Clonagem molecular, expressão, purificação e caracterização estrutural da endoglucanase de Trichoderma harzianum visando o desenvolvimento de coquetéis enzimáticos para a produção de etanol lignocelulósico

• Processo: 10/18773-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 01 de julho de 2011
• Vigência (Término): 29 de fevereiro de 2016
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Igor Polikarpov
• Beneficiário: Vanessa de Oliveira Arnoldi Pellegrini
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 08/56255-9 - Structure and function of enzymes and auxiliary proteins from Trichoderma, active in cell-wall hydrolysis, AP.BIOEN.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 13/07884-1 - Estudos sobre ligação improdutiva de enzimas celulolíticas à celulose e biomassa, BE.EP.DD
• Assunto(s): Biocombustíveis Trichoderma Etanol
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biocombustíveis de segunda geração | etanol celulósico | Purificação de celulases | Trichoderma harzianum | cristalografia

Resumo

O aumento da demanda mundial por energia, o advento da tecnologia flex fuel para automóveis, a instabilidade nos preços do petróleo, a perspectiva de encolhimento dos recursos energéticos aliados com a crescente preocupação com a questão ambiental, esboçam o quadro pela busca por fontes alternativas de energia. Embora sejam notórios os avanços conseguidos pelo Brasil na produção de etanol a partir do caldo de cana-de-açúcar (etanol de primeira geração), pouco se investiu no desenvolvimento de tecnologias para a produção de etanol também a partir do bagaço de cana-de-açúcar (etanol de segunda geração). Se as usinas sucroalcooleiras utilizassem não somente o caldo, mas também o bagaço da cana como fonte de carboidratos, seria possível aumentar significativamente a produção de etanol sem aumentar a demanda por uma maior área de plantio da cana. A produção de etanol lignocelulósico emerge como uma alternativa promissora, aproveitando os resíduos de uma primeira geração de etanol e outras fontes da biomassa para uma segunda geração de biocombustíveis. Apenas uma pequena parte da biomassa contida na cana-de-açúcar é aproveitada para a produção de etanol devido à complexidade das estruturas lignocelulósicas; os açúcares do bagaço encontram-se na forma de polímeros (celulose e hemicelulose) associados entre si e recobertos por lignina formando a microfibrila celulósica. A barreira a ser vencida, portanto é transformar a celulose, que está no bagaço e também na palha descartada na colheita, em álcool combustível. Os processos de hidrólise, para disponibilização dos açúcares fermentescíveis presente nessa biomassa, precisam se tornar mais eficientes e economicamente viáveis; o fungo celulolítico filamentoso Trichoderma harzianum, eficiente produtor de celulases e hemicelulases que atuam de maneira sinérgica para degradar materiais lignocelulósicos, recentemente foi descrito com alta atividade celulolítica, porém o seu complexo celulolítico não foi identificado, e nem tão pouco, estudado do ponto de vista molecular e estrutural. Desta forma, o presente projeto tem como objetivo a otimização da produção das enzimas do complexo celulolítico do fungo T. harzianum visando caracterização bioquímica, genética, molecular e estrutural, a fim de melhor compreender os mecanismos envolvidos na transformação enzimática da biomassa (principalmente do bagaço da cana-de-açúcar), o substrato promissor para produção de bioetanol da segunda geração. (AU)

Publicações científicas

(4)

(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)

PELLEGRINI, VANESSA O. A.; SERPA, VIVIANE ISABEL; GODOY, ANDRE S.; CAMILO, CESAR M.; BERNARDES, AMANDA; REZENDE, CAMILA A.; PEREIRA JUNIOR, NEI; CAIRO, JOAO PAULO L. FRANCO; SQUINA, FABIO M.; POLIKARPOV, IGOR. Recombinant Trichoderma harzianum endoglucanase I (Cel7B) is a highly acidic and promiscuous carbohydrate-active enzyme. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 99, n. 22, p. 9591-9604, NOV 2015. (09/52840-7, 10/18773-8, 08/56255-9, 11/20977-3, 09/05328-9, 11/05712-3)

LIBERATO, MARCELO V.; SILVEIRA, RODRIGO L.; PRATES, ERICA T.; DE ARAUJO, EVANDRO A.; PELLEGRINI, VANESSA O. A.; CAMILO, CESAR M.; KADOWAKI, MARCO A.; NETO, MARIO DE O.; POPOV, ALEXANDER; SKAF, MUNIR S.; et al. Molecular characterization of a family 5 glycoside hydrolase suggests an induced-fit enzymatic mechanism. SCIENTIFIC REPORTS, v. 6, APR 1 2016. (13/08293-7, 09/52840-7, 10/18773-8, 13/15582-5, 08/56255-9, 14/10448-1)

PELLEGRINI, VANESSA O. A.; BERNARDES, AMANDA; REZENDE, CAMILA A.; POLIKARPOV, IGOR. Cellulose fiber size defines efficiency of enzymatic hydrolysis and impacts degree of synergy between endo- and exoglucanases. Cellulose, v. 25, n. 3, p. 1865-1881, MAR 2018. (12/22802-9, 10/18773-8, 15/13684-0, 16/13602-7)

BERNARDES, A.; PELLEGRINI, V. O. A.; CURTOLO, F.; CAMILO, C. M.; MELLO, B. L.; JOHNS, M. A.; SCOTT, J. L.; GUIMARAES, F. E. C.; POLIKARPOV, I.. Carbohydrate binding modules enhance cellulose enzymatic hydrolysis by increasing access of cellulases to the substrate. Carbohydrate Polymers, v. 211, p. 57-68, MAY 1 2019. (10/18773-8, 15/13684-0)

Publicações acadêmicas

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

PELLEGRINI, Vanessa de Oliveira Arnoldi. Clonagem molecular, expressão, purificação e caracterização estrutural da endoglucanase de Trichoderma harzianum visando o desenvolvimento de coquetéis enzimáticos para a produção de etanol lignocelulósico. 2016. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física de São Carlos (IFSC/BT) São Carlos.