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Valorização da lignina em plantas de etanol celulósico: a conversão biocatalítica via ácido ferúlico 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 de Pós-Graduação, Pesquisa, Extensão e Inovação. Universidade de Sorocaba (UNISO). Sorocaba , SP, Brasil
Auxílios(s) vinculado(s):20/05784-3 - EMU concedido no processo 15/50590-4: sistema cromatográfico e detectores para análise de açúcares e monolignois de lignocelulose, AP.EMU
Bolsa(s) vinculada(s):21/08564-7 - Conversão de lignina a ácido ferúlico (WP2), BP.TT
20/15483-0 - Processos biocatalíticos para produção de químicos de alto valor a partir de correntes de lignina, BP.TT
20/14543-0 - PP3 - produção biocatalítica de fragrância a partir de ácido ferúlico, BP.TT
+ mais bolsas vinculadas 20/11019-8 - PP1: integração entre valorização de lignina e plantas de etanol celulósico, BP.TT
20/03474-7 - PP3: produção biocatalítica de fragrância a partir de ácido ferúlico, BP.TT
20/03051-9 - PP4: intensificação de bioprocessos, ampliação da produção de produtos químicos e processamento da lignocellulose, BP.TT
19/26321-4 - Conversão de lignina a ácido ferúlico (PP2), BP.TT
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
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
16/09950-0 - Caracterização funcional, estrutural e aplicação biotecnológica de mono-oxigenases líticas de polissacarídeos do cupim inferior Coptotermes gestroi, BP.PD
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 - 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) no Pesquisa para Inovação FAPESP sobre o auxílio:
Nova rota biotecnológica possibilita obter produtos químicos finos de resíduos agrícolas 
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Publicações científicas (23)
(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)
BRENELLI, LIVIA BEATRIZ; MARIUTTI, LILIAN REGINA BARROS; PORTUGAL, RODRIGO VILLARES; DE FARIAS, MARCELO ALEXANDRE; BRAGAGNOLO, NEURA; MERCADANTE, ADRIANA ZERLOTTI; FRANCO, TELMA TEIXEIRA; RABELO, SARITA CANDIDA; SQUINA, FABIO MARCIO. Modified lignin from sugarcane bagasse as an emulsifier in oil-in-water nanoemulsions. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 167, SEP 1 2021. Citações Web of Science: 0.
ALVAREDO PAIXAO, DOUGLAS ANTONIO; TOMAZETTO, GEIZECLER; SODRE, VICTORIA RAMOS; GONCALVES, THIAGO A.; UCHIMA, CRISTIANE AKEMI; BUCHLI, FERNANDA; ALVAREZ, THABATA MARIA; PERSINOTI, GABRIELA FELIX; DA SILVA, MARCIO JOSE; BRAGATTO, JULIANO; LIBERATO, MARCELO VIZONA; FRANCO CAIRO, JOAO PAULO L.; PAES LEME, ADRIANA FRANCO; SQUINA, FABIO MARCIO. Microbial enrichment and meta-omics analysis identify CAZymes from mangrove sediments with unique properties. Enzyme and Microbial Technology, v. 148, AUG 2021. Citações Web of Science: 0.
GRANATO, DANIELA C.; NEVES, LEANDRO X.; TRINO, LUCIANA D.; CARNIELLI, CAROLINA M.; LOPES, ARIANE F. B.; YOKOO, SAMI; PAULETTI, BIANCA A.; DOMINGUES, ROMENIA R.; SA, JAMILE O.; PERSINOTI, GABRIELLA; PAIXAO, DOUGLAS A. A.; RIVERA, CESAR; DE SA PATRONI, FABIO M.; TOMMAZETTO, GEIZECLER; SANTOS-SILVA, ALAN R.; LOPES, MARCIO A.; DE CASTRO JR, GILBERTO; BRANDAO, THAIS B.; PRADO-RIBEIRO, ANA CAROLINA; SQUINA, FABIO M.; TELLES, GUILHERME P.; PAES LEME, ADRIANA F. Meta-omics analysis indicates the saliva microbiome and its proteins associated with the prognosis of oral cancer patients. BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-PROTEINS AND PROTEOMICS, v. 1869, n. 8 AUG 2021. Citações Web of Science: 0.
SODRE, VICTORIA; VILELA, NATHALIA; TRAMONTINA, ROBSON; SQUINA, FABIO MARCIO. Microorganisms as bioabatement agents in biomass to bioproducts applications. BIOMASS & BIOENERGY, v. 151, AUG 2021. Citações Web of Science: 0.
MOREIRA, EDIMAR A.; PERSINOTI, GABRIELA F.; MENEZES, LETICIA R.; PAIXAO, DOUGLAS A. A.; ALVAREZ, THABATA M.; CAIRO, JOAO P. L. FRANCO; SQUINA, FABIO M.; COSTA-LEONARDO, ANA MARIA; RODRIGUES, ANDRE; SILLAM-DUSSES, DAVID; ARAB, ALBERTO. Complementary Contribution of Fungi and Bacteria to Lignocellulose Digestion in the Food Stored by a Neotropical Higher Termite. FRONTIERS IN ECOLOGY AND EVOLUTION, v. 09, APR 26 2021. Citações Web of Science: 0.
