Novas estratégias integrativas através de uma aldoketo redutase do cupim Coptotermes gestroi para sacarificação, detoxificação e fermentação de lignocelulose visando a produção de bioetanol

• Processo: 16/07926-4
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de novembro de 2016
• Vigência (Término): 31 de julho de 2021
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Pesquisador responsável: Fábio Márcio Squina
• Beneficiário: Robson Tramontina
• Instituição-sede: Pró-Reitoria de Pós-Graduação, Pesquisa, Extensão e Inovação. Universidade de Sorocaba (UNISO). Sorocaba , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/50590-4 - Valorização da lignina em plantas de etanol celulósico: a conversão biocatalítica via ácido ferúlico a produtos químicos de alto valor, AP.BIOEN.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 17/23754-1 - Desenvolvimento de uma rota sintética para produção de álcool coniferílico a partir de ácido ferúlico usando uma aldoketo redutase do cupim inferior Coptotermes gestroi, BE.EP.DR
• Assunto(s): Bioetanol Coptotermes gestroi Bioprocessos Enzimas Engenharia de proteínas

Resumo

O desenvolvimento de biorrefinarias de material lignocelulósico é a chave para a produção sustentável de bioetanol. Em vista disso, novas tecnologias visando à produção de enzimas degradadoras da lignocelulose, engenharia de proteinas e o desenvolvimento racional de misturas enzimáticas são de suma importância. Neste contexto, os insetos degradadores da madeira, como os cupins, são sistemas biológicos modelos para estudo da conversão da biomassa vegetal, apresentando potencial aplicação para desenvolvimento de biorrefinaria de material lignocelulósico. Resultados preliminares do nosso grupo de pesquisa sugerem que enzimas pró-oxidantes, antioxidantes e detoxificantes (PADs) podem ser o diferencial dos cupins que os torna um dos sistemas biológicos mais eficiente na conversão da lignocelulose. Dando continuidade ao mestrado, uma aldoketo redutase do cupim xilófago Coptotermes gestroi (CgAKR-1) teve seu papel comprovado na digestômica do inseto. Esta enzima foi capaz de aumentar a eficiência de coquetéis celulolíticos comerciais na hidrólise de bagaço de cana de açúcar; e também atuar como agente detoxificante de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana de açúcar para sua fermentação por leveduras fermentadoras de pentoses; demonstrando ser uma potencial enzima integrativa nesta cadeia. Contudo, nossos estudos evidenciaram que enzima não possui estabilidade térmica ideal aos processos de industriais de hidrólise de bagaço de cana de açúcar. Sendo assim, os objetivos deste projeto de doutorado focam na aplicabilidade biotecnológica desta aldoketo redutase proveniente do digestoma do cupim Coptotermes gestroi (CgAKR-1). Visando atingir este objetivo pretendemos então: 1- Melhorar a robustez da enzima frente a temperaturas compatíveis com a hidrólise enzimática de bagaço de cana de açúcar; 2- Produção heteróloga da CgAKR-1 em Aspergillus; 3- Desenvolver processo de sacarificação de bagaço de cana de açúcar com coquetéis celulolíticos suplementadas com CgAKR-1; 4- Aplicar a CgAKR-1 na detoxificação dos inibidores de fermentação presentes no hidrolisado hemicelulósico, visando aumentar a eficiência na fermentação desta fonte de pentoses.

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)

TRAMONTINA, ROBSON; BRENELLI, LIVIA BEATRIZ; SOUSA, AMANDA; ALVES, RAFAEL; ZETTY ARENAS, ANA MARIA; NASCIMENTO, VIVIANE MARCOS; RABELO, SARITA CANDIDA; FREITAS, SINDELIA; RULLER, ROBERTO; SQUINA, FABIO MARCIO. Designing a cocktail containing redox enzymes to improve hemicellulosic hydrolysate fermentability by microorganisms. Enzyme and Microbial Technology, v. 135, APR 2020. Citações Web of Science: 0.

DE SOUZA, WAGNER R.; MARTINS, POLYANA K.; FREEMAN, JACKIE; PELLNY, TILL K.; MICHAELSON, LOUISE V.; SAMPAIO, BRUNO L.; VINECKY, FELIPE; RIBEIRO, ANA P.; DA CUNHA, BARBARA A. D. B.; KOBAYASHI, ADILSON K.; DE OLIVEIRA, PATRICIA A.; CAMPANHA, RAQUEL B.; PACHECO, THALYTA F.; MARTARELLO, DANIELLY C. I.; MARCHIOSI, ROGERIO; FERRARESE-FILHO, OSVALDO; DOS SANTOS, WANDERLEY D.; TRAMONTINA, ROBSON; SQUINA, FABIO M.; CENTENO, DANILO C.; GASPAR, MARILIA; BRAGA, MARCIA R.; TINE, MARCO A. S.; RALPH, JOHN; MITCHELL, ROWAN A. C.; MOLINARI, HUGO B. C. Suppression of a single BAHD gene in Setaria viridis causes large, stable decreases in cell wall feruloylation and increases biomass digestibility. NEW PHYTOLOGIST, v. 218, n. 1, p. 81-93, APR 2018. Citações Web of Science: 19.