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

• Processo: 14/10466-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2014
• Data de Término da vigência: 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
• Município da Instituição Sede: Ribeirão Preto
• Assunto(s): Bagaço de cana-de-açúcar Enzimas hidrolíticas Aspergillus fumigatus Análise de sequência de RNA Transcriptoma Bioenergia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aspergillus fumigatus | bagaço de cana-de-açúcar | cerevisiae | enzimas hidrolíticas | RNA-seq | S | Bioquímica de microrganismos

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

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(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. (18/11231-7, 14/10466-0)

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. (14/10466-0)

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. (14/10466-0, 16/19095-0)

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, p. 15-pg., 2019-05-01. (18/11231-7, 14/10466-0)