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Estudos do comportamento funcional e estrutural de enzimas evolutivamente especializadas na degradação de biomassa vegetal com potenciais aplicações biotecnológicas

Processo: 13/13309-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de outubro de 2013 - 31 de março de 2016
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
Pesquisador responsável:Mário Tyago Murakami
Beneficiário:Mário Tyago Murakami
Instituição-sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (Brasil). Campinas , SP, Brasil
Pesq. associados:Camila Ramos dos Santos
Auxílios(s) vinculado(s):14/07135-1 - EMU concedido no processo 2013/13309-0 - aquisição do sistema de eletroforese capilar com detector de fluorescência - Beckman Coulter, AP.EMU
Assunto(s):Degradação de biomassa  Catálise  Lignocelulose  Glicosídeo hidrolases  Feruloil esterases 

Resumo

Fundamentação e justificativa científica - As hidrolases glicosídicas e as feruloil esterases possuem diversas aplicações industriais e, mais recentemente, tem atraído enorme interesse devido à sua importância para a utilização da biomassa lignocelulósica, a maior fonte de recurso renovável da face da Terra, para produção de biocombustíveis. Porém, os altos custos envolvendo rotas enzimáticas tem limitado economicamente a produção de etanol celulósico, devido principalmente à baixa performance, inibição ao produto e estabilidade das enzimas em condições típicas na indústria. Dessa forma, a prospecção de novas enzimas evolutivamente lapidadas para a degradação de biomassa vegetal e o conhecimento aprofundado das bases moleculares de seus modos de ação, seletividade e estabilidade representam uma etapa imprescindível para o desenvolvimento de biocatalisadores mais robustos e eficientes. Assim, neste projeto temos como alvos enzimas inéditas que apresentam grande potencial para a "digestão" de material lignocelulósico, pois são oriundas de fontes microbianas relacionadas ao rúmen bovino e patogenicidade em plantas. Os dados gerados subsidiarão estudos relacionados as diversas aplicações biotecnológicas e o redesenho racional visando alterações na extremofilicidade (temperatura, pH), modos de operação e desempenho catalítico. Além disso, tais resultados serão de suma importância para o melhor entendimento da biologia dessa superfamília de enzimas que constituem as hidrolases glicosídicas (GHs), com mais de 132 famílias descritas, que participam de inúmeros eventos biológicos como desenvolvimento de plantas, remodelagem de parede celular, homeostase celular, entre outros. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Workshop on Second Generation Bioethanol 2013: Enzymatic Hydrolysis 

