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Valorização da lignina em plantas de etanol celulósico: a conversão biocatalítica via ácido felúrico a produtos químicos de alto valor

Processo: 15/50590-4
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
Vigência: 01 de junho de 2017 - 31 de maio de 2022
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
Convênio/Acordo: BBSRC, UKRI
Pesquisador responsável:Fábio Márcio Squina
Beneficiário:Fábio Márcio Squina
Pesq. responsável no exterior: Tim David Howard Bugg
Instituição no exterior: University of Warwick, Inglaterra
Instituição-sede: Pró-Reitoria Acadêmica. Universidade de Sorocaba (UNISO). Sorocaba , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):18/18101-1 - Desenvolvimento do sistema CRISPR / Cas9 em Rhodococcus jostii RHA1 para produção de químicos de alto valor a partir de correntes de lignina, BP.DD
17/08166-6 - Desenvolvimento de uma levedura capaz de converter material lignocelulósico em ácido ferúlico, BP.DR
17/16089-1 - Produção de correntes de lignina, triagem metagenômica e conversão biocatalítica de lignina em ácido ferúlico, BP.PD
+ mais bolsas vinculadas 17/05901-7 - Construção de vetor para expressão do sistema CRISPR/Cas9 em E. coli-Rhodococcus visando acúmulo de ácido ferúlico em mutantes de Rhodococcus jostii RHA1, BP.MS
16/07926-4 - Novas estratégias integrativas através de uma aldoketo redutase do cupim Coptotermes gestroi para sacarificação, detoxificação e fermentação de lignocelulose visando a produção de bioetanol, BP.DR
16/09950-0 - Caracterização funcional, estrutural e aplicação biotecnológica de mono-oxigenases líticas de polissacarídeos do cupim inferior Coptotermes gestroi, BP.PD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Biologia sintética  Biocatálise  Bioprocessos  Bioetanol  Celulose  Lignina  Biorrefinarias  Sustentabilidade 
Publicação FAPESP:https://media.fapesp.br/bv/uploads/pdfs/fapesp_uk_MNDPOK2_24_24.pdf

Resumo

A lignina pode ser obtida como um subproduto da produção de etanol celulósico e é uma fonte potencial de substâncias químicas renováveis. Porém, o desenvolvimento de métodos para a valorização de lignina faz-se necessário, pois a valorização de correntes ricas em lignina em plantas de etanol celulósico é um grande desafio para desenvolvimento de biorrefinaria sustentáveis. Esta proposta baseia-se um processo de parceria BBSRC já existente e reúne expertise na descoberta de biocatalisadores e produção de etanol celulósico (CTBE), com experiência em valorização biocatalítica de lignina (Warwick) e a produção de produtos químicos de alto valor por biocatálise (Manchester, UCL). Neste sentido, o objetivo geral é gerar novos métodos para a valorização lignina através do intermediário ácido ferúlico, o qual é passível de ser produzido a partir de lignina, como descrito em trabalhos anteriores dos pesquisadores principais envolvidos neste projeto. O projeto envolverá os seguintes pacotes de trabalho: 1) otimização da geração de lignina integrado a produção de bioetanol celulósico; 2) conversão de lignina para ácido ferúlico utilizando biologia sintética; 3) conversão enzimática do ácido ferúlico em L-Dopa; 4) biocatálise de fragrâncias químicas de alto valor (acetato coniferílico, isoeugenol) a partir de ácido 
ferúlico; 5) a intensificação de bioprocessos e scale-up da produção destes produtos químicos a partir de matérias-primas renováveis; 6) avaliação técnica e sustentabilidade. Tecnologia desenvolvida no projeto serão aplicados aos grandes matérias-primas vegetais utilizados no Brasil (cana-de-açúcar) ou o Reino Unido (trigo). (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Pós-doutorado em Bioquímica e Biologia Molecular com Bolsa da FAPESP  

Publicações científicas (7)
(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)
VALADARES, FERNANDA; GONCALVES, THIAGO A.; DAMASIO, ANDRE; MILAGRES, ADRIANE M. F.; SQUINA, FABIO M.; SEGATO, FERNANDO; FERRAZ, ANDRE. The secretome of two representative lignocellulose-decay basidiomycetes growing on sugarcane bagasse solid-state cultures. Enzyme and Microbial Technology, v. 130, NOV 2019. Citações Web of Science: 0.
PUHL, ANA C.; PRATES, ERICA T.; ROSSETO, FLAVIO R.; MANZINE, LIVIA R.; STANKOVIC, IVANA; DE ARAUJO, SIMARA S.; ALVAREZ, THABATA M.; SQUINA, FABIO M.; SKAF, MUNIR S.; POLIKARPOV, IGOR. Crystallographic structure and molecular dynamics simulations of the major endoglucanase from Xanthomonas campestris pv. campestris shed light on its oligosaccharide products release pattern. International Journal of Biological Macromolecules, v. 136, p. 493-502, SEP 1 2019. Citações Web of Science: 0.
SODRE, VICTORIA; ARAUJO, JUSCEMACIA NASCIMENTO; GONCALVES, THIAGO AUGUSTO; VILELA, NATHALIA; KIMUS BRAZ, ANTONIO SERGIO; FRANCO, TELMA TEIXEIRA; NETO, MARIO DE OLIVEIRA; DE LIMA DAMASIO, ANDRE RICARDO; GARCIA, WANIUS; SQUINA, FABIO MARCIO. An alkaline active feruloyl-CoA synthetase from soil metagenome as a potential key enzyme for lignin valorization strategies. PLoS One, v. 14, n. 2 FEB 25 2019. Citações Web of Science: 0.
GRANJA-TRAVEZ, ROMMEL SANTIAGO; WILKINSON, RACHAEL C.; PERSINOTI, GABRIELA FELIX; SQUINA, FABIO M.; FULOP, VILMOS; BUGG, TIMOTHY D. H. Structural and functional characterisation of multi-copper oxidase CueO from lignin-degrading bacterium Ochrobactrum sp reveal its activity towards lignin model compounds and lignosulfonate. FEBS Journal, v. 285, n. 9, p. 1684-1700, MAY 2018. Citações Web of Science: 4.
PERSINOTI, GABRIELA F.; PAIXAO, DOUGLAS A. A.; BUGG, TIMOTHY D. H.; SQUINA, FABIO M. Genome Sequence of Lysinibacillus sphaericus, a Lignin-Degrading Bacterium Isolated from Municipal Solid Waste Soil. MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS, v. 6, n. 18 MAY 2018. Citações Web of Science: 0.
MORAES, EDUARDO C.; ALVAREZ, THABATA M.; PERSINOTI, GABRIELA F.; TOMAZETTO, GEIZECLER; BRENELLI, LIVIA B.; PAIXAO, DOUGLAS A. A.; EMATSU, GABRIELA C.; ARICETTI, JULIANA A.; CALDANA, CAMILA; DIXON, NEIL; BUGG, TIMOTHY D. H.; SQUINA, FABIO M. Lignolytic-consortium omics analyses reveal novel genomes and pathways involved in lignin modification and valorization. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 11, MAR 22 2018. Citações Web of Science: 7.
LIMA, CLEILTON S.; RABELO, SARITA C.; CIESIELSKI, PETER N.; ROBERTO, INES C.; ROCHA, GEORGE J. M.; DRIEMEIER, CARLOS. Multiscale Alterations in Sugar Cane Bagasse and Straw Submitted to Alkaline Deacetylation. ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, v. 6, n. 3, p. 3796-3804, MAR 2018. Citações Web of Science: 1.

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