Desenvolvimento de uma biblioteca de enzimas a partir de metagenoma de solo

• Processo: 10/11469-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2010
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2013
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: Fábio Márcio Squina
• Beneficiário: Thabata Maria Alvarez
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 08/58037-9 - Geração de biblioteca para conversão enzimática de biomassa a partir de metagenoma do solo, AP.BIOEN.JP
• Assunto(s): Genômica Metagenômica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Clonagem e expressão heteróloga | enzimas recombinantes | Genômica | metagenômica | Biologia Molecular

Resumo

Nosso trabalho de pesquisa está incluído na subdivisão de pesquisa BIOEN-FAPESP - Biomassa para Energia, dentro do tópico que toca a prospecção e caracterização de enzimas para produção de biocombustíveis. Nosso objetivo principal é a caracterização de novas atividades catalíticas prospectadas a partir de uma biodiversidade microbiana ainda muito pouco explorada, mas com potencial para descoberta de novas proteínas envolvidas na conversão de biomassa vegetal. A disponibilidade de uma coleção de enzimas, purificadas e específicas, produzidas por sistema heterólogo de expressão gênica pode contribuir na área conversão da biomassa e biocombustíveis, não apenas para o desenvolvimento de coquetéis enzimáticos otimizados para produção de bioetanol, mas também, como uma ferramenta analítica para entender a intricada arquitetura dos polissacarídeos da parede celular de plantas. Através de estratégias de metagenômica, nosso estudo busca desenvolver uma coleção de proteínas, que incluem as diversas atividades enzimáticas envolvidas na bioconversão da biomassa vegetal: endo e exo-celulases, b-glucosidase, endo e exo-xylanases, b-xylosidases, arabinofuranosidases, feruloil esterases, acetil/xilano esterases, mananases, glucuronidases, arabinanases, laminarases e xiloglucanases. Um foco de interesse neste projeto, que também agrega valor inovador a este trabalho de pesquisa, está em nosso objetivo de desenvolver estudos funcionais detalhados para caracterização de enzimas. Neste sentido, estamos desenvolvendo abordagens analíticas para avaliar a especificidade a diferentes substratos e para desvendar o modo de ação das enzimas. Entre as metodologias utilizadas incluem a avaliação da atividade enzimática contra uma coleção de polissacarídeos e compostos químicos e análises por eleforese capilar. Pretendemos com isso esmiuçar tanto a afinidade por polissacarídeos, como o modo de ação das enzimas prospectadas neste estudo. Nosso interesse é oferecer a comunidade científica um conjunto ferramentas específicas para estudos de fisiologia vegetal e de engenharia de bioprocessos. Além disso, todo este detalhamento quanto ao entendimento de uma determinada atividade enzimática, também visa alocar uma dada enzima no seu principal potencial e aplicação biotecnológica. Outro ponto de interesse em nosso estudo toca o desenvolvimento da tecnologia de expressão de proteínas recombinante em fungos filamentosos. A importância econômica dos fungos em biotecnologia industrial é patente, que inclui a produção de antibióticos, ácidos orgânicos, enzimas, processamento de alimentos, entre outros. Porém os fungos filamentosos, via de regra, não estão entre os microrganismos de escolha para produção de proteínas heterólogas, apesar de apresentarem uma maquinaria celular incomparável para produção e secreção de enzimas, capaz de produzir a elevados títulos, utilizando como substrato subprodutos agrícolas ou mesmo dejetos indústrias. (AU)

Publicações científicas

(10)

(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)

PIMENTEL, AGNES C.; EMATSU, GABRIELA C. G.; LIBERATO, MARCELO V.; PAIXAO, DOUGLAS A. A.; FRANCO CAIRO, JOAO PAULO L.; MANDELLI, FERNANDA; TRAMONTINA, ROBSON; GANDIN, CESAR A.; DE OLIVEIRA NETO, MARIO; SQUINA, FABIO M.; et al. Biochemical and biophysical properties of a metagenome-derived GH5 endoglucanase displaying an unconventional domain architecture. International Journal of Biological Macromolecules, v. 99, p. 384-393, JUN 2017. (14/06923-6, 14/04105-4, 16/01926-2, 10/11469-1, 14/12861-3, 08/58037-9)

CAMPOS, BRUNA MEDEIA; LIBERATO, MARCELO VIZONA; ALVAREZ, THABATA MARIA; ZANPHORLIN, LETICIA MARIA; EMATSU, GABRIELA CRISTINA; BARUD, HERNANE; POLIKARPOV, IGOR; RULLER, ROBERTO; GILBERT, HARRY J.; DE MATTOS ZERI, ANA CAROLINA; et al. A Novel Carbohydrate-binding Module from Sugar Cane Soil Metagenome Featuring Unique Structural and Carbohydrate Affinity Properties. Journal of Biological Chemistry, v. 291, n. 45, p. 23734-23743, NOV 4 2016. (13/06336-0, 08/58037-9, 14/04105-4, 10/11469-1)

