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

• Processo: 13/14454-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2013
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2017
• Área de 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 e Inovação (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 Propriedades bioquímicas Poligalacturonase
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Caracterização Bioquímica | degradação de biomassa | expressão heteróloga | pectinase | suplementação de coqueteis enzimáticos | Glicosil hidrolases

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; et al. 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. (10/18850-2, 13/14454-3)