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Bioprospecção de pectinases para suplementação de coquetéis enzimáticos visando à degradação da biomassa vegetal

Processo: 13/14454-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de outubro de 2013
Vigência (Término): 30 de junho de 2017
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
Pesquisador responsável:Richard John Ward
Beneficiário:Carla Botelho Machado
Instituição-sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (Brasil). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:10/18850-2 - Identificação, caracterização e engenharia de enzimas que degradam a parede celular das plantas, AP.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):16/06765-7 - Efeito da atividade pectinolítica de chimeras pectina metil esterase-CBM na sacarificação de diferentes biomassas, BE.EP.PD
Assunto(s):Degradação de biomassa   Expressão heteróloga   Poligalacturonase

Resumo

A biodegradação dos materiais lignocelulósicos tem sido objeto de muitos estudos, pois, além de corresponder a uma importante etapa do ciclo do carbono na natureza, apresenta um enorme potencial biotecnológico na produção de biocombustíveis. A conversão de biomassa lignocelulósica em combustíveis renováveis, como o bioetanol, tem sido considerada uma tecnologia promissora para a substituição dos combustíveis fósseis e ampliação da produção de etanol mundial. Um passo essencial na conversão da biomassa lignocelulósica em etanol ou em outros produtos de biorrefinaria é a despolimerização dos polissacarídeos constituintes até açucares fermentescíveis, por via enzimática. Nesse sentido hidrolisar completamente a biomassa depende da ação sinérgica de várias atividades catalíticas distintas, principalmente celulases e hemicelulases, com as quais se espera obter níveis sinérgicos de rendimento para sacarificação destes polímeros complexos. Estudos recentes demonstram que a cana-de-açúcar possui aproximadamente 30% celulose, 50% hemicelulose e 10% de pectinas cuja subpopulação é ligada a compostos fenólicos da parede celular e/ou a lignina e pectina firmemente associada com a celulose. Para que a hidrólise da biomassa vegetal seja mais eficiente, estudos demonstraram que a adição de pectinases a coquetéis é altamente promissora. Em face disto, este projeto de pesquisa visa explorar um arsenal pectinolitico composto pelas principais pectinases descritas como endo-poligalacturonases, exo-poligalacturonase, rhamnogalacturonase (pertencentes à família GH28) e de enzimas acessórias da família GH43 (galactanase e arabinanase) com características bioquímicas compatíveis para a utilização de coquetéis enzimáticos. As enzimas acessórias são de suma importância para a degradação das cadeias laterais presentes na pectina das paredes celulares de plantas. Para isso, serão propostas duas metodologias distintas: primeiro; a prospecção in silico para recuperar novas pectinases de micro-organismos conhecidos como degradadores de biomassa vegetal e enzimas acessórias. Esta busca será direcionada a partir da busca por sequencias com homologia a uma das principais pectinases disponíveis no mercado Pectinex XL (Aspergillus niger da Novozymes) utilizando banco de dados on line disponíveis e uma segunda metodologia utilizando a bioprospecção de endo-poligalacturonases adotando-se uma estratégia metagenômica otimizada. Estes resultados serão importantes para direcionar a melhor combinação de pectinases que deverão compor novos coquetéis enzimáticos, os quais poderão contribuir para o aumento do rendimento e eficiência no processo de hidrólise de biomassas vegetais.

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)
MACHADO, CARLA BOTELHO; CITADINI, ANA PAULA; GOLDBECK, ROSANA; DE LIMA, EVANDRO ANTONIO; FIGUEIREDO, FERNANDA LOPES; DA SILVA, TONY MARCIO; HOFFMAM, ZAIRA BRUNA; DE SOUSA, AMANDA SILVA; SQUINA, FABIO MARCIO; TEIXEIRA DE MORAES POLIZELI, MARIA DE LOURDES; RULLER, ROBERTO; WARD, RICHARD JOHN. Increased biomass saccharification by supplementation of a commercial enzyme cocktail with endo-arabinanase from Bacillus licheniformis. Biotechnology Letters, v. 37, n. 7, p. 1455-1462, JUL 2015. Citações Web of Science: 3.

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