ALVAREZ, THABATA MARIA; LIBERATO, MARCELO VIZONA; FRANCO CAIRO, JOO PAULO L.; PAIXO, DOUGLAS A. A.; CAMPOS, BRUNA M.; FERREIRA, MARCEL R.; ALMEIDA, RODRIGO F.; PEREIRA, ISABELA O.; BERNARDES, AMANDA; EMATSU, GABRIELA C. G.; et al. A Novel Member of GH16 Family Derived from Sugarcane Soil Metagenome. Applied Biochemistry and Biotechnology, v. 177, n. 2, p. 304-317, SEP 2015. (08/58037-9, 10/11469-1)

ALVAREZ, THABATA M.; GOLDBECK, ROSANA; DOS SANTOS, CAMILA RAMOS; PAIXAO, DOUGLAS A. A.; GONCALVES, THIAGO A.; FRANCO CAIRO, JOAO PAULO L.; ALMEIDA, RODRIGO FERREIRA; PEREIRA, ISABELA DE OLIVEIRA; JACKSON, GEORGE; COTA, JUNIO; et al. Development and Biotechnological Application of a Novel Endoxylanase Family GH10 Identified from Sugarcane Soil Metagenome. PLoS One, v. 8, n. 7, JUL 29 2013. (11/20977-3, 08/58037-9, 10/11469-1)

FRANCO CAIRO, JOAO PAULO L.; LEONARDO, FLAVIA C.; ALVAREZ, THABATA M.; RIBEIRO, DANIELA A.; BUECHLI, FERNANDA; COSTA-LEONARDO, ANA M.; CARAZZOLLE, MARCELO F.; COSTA, FERNANDO F.; PAES LEME, ADRIANA F.; PEREIRA, GONCALO A. G.; et al. Functional characterization and target discovery of glycoside hydrolases from the digestome of the lower termite Coptotermes gestroi. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 4, NOV 14 2011. (08/50114-4, 06/59086-8, 08/58037-9, 10/11469-1)

PIMENTEL, AGNES C.; LIBERATO, MARCELO V.; CAIRO, JOAO PAULO L. FRANCO; TOMAZETTO, GEIZECLER; GANDIN, CESAR A.; NETO, MARIO DE OLIVEIRA; ALVAREZ, THABATA M.; SQUINA, FABIO M.. Structural and functional insights of the catalytic GH5 and Calx-beta domains from the metagenome-derived endoglucanase CelE2. Enzyme and Microbial Technology, v. 165, p. 10-pg., 2023-04-01. (16/01926-2, 15/50590-4, 20/05784-3, 14/04105-4, 10/11469-1, 16/09950-0, 15/23279-6)

FRANCO CAIRO, JOAO P. L.; CARAZZOLLE, MARCELO F.; LEONARDO, FLAVIA C.; MOFATTO, LUCIANA S.; BRENELLI, LIVIA B.; GONCALVES, THIAGO A.; UCHIMA, CRISTIANE A.; DOMINGUES, ROMANIA R.; ALVAREZ, THABATA M.; TRAMONTINA, ROBSON; et al. Expanding the Knowledge on Lignocellulolytic and Redox Enzymes of Worker and Soldier Castes from the Lower Termite Coptotermes gestroi. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 7, OCT 13 2016. (15/06971-3, 06/59086-8, 14/20576-7, 14/50371-8, 12/19040-0, 14/10351-8, 11/20977-3, 13/03061-0, 10/11469-1, 08/50114-4, 08/58037-9)

ALVAREZ, THABATA M.; PAIVA, JOICE H.; RUIZ, DIEGO M.; CAIRO, JOAO PAULO L. F.; PEREIRA, ISABELA O.; PAIXAO, DOUGLAS A. A.; DE ALMEIDA, RODRIGO F.; TONOLI, CELISA C. C.; RULLER, ROBERTO; SANTOS, CAMILA R.; et al. Structure and Function of a Novel Cellulase 5 from Sugarcane Soil Metagenome. PLoS One, v. 8, n. 12, DEC 17 2013. (13/13309-0, 11/20977-3, 10/11469-1, 09/08312-6, 08/58037-9)

FRANCO CAIRO, JOAO PAULO L.; OLIVEIRA, LEANDRO C.; UCHIMA, CRISTIANE A.; ALVAREZ, THABATA M.; CITADINI, ANA PAULA DA S.; COTA, JUNIO; LEONARDO, FLAVIA COSTA; COSTA-LEONARDO, ANA M.; CARAZZOLLE, MARCELO F.; COSTA, FERNANDO F.; et al. Deciphering the synergism of endogenous glycoside hydrolase families 1 and 9 from Coptotermes gestroi. Insect Biochemistry and Molecular Biology, v. 43, n. 10, p. 970-981, OCT 2013. (12/19040-0, 11/08609-9, 11/20977-3, 11/13242-7, 10/11469-1, 08/58037-9)

GONCALVES, T. A.; DAMASIO, A. R. L.; SEGATO, F.; ALVAREZ, T. M.; BRAGATTO, J.; BRENELLI, L. B.; CITADINI, A. P. S.; MURAKAMI, M. T.; RULLER, R.; PAES LEME, A. F.; et al. Functional characterization and synergic action of fungal xylanase and arabinofuranosidase for production of xylooligosaccharides. Bioresource Technology, v. 119, p. 293-299, SEP 2012. (11/02169-7, 10/18198-3, 10/11469-1)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

ALVAREZ, Thabata Maria. Desenvolvimento de uma biblioteca de enzimas a partir de metagenoma de solo. 2013. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia Campinas, SP.