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Targeted analysis of microbial lignocellulolytic secretomes: a new approach to enzyme discovery

Processo: 13/19236-4
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
Vigência (Início): 01 de outubro de 2013
Vigência (Término): 19 de janeiro de 2015
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
Convênio/Acordo: BBSRC, UKRI
Pesquisador responsável:Igor Polikarpov
Beneficiário:Alexandre Antoniazzi
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:10/52362-5 - Targeted analysis of microbial lignocellulolytic secretomes: a new approach to enzyme discovery, AP.R
Assunto(s):Celulase   Lignocelulose   Transcriptômica   Metagenômica   Bagaço de cana-de-açúcar   Expressão gênica

Resumo

A biomassa lignocelulósica é uma fonte barata e abundante de carbono fixo que fornece estrutura e apoio para o crescimento das plantas. Com o emprego adequado de técnicas de biorrefinamento, pode-se considerar a biomassa como uma nova opção para substituição de produtos derivados do petróleo. O processo de biorrefinamento envolve basicamente a desconstrução e o processamento da lignocelulose para que ocorra a liberação de açúcares, dessa forma tornando-os disponíveis para posterior fermentação e produção de biocombustíveis. O bagaço de cana-de-açúcar consiste em uma das mais abundantes biomassas disponível, entretanto, o entendimento da conversão de biomassa a etanol depende do conhecimento da complexidade química e estrutural dos três principais polímeros que compõem a parede celular das plantas: lignina, celulose e hemicelulose. As abordagens atuais para a desconstrução bioquímica de lignocelulose empregam um coquetel de enzimas fúngicas após pré-tratamentos químicos. Microrganismos, incluindo fungos e bactérias, produzem principalmente três tipos de celulases: endoglucanases (endo-1,4-13-D-glucanase), exoglucanases (celobiohidrolases) e ²-glucosidases. Todos os organismos que degradam celulose amorfa ou cristalina secretam complexos de celulases, podendo ser formados por enzimas de uma ou das três classes descritas. O principal desafio na identificação da gama de enzimas empregadas pelos microrganismos durante a degradação da lignocelulose reside na complexidade do próprio processo. Atualmente, a grande maioria da biodiversidade microbiana permanece não caracterizada devido a mais de 99% dos microrganismos ambientais não serem possíveis de cultivo. Análises de bibliotecas de (meta)transcriptômica foram recentemente aplicadas para explorar a expressão de genes associados à digestão da lignocelulose por comunidades microbianas mistas. A principal vantagem da metatranscriptômica sobre a abordagem metagenômica para esta aplicação é que a metatranscriptômica pode revelar os genes que estão sendo expressos em conjunto com eventos específicos na digestão da lignocelulose, mantendo-se o foco nas principais atividades metabólicas do sistema que está sendo estudado. (AU)