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INCT 2014: Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol

Processo: 14/50884-5
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de julho de 2017 - 30 de junho de 2023
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Biologia Geral
Convênio/Acordo: CNPq - INCTs
Pesquisador responsável:Marcos Silveira Buckeridge
Beneficiário:Marcos Silveira Buckeridge
Instituição-sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores principais:
Anete Pereira de Souza ; Carlos Eduardo Driemeier ; Helaine Carrer ; Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli ; Richard John Ward
Auxílios(s) vinculado(s):18/14030-2 - Entendendo a arquitetura da parede celular da planta para melhorar a hidrólise enzimática da lignocelulose, AP.R SPRINT
Bolsa(s) vinculada(s):19/21989-7 - Bioprospecção de enzimas fúngicas de baixo peso molecular envolvidas na degradação da parede celular vegetal, BP.PD
19/13936-0 - O papel do xiloglucano na determinação da arquitetura da parede celular de cana de açúcar, BP.PD
18/25664-2 - Expressão e purificação de enzimas xilanolíticas recombinantes e estudo de suas atividades contra arabinoxilanos de trigo e cana-de-açúcar, BP.DD
18/03764-5 - Como vias de sinalização e percepção de açúcares controlam o crescimento e desenvolvimento de cana-de-açúcar?, BP.PD
18/07033-5 - Imageamento multimodal dos componentes inorgânicos intrínsecos e extrínsecos do bagaço e da palha de cana-de-açúcar, BP.PD
Assunto(s):Biologia molecular  Bioetanol  Hidrólise  Marcadores genéticos  Hidrolases  Cana-de-açúcar  Biorrefinarias  Institutos de pesquisa 

Resumo

A proposta do INCT para o próximo período visa integrar os conhecimentos obtidos nos últimos 6 anos para montar uma série de consórcios de enzimas que sejam capazes de hidrolisar a parede celular da cana com eficiência e rapidez. O foco principal será a combinação de consórcios enzimáticos com biomassas de cana de diferentes variedades e de plantas transformadas geneticamente de forma a encontrar as combinações que incrementem o processo de hidrólise. A ideia é encontrar os diferentes padrões de correspondência entre as variações nas composições da parede oriundas das populações e variedades geneticamente conhecidas e os diferentes consórcios de enzimáticos (cerca de 70 hidrolases distintas que são parte da coleção do INCT), bem como enzimas engenheiradas por Biologia Molecular. Para efetivar esta integração, será montado um sistema de análise de sacarificação de biomassa utilizando inicialmente coquetéis comerciais. Amostras de biomassa de cana com diferentes graus de susceptibilidade à sacarificação serão analisadas em maior profundidade de forma a compreender mais profundamente a variabilidade química que influencia a hidrólise. Isto possibilitará encomendar marcadores genéticos de parede celular que permitam ampliar ainda mais a busca de variedades com sacarificação aumentada no âmbito de programas de melhoramento genético. Paralelamente, genes de hidrolases de parede celular de cana serão silenciados ou ativados em plantas de cana. Na primeira fase projeto INCT-bioetanol, compilamos uma coleção de genes de hidrolases da própria cana, relacionados aos domínios arquitetônicos da parede celular. Manipulando esses genes, será possível avaliar os respectivos impactos sobre três fatores limitantes da hidrólise: porosidade, código glicômico e estrutura macrofibrilar da biomassa. O objetivo é produzir uma variedade de cana que possua mecanismos internos de facilitação da hidrólise, induzíveis por métodos de ativação externa que permitam fazer com que as plantas passem expressar enzimas hidrolíticas no momento desejado. O impacto do conhecimento e controle sobre os processos de síntese e degradação da parede celular da cana vai, no entanto, muito além do desenvolvimento de tecnologias para a produção de etanol. Através do controle dos processos de formação e hidrólise da parede celular, uma série de possibilidades se tornam mais viáveis no sentido do uso das usinas como biorrefinarias. Um exemplo é a possibilidade de utilização da cana, bem como outras plantas como biofábricas para polímeros complexos de interesse industrial como lignanas ou polissacarídeos hemicelulósicos (p.ex. hemiceluloses como o glucano e o xiloglucano) permitindo a aplicação destes polímeros como aditivo de alimentos, para cosméticos e medicamentos. Portanto, os conhecimentos que o INCT do bioetanol deverá produzir em sua segunda fase, permitirão ao Brasil se aproximar ainda mais da entrada do setor de cana na fase ainda mais ampla de biorrefinaria, apresentando alta flexibilidade na confecção de produtos de caráter altamente sustentável e de grande valor econômico. Deve-se salientar ainda o fato de que o desenvolvimento de tecnologias que viabilizem a hidrólise eficiente dos resíduos lignocelulósicos da cana terá impacto sobre outros processos em desenvolvimento no mundo, uma vez que as paredes celulares de outras gramíneas usadas para produção de etanol (milho, arroz, sorgo e miscanto) são similares à cana. Assim, esta conquista tecnológica tem potencial para trazer o Brasil de volta à posição de exportador de tecnologia 2G, criando divisas internacionais de grande importância na área de energias renováveis. Em mais uma via paralela, o INCT-Bioetanol já tem informações suficientes para poder desenhar estratégias de engenharia biológica da cana no sentido de produzir plantas que tenham (ou que produzam quando necessário) paredes celulares mais susceptíveis à hidrólise. Este tipo de tecnologia abre caminho para o uso de engenharia de plantas em outras gramíneas de grande valor econômico como milho, trigo e sorgo, que estão entre as culturas agrícola mais importante no planeta. (AU)

