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Utilização de Myceliophthora thermophila como chassi para o desenvolvimento de um cell factory mais eficiente na secreção de enzimas ativas em materiais lignocelulósicos

Processo: 15/08079-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de junho de 2015
Vigência (Término): 31 de dezembro de 2015
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
Pesquisador responsável:Fernando Segato
Beneficiário:Matheus Augusto Raimundo Nogueira da Silva
Instituição-sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:14/18714-2 - Oxidação enzimática do bagaço de cana-de-açúcar: descoberta, caracterização e aplicação de novas enzimas oxidativas de carboidratos, voltadas para o desenvolvimento de um cell factory mais eficiente, AP.BIOEN.JP
Assunto(s):Materiais lignocelulósicos   Mono-oxigenases líticas de polissacarídeos   Fungos termófilos   Bagaço de cana-de-açúcar   Enzimas oxirredutoras   Biologia molecular

Resumo

A parede celular das plantas é uma fonte abundante de polissacarídeos que podem ser utilizados como matéria-prima renovável para a produção de biocombustíveis e outros compostos. A conversão destes polissacarídeos em açúcares fermentescíveis por via enzimática ainda é um processo lento e de alto custo, portanto, um processo rápido e eficiente ainda está para ser desenvolvido Até pouco tempo atrás, os preparos comerciais disponibilizavam em seu repertório enzimas que dispunham do mecanismo ácido-base para hidrolisar os componentes da lignocelulose, as quais não são eficientes para quebrar a celulose cristalina e a lignina. Recentemente foram descobertas enzimas que apresentam mecanismos oxidativos, as quais funcionam como enzimas auxiliares, agindo diretamente sobre a celulose cristalina, denominadas LPMOs. Estas enzimas passaram a ser adicionadas aos coquetéis disponíveis, melhorando a sua performance. Ao analisar o transcriptoma e secretoma do fungo termofílico Myceliophthora thermophila cultivado em bagaço de cana, verificamos que este microrganismo dispõe de mecanismos hidrolítico e oxidativo, para degradar a lignocelulose. Apesar da presença de ambos mecanismos, verificados nos experimentos que a capacidade apresentada por M. thermophila na utilização dos componentes da parede celular da planta, quando este foi cultivado em bagaço de cana in natura como única fonte de nutrientes, é bem inferior quando comparado ao fungo de decomposição branca Ceriporiopsis subvermispora, apesar da maquinaria de secreção de proteínas de M. thermophila ser mais robusta. Ao comparar o genoma de M. thermophila e C. subvermispora verificou-se neste primeiro, a falta de enzimas, como peroxidases, as quais estão envolvidas na degradação e modificação da lignina, o que nos leva a concluir que a secreção destas enzimas por C. subvermispora é o diferencial para o acesso aos carboidratos contidos na biomassa. No intuito de se desenvolver uma cell factorie mais eficiente, não apenas na produção de enzimas de interesse, como também na degradação da biomassa, este projeto visa: 1) A criação de um mutante de M. thermophyla com auxotrofia para uracila e uridina; 2) Desenvolver um vetor para M. thermophila, o qual fará uso de um promotor constitutivo usando o método de Assembly de Gibson; 3) Transformar M. thermophila com uma manganês peroxidase de C. subvermispora, para combinar as ações sinérgicas oxidativas e hidrolíticas de dois microrganismos em uma única célula com características termofílicas e estudar os efeitos desta complementação na degradação da biomassa lignocelulósica. (AU)