; DE CARVALHO, CAIO CESAR; HEINEN, PAULO RICARDO; ZIOTTI, LUCIANA SOBRANI; MESSIAS, JOSANA MARIA; JORGE, JOAO ATILIO; TEIXEIRA DE MORAES POLIZELI, MARIA DE LOURDES. Bioprospection and characterization of the amylolytic activity by filamentous fungi from Brazilian Atlantic Forest. Biota Neotropica, v. 17, n. 3 2017. Citações Web of Science: 4.
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DAMASIO, ANDRE R. L.; RIBEIRO, LILIANE F. C.; RIBEIRO, LUCAS F.; FURTADO, GILVAN P.; SEGATO, FERNANDO; ALMEIDA, FAUSTO B. R.; CRIVELLARI, AUGUSTO C.; BUCKERIDGE, MARCOS S.; SOUZA, TATIANA A. C. B.; MURAKAMI, MARIO T.; WARD, RICHARD J.; PRADE, ROLF A.; POLIZELI, MARIA L. T. M. Functional characterization and oligomerization of a recombinant xyloglucan-specific endo-beta-1,4-glucanase (GH12) from Aspergillus niveus. BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-PROTEINS AND PROTEOMICS, v. 1824, n. 3, p. 461-467, MAR 2012. Citações Web of Science: 24.
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