Bioprospecção de fungos filamentosos produtores de holoenzimas com aplicação em biorefinaria

• Processo: 10/52322-3
• Modalidade de apoio: 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 Celulase Holoenzimas Refinarias
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioprospeccao | Cellulases | Fungos | Ligninases | Residuos Agro-Industriais | Xilanases

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

(45)

(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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SCARCELLA, ANA SILVIA DE ALMEIDA; PASIN, THIAGO MACHADO; DE LUCAS, ROSYMAR COUTINHO; FERREIRA-NOZAWA, MONICA STROPA; DE OLIVEIRA, TASSIO BRITO; CONTATO, ALEX GRACA; GRANDIS, ADRIANA; BUCKERIDGE, MARCOS SILVEIRA; POLIZELI, MARIA DE LOURDES TEIXEIRA DE MORAES. Holocellulase production by filamentous fungi: potential in the hydrolysis of energy cane and other sugarcane varieties. BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, v. 13, n. 2, p. 12-pg., 2021-01-28. (19/13936-0, 10/52322-3, 18/07522-6, 14/50884-5)

DE LUCAS, ROSYMAR COUTINHO; DE OLIVEIRA, TASSIO BRITO; LIMA, MATHEUS SANITA; PASIN, THIAGO MACHADO; DE ALMEIDA SCARCELLA, ANA SILVIA; COSTA RIBEIRO, LILIANE FRAGA; CARVALHO, CAIO; DE LIMA DAMASIO, ANDRE RICARDO; BUCKERIDGE, MARCOS SILVEIRA; PRADE, ROLF ALEXANDER; et al. The profile secretion of Aspergillus clavatus: Different pre-treatments of sugarcane bagasse distinctly induces holocellulases for the lignocellulosic biomass conversion into sugar. RENEWABLE ENERGY, v. 165, p. 10-pg., 2021-03-01. (10/52322-3, 17/09000-4, 11/02169-7)

OLIVEIRA MONTEIRO, LUMMY MARIA; VICI, ANA CLAUDIA; PINHEIRO, MATHEUS PINTO; HEINEN, PAULO RICARDO; CAVALCANTE DE OLIVEIRA, ARTHUR HENRIQUE; WARD, RICHARD JOHN; PRADE, ROLF ALEXANDER; BUCKERIDGE, MARCOS S.; TEIXEIRA DE MORAES POLIZELI, MARIA DE LOURDES. A Highly Glucose Tolerant ss-Glucosidase from Malbranchea pulchella (MpBg3) Enables Cellulose Saccharification. SCIENTIFIC REPORTS, v. 10, n. 1, APR 24 2020. (10/52322-3, 08/57908-6, 14/50884-5)