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Aspectos moleculares da arquitetura de paredes celulares de plantas

Processo: 14/10448-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de agosto de 2014
Vigência (Término): 30 de novembro de 2018
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Munir Salomao Skaf
Beneficiário:Rodrigo Leandro Silveira
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas, SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/08293-7 - CECC - Centro de Engenharia e Ciências Computacionais, AP.CEPID
Bolsa(s) vinculada(s):16/22956-7 - Simulações de QM/MM híbridas de feruloil esterases: mecanismo de clivagem de complexos lignina-carboidrato em paredes celulares de plantas, BE.EP.PD
Assunto(s):Simulação de dinâmica molecular   Enzimas   Simulação por computador

Resumo

O bagaço da cana-de-açúcar constitui uma abundante fonte de biomassa proveniente da agroindústria brasileira e apresenta elevado potencial para a produção de etanol de segunda geração. Um dos maiores desafios para o desenvolvimento de tecnologias voltadas para produção de biocombustíveis e produtos químicos de valor agregado a partir da cana-de-açúcar é a recalcitrância das paredes celulares lignocelulósicas à desconstrução enzimática. Atualmente, severos e caros pré-tratamentos termoquímicos são requeridos para vencer a recalcitrância lignocelulósica. Entender a natureza microscópica da arquitetura das paredes celulares de plantas, os aspectos moleculares associados a sua resistência estrutural, bem como as interações entre paredes celulares e enzimas envolvidas em sua desconstrução é de fundamental importância neste campo.As paredes celulares são compostas de microfibrilas de celulose imersas numa matriz de polímeros amorfos, como lignina e hemicelulose. Esta matriz hidratada reveste as microfibrilas de celulose e é responsável pelas intensas forças de coesão internas da parede celular. Sabe-se, por exemplo, que é possível manipular a quantidade e composição química da lignina e hemicelulose em paredes celulares, e assim controlar a resistência da parede celular. Diferentes espécies de plantas apresentam diferentes conteúdos e composição de hemicelulose, e isso é uma das razões pelas quais diferentes biomassas apresentam diferentes graus de recalcitrância. Entretanto, pouco se sabe sobre a natureza molecular das forças de coesão geradas pela hemicelulose e lignina.A equipe envolvida neste projeto irá aplicar a Teoria de Equações Integrais 3D-RISM na aproximação de Kovalenko-Hirata para investigar as propriedades de solvatação de microfibrilas de celulose revestidas por hemicelulose. Especificamente, o potencial de força média entre duas microfibrilas de celulose paralelas será computado como função da separação interfibrila na presença da matriz polissacarídica não-celulósica. O estudo deverá revelar o efeito da composição química da hemicelulose e lignina nas forças de agregação de fibrilas de celulose.Além do estudo de paredes celulares, o projeto visa a utilização de métodos de simulação multiescala em vários níveis de detalhes, de simulações quântica-clássicas QM/MM às simulações de modelos coarse-grained em larga escala espaço-temporal, para investigar a dinâmica de enzimas envolvidas na desconstrução de biomassa e suas interações com componentes específicos das paredes celulares de plantas. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre a bolsa:
Enzima que converte biomassa em bioprodutos é identificada 
Pesquisa melhora enzima que degrada plástico 
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