Publicações científicas (12)
(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)
DOS SANTOS, CAMILA RAMOS; DE GIUSEPPE, PRISCILA OLIVEIRA; MOREIRA DE SOUZA, FLAVIO HENRIQUE; ZANPHORLIN, LETICIA MARIA; DOMINGUES, MARIANE NORONHA; SIQUEIRA PIROLLA, RENAN AUGUSTO; HONORATO, RODRIGO VARGAS; COSTA TONOLI, CELISA CALDANA; BUENO DE MORAIS, MARIANA ABRAHAO; DE MATOS MARTINS, VANESA PEIXOTO; FONSECA, LUCAS MIRANDA; BUCHLI, FERNANDA; LOPES DE OLIVEIRA, PAULO SERGIO; GOZZO, FABIO CESAR; MURAKAMI, MARIO TYAGO. The mechanism by which a distinguishing arabinofuranosidase can cope with internal di-substitutions in arabinoxylans. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 11, AUG 11 2018. Citações Web of Science: 2.
RUIZ, DIEGO M.; TUROWSKI, VALERIA R.; MURAKAMI, MARIO T. Effects of the linker region on the structure and function of modular GH5 cellulases. SCIENTIFIC REPORTS, v. 6, JUN 23 2016. Citações Web of Science: 18.
ZANPHORLIN, LETICIA MARIA; DE GIUSEPPE, PRISCILA OLIVEIRA; HONORATO, RODRIGO VARGAS; COSTA TONOLI, CELISA CALDANA; FATTORI, JULIANA; CRESPIM, ELAINE; LOPES DE OLIVEIRA, PAULO SERGIO; RULLER, ROBERTO; MURAKAMI, MARIO TYAGO. Oligomerization as a strategy for cold adaptation: Structure and dynamics of the GH1 beta-glucosidase from Exiguobacterium antarcticum B7. SCIENTIFIC REPORTS, v. 6, MAR 31 2016. Citações Web of Science: 24.
SANTOS, CLELTON A.; ZANPHORLIN, LET-CIA M.; CRUCELLO, ALINE; TONOLI, CELISA C. C.; RULLER, ROBERTO; HORTA, MARIA A. C.; MURAKAMI, MARIO T.; DE SOUZA, ANETE PEREIRA. Crystal structure and biochemical characterization of the recombinant ThBgl, a GH1 beta-glucosidase overexpressed in Trichoderma harzianum under biomass degradation conditions. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 9, MAR 22 2016. Citações Web of Science: 11.
CRESPIM, ELAINE; ZANPHORLIN, LETICIA M.; DE SOUZA, FLAVIO H. M.; DIOGO, JOSE A.; GAZOLLA, ALEX C.; MACHADO, CARLA B.; FIGUEIREDO, FERNANDA; SOUSA, AMANDA S.; NOBREGA, FELIPE; PELLIZARI, VIVIAN H.; MURAKAMI, MARIO T.; RULLER, ROBERTO. A novel cold-adapted and glucose-tolerant GH1 beta-glucosidase from Exiguobacterium antarcticum B7. International Journal of Biological Macromolecules, v. 82, p. 375-380, JAN 2016. Citações Web of Science: 19.
DIOGO, JOSE ALBERTO; ZANPHORLIN, LETICIA MARIA; SATO, HELIA HARUMI; MURAKAMI, MARIO TYAGO; RULLER, ROBERTO. Molecular cloning, overexpression, purification and crystallographic analysis of a GH43-xylosidase from Bacillus licheniformis. ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION F-STRUCTURAL BIOLOGY COMMUNICATIONS, v. 71, n. 8, p. 962-965, AUG 2015. Citações Web of Science: 1.
FURTADO, GILVAN P.; SANTOS, CAMILA R.; CORDEIRO, ROSA L.; RIBEIRO, LUCAS F.; DE MORAES, LUIZ A. B.; DAMASIO, ANDR R. L.; POLIZELI, MARIA DE LOURDES T. M.; LOURENZONI, MARCOS R.; MURAKAMI, MARIO T.; WARD, RICHARD J. Enhanced xyloglucan-specific endo-beta-1,4-glucanase efficiency in an engineered CBM44-XegA chimera. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 99, n. 12, p. 5095-5107, JUN 2015. Citações Web of Science: 10.
DOS SANTOS, CAMILA RAMOS; CORDEIRO, ROSA LORIZOLLA; WONG, DOMINIC W. S.; MURAKAMI, MARIO TYAGO. Structural Basis for Xyloglucan Specificity and alpha-D-Xylp(1 -> 6)-D-Glcp Recognition at the-1 Subsite within the GH5 Family. BIOCHEMISTRY, v. 54, n. 10, p. 1930-1942, MAR 17 2015. Citações Web of Science: 9.
SANTOS, CAMILA RAMOS; HOFFMAM, ZAIRA BRUNA; DE MATOS MARTINS, VANESA PEIXOTO; ZANPHORLIN, LETICIA MARIA; DE PAULA ASSIS, LEANDRO HENRIQUE; HONORATO, RODRIGO VARGAS; LOPES DE OLIVEIRA, PAULO SERGIO; RULLER, ROBERTO; MURAKAMI, MARIO TYAGO. Molecular Mechanisms Associated with Xylan Degradation by Xanthomonas Plant Pathogens. Journal of Biological Chemistry, v. 289, n. 46, p. 32186-32200, NOV 14 2014. Citações Web of Science: 24.
DE GIUSEPPE, PRISCILA OLIVEIRA; CAMPOS BRASIL SOUZA, TATIANA DE ARRUDA; MOREIRA SOUZA, FLAVIO HENRIQUE; ZANPHORLIN, LETICIA MARIA; MACHADO, CARLA BOTELHO; WARD, RICHARD JOHN; JORGE, JOAO ATILIO; MELO FURRIEL, ROSA DOS PRAZERES; MURAKAMI, MARIO TYAGO. Structural basis for glucose tolerance in GH1 beta-glucosidases. ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-BIOLOGICAL CRYSTALLOGRAPHY, v. 70, n. 6, p. 1631-1639, JUN 2014. Citações Web of Science: 57.
SANTOS, CAMILA R.; POLO, CARLA C.; COSTA, MARIA C. M. F.; NASCIMENTO, ANDREY F. Z.; MEZA, ANDREIA N.; COTA, JUNIO; HOFFMAM, ZAIRA B.; HONORATO, RODRIGO V.; OLIVEIRA, PAULO S. L.; GOLDMAN, GUSTAVO H.; GILBERT, HARRY J.; PRADE, ROLF A.; RULLER, ROBERTO; SQUINA, FABIO M.; WONG, DOMINIC W. S.; MURAKAMI, MARIO T. Mechanistic Strategies for Catalysis Adopted by Evolutionary Distinct Family 43 Arabinanases. Journal of Biological Chemistry, v. 289, n. 11, p. 7362-7373, MAR 14 2014. Citações Web of Science: 13.
ALVAREZ, THABATA M.; PAIVA, JOICE H.; RUIZ, DIEGO M.; CAIRO, JOAO PAULO L. F.; PEREIRA, ISABELA O.; PAIXAO, DOUGLAS A. A.; DE ALMEIDA, RODRIGO F.; TONOLI, CELISA C. C.; RULLER, ROBERTO; SANTOS, CAMILA R.; SQUINA, FABIO M.; MURAKAMI, MARIO T. Structure and Function of a Novel Cellulase 5 from Sugarcane Soil Metagenome. PLoS One, v. 8, n. 12 DEC 17 2013. Citações Web of Science: 23.

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