Enzimas lignocelulolíticas de fungos filamentosos: identificação, purificação, caracterização, relação estrutura-função e potencial de aplicação biotecnológica

• Processo: 14/14415-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de outubro de 2014 - 30 de setembro de 2016
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: Rosa dos Prazeres Melo Furriel
• Beneficiário: Rosa dos Prazeres Melo Furriel
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: João Atílio Jorge ; Richard John Ward
• Assunto(s): Biotecnologia Biomassa lignocelulósica Hidrólise enzimática Enzimas lignocelulolíticas beta-Glucosidase
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: beta-glucosidase estimulada por glicose e xilose | celulases tolerantes a celobiose e glicose | Enzimas lignocelulolíticas | Enzimas tolerantes aos produtos | hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica | Relação estrutura-função e evolução dirigida | Enzimas de Interesse Biotecnológico

Resumo

Um dos pré-requisitos para a produção economicamente viável de etanol a partir da biomassa lignocelulósica é o desenvolvimento de processos eficientes e baratos de hidrólise enzimática de celulose e hemicelulose, bem como de pré-tratamentos suaves que melhorem a digestibilidade do material com mínimas perdas dos polissacarídeos. Outra tendência é o uso de altas concentrações iniciais de biomassa, o que reduz custos operacionais. As enzimas respondem por altas percentagens dos custos de hidrólise, pois é necessário usar altas cargas enzimáticas para obter rendimentos aceitáveis devido à inibição de celulases e xilanases pelos produtos, que se intensifica com o uso de altas concentrações iniciais de biomassa. As estratégias para melhorar a eficiência e diminuir os custos da hidrólise incluem: identificação de enzimas mais eficientes (em especial tolerantes aos produtos); melhoramento de enzimas por engenharia de proteínas; otimização da produção em meios de baixo custo e expressão heteróloga de enzimas eficientes; formulação de coquetéis enzimáticos eficientes; pré-tratamento com lacases para remoção e/ou redistribuição seletiva de lignina. Neste projeto serão realizados estudos de evolução dirigida de uma ²-glucosidase ativada por glicose e xilose de Humicola insolens RP86, expressa em E. coli em forma ativa por nosso grupo. Outros alvos são a clonagem, expressão heteróloga e caracterização de uma exo- e uma endocelulase tolerantes a celobiose e glicose de Scytalidium thermophilum CBS 619.91 e uma ß-glucosidase tolerante a glicose de Chaetomium thermophilum, recentemente identificadas por nosso grupo. O plano de trabalho inclui ainda: avaliação e otimização da produção de enzimas lignocelulolíticas por fungos mesófilos em meios de baixo custo; purificação, caracterização bioquímica e biofísica de enzimas com potencial de aplicação; seqüenciamento, clonagem e expressão heteróloga das enzimas de interesse. Os dados pretendidos contribuirão para o conhecimento da relação estrutura-função de celulases e ß-glucosidases estimuladas/tolerantes aos produtos, a identificação/desenvolvimento de novas enzimas com propriedades similares, o desenvolvimento de pré-tratamentos empregando lacases e ainda de coquetéis enzimáticos eficientes para a hidrólise da biomassa. (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)

RODRIGUES SILVA, JEAN CARLOS; SANTOS SALGADO, JOSE CARLOS; VICI, ANA CLAUDIA; WARD, RICHARD JOHN; TEIXEIRA MORAES POLIZELI, MARIA LOURDES; SOUZA GUIMARAES, LUIS HENRIQUE; MELO FURRIEL, ROSA PRAZERES; JORGE, JOAO ATILIO. A novel Trichoderma reesei mutant RP698 with enhanced cellulase production. Brazilian Journal of Microbiology, v. 51, n. 2, p. 537-545, JUN 2020. (14/14415-0, 08/58482-2, 08/53249-8)

MELEIRO, LUANA PARRAS; SANTOS SALGADO, JOSE CARLOS; MALDONADO, RAQUEL FONSECA; CARLI, SIBELI; BERALDO MORAES, LUIZ ALBERTO; WARD, RICHARD JOHN; JORGE, JOAO ATILIO; MELO FURRIEL, ROSA PRAZERES. Engineering the GH1 beta-glucosidase from Humicola insolens: Insights on the stimulation of activity by glucose and xylose. PLoS One, v. 12, n. 11, NOV 16 2017. (10/18850-2, 16/17582-0, 14/14415-0)

DE CARVALHO, DANIELLA ROMANO; CARLI, SIBELI; MELEIRO, LUANA PARRAS; ROSA, JOSE CESAR; CAVALCANTE DE OLIVEIRA, ARTHUR HENRIQUE; JORGE, JOAO ATILIO; MELO FURRIEL, ROSA PRAZERES. A halotolerant bifunctional beta-xylosidase/alpha-L-arabinofuranosidase from Colletotrichum graminicola: Purification and biochemical characterization. International Journal of Biological Macromolecules, v. 114, p. 741-750, JUL 15 2018. (17/13734-3, 14/14415-0, 16/17582-0)