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Los árboles tropicales viven menos 
Árvores tropicais crescem mais rápido, mas duram pouco mais da metade do tempo de vida das temperadas 
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Publicações científicas (31)
(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)
FURTADO, GILVAN PESSOA; CARLI, SIBELI; MELEIRO, LUANA PARRAS; SANTOS SALGADO, JOSE CARLOS; WARD, RICHARD JOHN. Enhanced hydrolytic efficiency of an engineered CBM11-glucanase enzyme chimera against barley beta-D-glucan extracts. Food Chemistry, v. 365, DEC 15 2021. Citações Web of Science: 0.
DESAGIACOMO, CARLA CRISTINA VILLELA; ALNOCH, ROBSON CARLOS; PINHEIRO, VANESSA ELISA; CEREIA, MARIANA; MACHADO, CARLA BOTELHO; DAMASIO, ANDRE; AUGUSTO, MARLEI JOSIELE; PEDERSOLI, WELLINGTON; SILVA, ROBERTO NASCIMENTO; POLIZELI, MARIA DE LOURDES TEIXEIRA DE MORAES. Structural model and functional properties of an exo-polygalacturonase from Neosartorya glabra. International Journal of Biological Macromolecules, v. 186, p. 909-918, SEP 1 2021. Citações Web of Science: 0.
BECACICI MACIEIRA, BERNARDO PRETTI; LOCOSSELLI, GIULIANO MASELLI; BUCKERIDGE, MARCOS SILVEIRA; JARDIM, VINICIUS CARVALHO; KROTTENTHALER, STEFAN; ANHUF, DIETER; HELLE, GERHARD; FAUSTINI CUZZUOL, GERALDO ROGERIO; CECCANTINI, GREGORIO. Will climate change shift carbon allocation and stem hydraulics? Insights on a systemic view of carbon- and water-related wood traits in an anysohydric tropical tree species (Hymenaea courbaril, Leguminosae). ECOLOGICAL INDICATORS, v. 128, SEP 2021. Citações Web of Science: 0.
NEGRAO, DJANIRA R.; GRANDIS, ADRIANA; BUCKERIDGE, MARCOS S.; ROCHA, GEORGE J. M.; LEAL, V, MANOEL REGIS L.; DRIEMEIER, CARLOS. Inorganics in sugarcane bagasse and straw and their impacts for bioenergy and biorefining: A review. RENEWABLE & SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS, v. 148, SEP 2021. Citações Web of Science: 0.
PINHEIRO, VANESSA ELISA; HORVATH, ILONA SARVARI; LUNDIN, MAGNUS; POLIZELI, MARIA DE LOURDES TEIXEIRA DE MORAES. Screening and cocktail optimization using experimental mixture design: enzymatic saccharification as a biological pretreatment strategy. BIOFUELS BIOPRODUCTS & BIOREFINING-BIOFPR, v. 15, n. 5, p. 1447-1460, SEP 2021. Citações Web of Science: 0.
SCARCELLA, ANA SILVIA DE ALMEIDA; PASIN, THIAGO MACHADO; DE OLIVEIRA, TASSIO BRITO; DE LUCAS, ROSYMAR COUTINHO; FERREIRA-NOZAWA, MONICA STROPA; DE FREITAS, EMANUELLE NEIVERTH; VICI, ANA CLAUDIA; BUCKERIDGE, MARCOS SILVEIRA; MICHELIN, MICHELE; POLIZELI, MARIA DE LOURDES TEIXEIRA DE MORAES. Saccharification of different sugarcane bagasse varieties by enzymatic cocktails produced by Mycothermus thermophilus and Trichoderma reesei RP698 cultures in agro-industrial residues. ENERGY, v. 226, JUL 1 2021. Citações Web of Science: 0.
