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Análise transcricional do fungo Aspergillus fumigatus quando crescido em bagaço de cana-de-açúcar

Processo: 14/10466-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
Vigência: 01 de novembro de 2014 - 31 de outubro de 2016
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Bioquímica de Microorganismos
Pesquisador responsável:Taisa Magnani Dinamarco
Beneficiário:Taisa Magnani Dinamarco
Instituição-sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
Assunto(s):Bagaços  Bagaço de cana-de-açúcar  Análise de sequência de RNA  Transcriptoma  Aspergillus fumigatus  Enzimas hidrolíticas 

Resumo

Atualmente, o Brasil produz mais de 25 bilhões de litros de etanol por ano a partir da cana-de-açúcar, o que representa aproximadamente 33% de toda produção mundial, destacando-o em um importante papel na futura demanda deste combustível. Para manter estes índices, são necessários investimentos compatíveis para geração de novas tecnologias na conversão da cana-de-açúcar para etanol. Atualmente, a produção de etanol ocorre a partir de tecnologias de primeira geração que utilizam a sacarose da cana-de-açúcar como fonte energética. Cerca de um terço da energia da planta é usada para a produção de etanol e açúcar, enquanto que o restante permanece no campo na forma de bagaço e palha, produzindo o maior resíduo da agroindústria brasileira. A grande quantidade de bagaço gerado, a fácil disponibilidade e o baixo custo estimulam os estudos para a produção de etanol, podendo o Brasil se tornar uma grande potência no desenvolvimento de etanol de segunda geração. Biocombustíveis de segunda geração podem ser produzidos a partir dos açúcares liberados da parede celular dos resíduos de origem vegetal, como o bagaço de cana-de-açúcar. A biomassa da cana-de-açúcar é constituída de material lignocelulósico, principalmente celulose, hemicelulose, que são polissacarídeos de açúcares de alta energia e que podem ser convertidos a etanol. No entanto, a associação entre a celulose, hemicelulose e pectina impõem grandes dificuldades para recuperar os açúcares constituintes sob a forma de monômeros com elevado grau de pureza. Devido à essa característica recalcitrante do bagaço, um grande desafio na produção de combustíveis de segunda geração é a conversão de substratos lignocelulósicos em açúcares fermentáveis. Com isso se tornam necessários pré-tratamentos mecânico ou químico eficazes, que visam destruir a estrutura celular do bagaço, para posterior hidrólise enzimática. Na natureza, os fungos e bactérias desempenham uma importante função na degradação da biomassa de plantas, pois secretam diferentes enzimas específicas para os polissacarídeos constituintes. Muitas destas enzimas são estudadas, caracterizadas e catalogadas no banco de dados CAZy, sendo as mais abundantes da classe das glicosil hidrolases (GH) e carboidrato esterases (CE). No entanto, pouco ainda é conhecido sobre a resposta dos fungos aos diferentes materiais lignocelulósicos e sobre a produção de enzimas e proteínas acessórias necessárias à quebra da biomassa vegetal. Atualmente estas as enzimas são mais estudadas em fungos como Aspergillus niger e Trichoderma reesei. Porém, outros membros do gênero Aspergillus são capazes de secretar enzimas hidrolíticas de extrema importância, dentre eles o A. fumigatus. Apesar do A. fumigatus ser um fungo patogênico, é considerado um importante produtor de enzimas como celulases, lipases e xilanases, cujo efeito sinérgico aumenta a eficiência hidrolítica das enzimas secretadas, mas ainda pouco se sabe sobre essas enzimas, fato que ressalta a importância do melhor entendimento deste mecanismo em A. fumigatus. Nesse sentido, os principais objetivos deste trabalho são: (i) a análise do perfil transcricional de A. fumigatus quando crescido na presença de bagaço de cana-de-açúcar, através de técnicas de RNA-seq; (ii) identificação das enzimas secretadas no meio através de LC-MS/MS (Secretoma); (iii) caracterização em S. cerevisiae PE-2 das 5 enzimas hidrolíticas mais expressas no RNA-seq. A análise dos dados de RNA-seq, bem como a determinação do secretoma desta espécie, poderá trazer novos conhecimentos das enzimas hidrolíticas que favoreçam sua aplicabilidade industrial, com ênfase no etanol de segunda geração. (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)
BERNARDI, ALINE VIANNA; YONAMINE, DEBORAH KIMIE; UYEMURA, SERGIO AKIRA; DINAMARCO, TAISA MAGNANI. A Thermostable Aspergillus fumigatus GH7 Endoglucanase Over-Expressed in Pichia pastoris Stimulates Lignocellulosic Biomass Hydrolysis. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, v. 20, n. 9 MAY 1 2019. Citações Web of Science: 0.
BERNARDI, ALINE VIANNA; DE GOUVEA, PAULA FAGUNDES; GEROLAMO, LUIS EDUARDO; YONAMINE, DEBORAH KIMIE; DE LIMA BALICO, LAIS DE LOURDES; UYEMURA, SERGIO AKIRA; DINAMARCO, TAISA MAGNANI. Functional characterization of GH7 endo-1,4-beta-glucanase from Aspergillus fumigatus and its potential industrial application. Protein Expression and Purification, v. 150, p. 1-11, OCT 2018. Citações Web of Science: 7.
DE GOUVEA, PAULA FAGUNDES; BERNARDI, ALINE VIANNA; GEROLAMO, LUIS EDUARDO; SANTOS, EMERSON DE SOUZA; RIANO-PACHON, DIEGO MAURICIO; UYEMURA, SERGIO AKIRA; DINAMARCO, TAISA MAGNANI. Transcriptome and secretome analysis of Aspergillus fumigatus in the presence of sugarcane bagasse. BMC Genomics, v. 19, APR 3 2018. Citações Web of Science: 10.

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