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Oxidação enzimática do bagaço de cana-de-açúcar: descoberta, caracterização e aplicação de novas enzimas oxidativas de carboidratos, voltadas para o desenvolvimento de um cell factory mais eficiente

Processo: 14/18714-2
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Apoio a Jovens Pesquisadores
Vigência: 01 de maio de 2015 - 31 de dezembro de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
Pesquisador responsável:Fernando Segato
Beneficiário:Fernando Segato
Instituição-sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
Auxílios(s) vinculado(s):17/50025-0 - Development of lignin active enzyme mixture to produce sugars from lignocellulosic biomass for production of fuels, chemicals and bio based materials, AP.R
Bolsa(s) vinculada(s):16/09997-6 - Expressão heteróloga, caracterização e comparação de endoglucanases da família GH45 obtidas a partir do genoma do ascomiceto Myceliophthora thermophila e do basidiomiceto Gloeophyllum trabeum, BP.IC
15/08079-0 - Utilização de Myceliophthora thermophila como chassi para o desenvolvimento de um cell factory mais eficiente na secreção de enzimas ativas em materiais lignocelulósicos, BP.IC
Assunto(s):Biotecnologia  Biomassa lignocelulósica  Fungos filamentosos  Biologia molecular  Fungos  Bagaços  Cana-de-açúcar  Biocombustíveis  Mono-oxigenases líticas de polissacarídeos 

Resumo

A biomassa lignocelulósica é uma fonte abundante de polissacarídeos que podem ser utilizados como matéria-prima renovável para a produção de biocombustíveis e outros compostos. A conversão destes polissacarídeos em açúcares fermentescíveis por via enzimática ainda é um processo lento e de alto custo, portanto, um processo rápido e eficiente ainda está para ser descoberto. Até pouco tempo atrás, os preparos comerciais disponíveis disponibilizavam em seu repertório, enzimas que dispunham do mecanismo ácido-base para hidrolisar os componentes da lignocelulose, as quais não são eficientes para quebrar a celulose cristalina e a lignina. Recentemente foram descobertas enzimas que apresentam mecanismos oxidativos, as quais funcionam como enzimas auxiliares, agindo diretamente sobre a celulose cristalina, denominadas LPMOs. Estas enzimas passaram a ser adicionadas aos coquetéis disponíveis, melhorando a sua performance. Ao analisar o secretoma dos fungos termofílicos Aspergillus niveus e Myceliophthora thermophila, verificamos que estes microrganismos dispõem de mecanismos diferentes (hidrolítico e oxidativo respectivamente), para degradar a lignocelulose. Quando os extratos enzimáticos das duas espécies foram misturados, a atividade enzimática testada em bagaço de cana foi aumentada em mais de cinco vezes. Portanto, esta proposta visará 1) descobrir novas proteínas oxidativas, aceptoras de elétrons, obtidas do fungo termofílico M. thermophila, que participem em combinação com os mecanismos ácido-base na degradação da biomassa lignocelulósica, seguida pela caracterização bioquímica e estrutural; 2) Desenvolver um sistema de expressão multigênico para A. nidulans e ou A. niveus a partir de BioBricks pré-definidos usando o método de Assembly de Gibson; 3) combinar as ações sinérgicas oxidativas e hidrolíticas de dois microrganismos em uma única célula com características termofílicas e estudar os efeitos desta complementação durante o curso de degradação da biomassa lignocelulósica. (AU)

Publicações científicas (6)
(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)
OLIVEIRA, DYONI M.; MOTA, THATIANE R.; OLIVA, BIANCA; SEGATO, FERNANDO; MARCHIOSI, ROGERIO; FERRARESE-FILHO, OSVALDO; FAULDS, CRAIG B.; DOS SANTOS, WANDERLEY D. Feruloyl esterases: Biocatalysts to overcome biomass recalcitrance and for the production of bioactive compounds. Bioresource Technology, v. 278, p. 408-423, APR 2019. Citações Web of Science: 2.
VIEIRA, F. R.; PECCHIA, J. A.; SEGATO, F.; POLIKARPOV, I. Exploring oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) substrate preparation by varying phase I composting time: changes in bacterial communities and physicochemical composition of biomass impacting mushroom yields. Journal of Applied Microbiology, v. 126, n. 3, p. 931-944, MAR 2019. Citações Web of Science: 0.
BERTO, GABRIELA LEILA; VELASCO, JOSMAN; CABOS RIBEIRO, CAIO TASSO; ZANPHORLIN, LETICIA MARIA; DOMINGUES, MARIANE NORONHA; MURAKAMI, MARIO TYAGO; POLIKARPOV, IGOR; DE OLIVEIRA, LEANDRO CRISTANTE; FERRAZ, ANDRE; SEGATO, FERNANDO. Functional characterization and comparative analysis of two heterologous endoglucanases from diverging subfamilies of glycosyl hydrolase family 45. Enzyme and Microbial Technology, v. 120, p. 23-35, JAN 2019. Citações Web of Science: 2.
DE LIMA DAMASIO, ANDRE RICARDO; RUBIO, MARCELO VENTURA; GONCALVES, THIAGO AUGUSTO; PERSINOTI, GABRIELA FELIX; SEGATO, FERNANDO; PRADE, ROLF ALEXANDER; CONTESINI, FABIANO JARES; DE SOUZA, AMANDA PEREIRA; BUCKERIDGE, MARCOS SILVEIRA; SQUINA, FABIO MARCIO. Xyloglucan breakdown by endo-xyloglucanase family 74 from Aspergillus fumigatus. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 101, n. 7, p. 2893-2903, APR 2017. Citações Web of Science: 6.
SEGATO, FERNANDO; DIAS, BRUNO; BERTO, GABRIELA L.; DE OLIVEIRA, DYONI M.; DE SOUZA, FLAVIO H. M.; CITADINI, ANA PAULA; MURAKAMI, MARIO T.; DAMASIO, ANDRE R. L.; SQUINA, FABIO MARCIO; POLIKARPOV, IGOR. Cloning, heterologous expression and biochemical characterization of a non-specific endoglucanase family 12 from Aspergillus terreus NIH2624. BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-PROTEINS AND PROTEOMICS, v. 1865, n. 4, p. 395-403, APR 2017. Citações Web of Science: 10.
VITCOSQUE, GABRIELA LEAL; RIBEIRO, LILIANE FRAGA COSTA; DE LUCAS, ROSYMAR COUTINHO; DA SILVA, TONY MARCIO; RIBEIRO, LUCAS FERREIRA; DE LIMA DAMASIO, ANDRE RICARDO; FARINAS, CRISTIANE SANCHEZ; LOPES GONCALVES, ALINE ZORZETTO; SEGATO, FERNANDO; BUCKERIDGE, MARCOS SILVEIRA; JORGE, JOAO ATILIO; POLIZELI, MARIA DE LOURDES T. M. The functional properties of a xyloglucanase (GH12) of Aspergillus terreus expressed in Aspergillus nidulans may increase performance of biomass degradation. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 100, n. 21, p. 9133-9144, NOV 2016. Citações Web of Science: 3.

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