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PEREIRA, GUILHERME MARTINS; DA SILVA CAUMO, SOFIA ELLEN; GRANDIS, ADRIANA; MOTA DO NASCIMENTO, EMERSON QUEIROZ; CORREIA, ALEXANDRE LIMA; JORGE BARBOSA, HENRIQUE DE MELO; MARCONDES, MARTA ANGELA; BUCKERIDGE, MARCOS SILVEIRA; VASCONCELLOS, PEROLA DE CASTRO. Physical and chemical characterization of the 2019 ``black rain{''} event in the Metropolitan Area of Sao Paulo, Brazil. Atmospheric Environment, v. 248, MAR 1 2021. Citações Web of Science: 0.
CONTATO, ALEX GRACA; DE OLIVEIRA, TASSIO BRITO; ARANHA, GUILHERME MAURO; DE FREITAS, EMANUELLE NEIVERTH; VICI, ANA CLAUDIA; VIEIRA NOGUEIRA, KAROLINE MARIA; DE LUCAS, ROSYMAR COUTINHO; DE ALMEIDA SCARCELLA, ANA SILVIA; BUCKERIDGE, MARCOS SILVEIRA; SILVA, ROBERTO NASCIMENTO; TEIXEIRA DE MORAES POLIZELI, MARIA DE LOURDES. Prospection of Fungal Lignocellulolytic Enzymes Produced from Jatoba (Hymenaea courbaril) and Tamarind (Tamarindus indica) Seeds: Scaling for Bioreactor and Saccharification Profile of Sugarcane Bagasse. MICROORGANISMS, v. 9, n. 3 MAR 2021. Citações Web of Science: 0.
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SCARCELLA, ANA SILVIA DE ALMEIDA; PASIN, THIAGO MACHADO; DE LUCAS, ROSYMAR COUTINHO; FERREIRA-NOZAWA, MONICA STROPA; DE OLIVEIRA, TASSIO BRITO; CONTATO, ALEX GRACA; GRANDIS, ADRIANA; BUCKERIDGE, MARCOS SILVEIRA; POLIZELI, MARIA DE LOURDES TEIXEIRA DE MORAES. Holocellulase production by filamentous fungi: potential in the hydrolysis of energy cane and other sugarcane varieties. BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, JAN 2021. Citações Web of Science: 0.
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SPIROPULOS GONCALVES, ENRICO CERIONI; PEREZ, MALENA MARTINEZ; VICI, ANA CLAUDIA; SANTOS SALGADO, JOSE CARLOS; ROCHA, MARIANA DE SOUZA; DE ALMEIDA, PAULA ZAGHETTO; INFANTE, JULIANA DA CONCEICAO; DE ALMEIDA SCARCELLA, ANA SILVIA; DE LUCAS, ROSYMAR COUTINHO; VIEIRA, ANDRESSA TIRONI; DE FARIA, ANIZIO MARCIO; FERREIRA BATISTA, ANTONIO CARLOS; TEIXEIRA DE MORAES POLIZELI, MARIA DE LOURDES. Potential biodiesel production from Brazilian plant oils and spent coffee grounds by Beauveria bassiana lipase 1 expressed in Aspergillus nidulans A773 using different agroindustry inputs. JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, v. 256, MAY 20 2020. Citações Web of Science: 5.
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FONSECA-MALDONADO, RAQUEL; MELEIRO, LUANA P.; MENDES, LUIS F. S.; ALVES, LUANA F.; CARLI, SIBELI; MORERO, LUCAS D.; BASSO, LUIS G. M.; COSTA-FILHO, ANTONIO J.; WARD, RICHARD J. Lignocellulose binding of a Cel5A-RtCBM11 chimera with enhanced beta-glucanase activity monitored by electron paramagnetic resonance. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 10, NOV 14 2017. Citações Web of Science: 4.

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