DE FIGUEIREDO, FERNANDA LOPES; DE OLIVEIRA, ANA CAROLINA PIVA; TERRASAN, CESAR RAFAEL FANCHINI; GONCALVES, THIAGO AUGUSTO; GERHARDT, JAQUELINE ALINE; TOMAZETTO, GEIZECLER; PERSINOTI, GABRIELA FELIX; RUBIO, MARCELO VENTURA; PENA, JENNIFER ANDREA TAMAYO; ARAUJO, MICHELLE FERNANDES; DE CARVALHO SILVELLO, MARIA AUGUSTA; FRANCO, TELMA TEIXEIRA; RABELO, SARITA CANDIDA; GOLDBECK, ROSANA; SQUINA, FABIO MARCIO; DAMASIO, ANDRE. Multi-omics analysis provides insights into lignocellulosic biomass degradation by Laetiporus sulphureus ATCC 52600. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 14, n. 1 APR 17 2021. Citações Web of Science: 0.
FRANCO CAIRO, JOAO PAULO L.; CANNELLA, DAVID; OLIVEIRA, LEANDRO C.; GONCALVES, THIAGO A.; RUBIO, MARCELO V.; TERRASAN, CESAR R. F.; TRAMONTINA, ROBSON; MOFATTO, LUCIANA S.; CARAZZOLLE, MARCELO F.; GARCIA, WANIUS; FELBY, CLAUS; DAMASIO, ANDRE; WALTON, PAUL H.; SQUINA, FABIO. On the roles of AA15 lytic polysaccharide monooxygenases derived from the termite Coptotermes gestroi. Journal of Inorganic Biochemistry, v. 216, MAR 2021. Citações Web of Science: 1.
CORREA, THAMY L. R.; FRANCO CAIRO, JOAO PAULO L.; COTA, JUNIO; DAMASIO, ANDRE; OLIVEIRA, LEANDRO C.; SQUINA, FABIO M. A novel mechanism of beta-glucosidase stimulation through a monosaccharide binding-induced conformational change. International Journal of Biological Macromolecules, v. 166, p. 1188-1196, JAN 1 2021. Citações Web of Science: 0.
TRAMONTINA, ROBSON; BRENELLI, LIVIA BEATRIZ; SODRE, VICTORIA; FRANCO CAIRO, JOAO PAULO; TRAVALIA, BEATRIZ MEDEIROS; EGAWA, VIVIANE YOSHIMI; GOLDBECK, ROSANA; SQUINA, FABIO MARCIO. Enzymatic removal of inhibitory compounds from lignocellulosic hydrolysates for biomass to bioproducts applications. WORLD JOURNAL OF MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY, v. 36, n. 11 OCT 1 2020. Citações Web of Science: 3.
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DA SILVA, VIVIAM M.; CABRAL, ALINE D.; SPERANCA, MARCIA A.; SQUINA, FABIO M.; MUNIZ, JOAO RENATO C.; MARTIN, LYDIE; NICOLET, YVAIN; GARCIA, WANIUS. High-resolution structure of a modular hyperthermostable endo-beta-1,4-mannanase from Thermotoga petrophila: The ancillary immunoglobulin-like module is a thermostabilizing domain. BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-PROTEINS AND PROTEOMICS, v. 1868, n. 8 AUG 2020. Citações Web of Science: 0.
VELASCO, JOSMAN; OLIVA, BIANCA; GONCALVES, ALINE LARISSA; LIMA, AWANA SILVA; FERREIRA, GISLENE; FRANCA, BRUNO ALVES; MULINARI, EVANDRO JOSE; GONCALVES, THIAGO AUGUSTO; SQUINA, FABIO MARCIO; SEIKI KADOWAKI, MARCO ANTONIO; MAIORANO, ALFREDO; POLIKARPOV, IGOR; DE OLIVEIRA, LEANDRO CRISTANTE; SEGATO, FERNANDO. Functional characterization of a novel thermophilic exo-arabinanase fromThermothielavioides terrestris. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 104, n. 19 AUG 2020. Citações Web of Science: 0.
TRAMONTINA, ROBSON; BRENELLI, LIVIA BEATRIZ; SOUSA, AMANDA; ALVES, RAFAEL; ZETTY ARENAS, ANA MARIA; NASCIMENTO, VIVIANE MARCOS; RABELO, SARITA CANDIDA; FREITAS, SINDELIA; RULLER, ROBERTO; SQUINA, FABIO MARCIO. Designing a cocktail containing redox enzymes to improve hemicellulosic hydrolysate fermentability by microorganisms. Enzyme and Microbial Technology, v. 135, APR 2020. Citações Web of Science: 0.
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BRENELLI, LIVIA B.; PERSINOTI, GABRIELA F.; FRANCO CAIRO, JOAO PAULO L.; LIBERATO, MARCELO V.; GONCALVES, THIAGO AUGUSTO; OTERO, IGOR V. R.; MAINARDI, PEDRO H.; FELBY, CLAUS; SETTE, LARA D.; SQUINA, FABIO M. Novel redox-active enzymes for ligninolytic applications revealed from multiomics analyses of Peniophora sp. CBMAI 1063, a laccase hyper-producer strain. SCIENTIFIC REPORTS, v. 9, NOV 26 2019. Citações Web of Science: 0.
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: 1.
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: 8.
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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: 10.
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