Desenho racional, construção e caracterização de uma enzima bifuncional (lacase-celulase) para uso na conversão de biomassa em biocombustível

• Processo: 07/01623-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2007
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2009
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Richard John Ward
• Beneficiário: Gilvan Pessoa Furtado
• Instituição Sede: Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Assunto(s): Enzimologia Celulase Biocombustíveis Lacase
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biocombustível | celulase | Enzimas Bifuncionais | lacase | Enzimologia

Resumo

A aplicação de enzimas em processos industriais tem crescido consideravelmente nas últimas décadas. Os benefícios do uso de enzimas incluem a eliminação de temperaturas altas, solventes orgânicos e extremos de pH, e ao mesmo tempo oferecem um aumento na especificidade das reações e pureza do produto gerado. Atualmente tem havido um interesse crescente em álcool combustível e na busca pelo desenvolvimento de processos de produção de álcool mais eficientes, enzimas poderão ser aplicadas para a conversão de biomassa, como lignocelulose, em açúcares fermentáveis para produção de biocombustíveis. Neste processo duas enzimas têm sido identificadas como candidatas, a celulase, que hidrolisa a celulose presente na biomassa de lignocelulose para produzir açúcares redutores, e a lacase, que oxida compostos fenólicos presentes na lignina, eliminando os compostos que inibem o metabolismo dos microrganismos utilizados na etapa de fermentação do açúcar.Este trabalho visa à produção de uma enzima bifuncional celulase-lacase, através da fusão dos genes Beg1 e CotA de Bacillus subtilis que codificam tais enzimas. Um modelo da enzima bifuncional foi criado por técnicas de desenho racional de proteínas e uma estratégia de construção da enzima híbrida foi elaborada utilizando a técnica de overlap PCR. O gene híbrido será clonado e expressado em E.coli. Posteriormente, a enzima bifuncional será purificada e sua funcionalidade será avaliada através da caracterização da atividade catalítica e a determinação de seus parâmetros cinéticos, tais como temperatura e pH ótimos, Vmax e Km.

Publicações científicas

(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; RIBEIRO, LUCAS FERREIRA; SANTOS, CAMILA RAMOS; TONOLI, CELISA CALDANA; DE SOUZA, ANGELICA RODRIGUES; OLIVEIRA, RENATA ROCHA; MURAKAMI, MARIO TYAGO; WARD, RICHARD JOHN. Biochemical and structural characterization of a beta-1,3-1,4-glucanase from Bacillus subtilis 168. Process Biochemistry, v. 46, n. 5, p. 1202-1206, MAY 2011. (07/01615-8, 07/01623-0, 08/57908-6, 10/51890-8)

FONSECA-MALDONADO, RAQUEL; RIBEIRO, LUCAS F.; FURTADO, GILVAN P.; ARRUDA, LETICIA M.; MELEIRO, LUANA P.; ALPONTI, JULIANA S.; BOTELHO-MACHADO, CARLA; VIEIRA, DAVI S.; BONNEIL, ERIC; MELO FURRIEL, ROSA DOS PRAZERES; et al. Synergistic action of co-expressed xylanase/laccase mixtures against milled sugar cane bagasse. Process Biochemistry, v. 49, n. 7, p. 1152-1161, JUL 2014. (10/18850-2, 08/05181-5, 10/07133-8, 07/01623-0, 09/50838-5)

FURTADO, G. P.; RIBEIRO, L. F.; LOURENZONI, M. R.; WARD, R. J.. A designed bifunctional laccase/beta-1,3-1,4-glucanase enzyme shows synergistic sugar release from milled sugarcane bagasse. PROTEIN ENGINEERING DESIGN & SELECTION, v. 26, n. 1, p. 15-23, JAN 2013. (10/18850-2, 07/01623-0)