Resumo
Biomassa lignicelulósica constitui uma enorme fonte de biopolímeros que podem ser utilizados para a produção de biocombustíveis e produtos químicos com alto valor agregado. Devido à resistência natural à degradação das paredes celulares de plantas (recalcitrância), os coquetéis enzimáticos usualmente empregados para a despolimerização de seus componentes não são efetivos em aplicações industriais de larga escala. Os complexos covalentes de lignina e carboidratos (LCC, lignin-carbohydrate complex) representam um dos componentes majoritários da recalcitrância lignocelulósica. A presença dos LCCs na biomassa reduz drasticamente sua digestibilidade por enzimas hidrolíticas. As enzimas feruloil esterases (FAE, ferulic acid esterase), secretadas por fungos celulolíticos, clivam ligações ester que ligam hemiceluloses à lignina nos LCCs, podendo, portanto, liberar a lignina da hemicelulose. As FAEs agem como enzimas acessórias, que, ao clivar os LCCs, auxiliam glicosídeo hidrolases e enzimas oxidativas a entrarem em contato com seus substratos-alvo na parede celular, resultando em uma digestibilidade mais eficiente. Neste projeto, propomos aplicar técnicas modernas de simulações computacionais baseadas em potenciais híbridos quânticos e clássicos (QM/MM, quantum mechanics/molecular mechanics) para elucidar o mecanismo enzimático das FAEs sobre os LCCs. Esses estudos contribuirão para construir uma base racional para engenharia de enzimas objetivando o aumento das taxas de conversão de biomassa lignocelulósica. O projeto será conduzido no National Renewable Energy Laboratory (NREL), nos Estados Unidos, cuja equipe vem realizando grandes esforços focados em compreender os mecanismos de enzimas ativas em paredes celulares utilizando as mais modernas e rigorosas técnicas de química computacional. Atualmente, já existem colaborações entre nosso grupo na Unicamp e o NREL, e o presente projeto objetiva fortalecer os esforços conjuntos para elucidar os aspectos moleculares envolvidos na degradação de biomassa lignocelulósica no âmbito do Center for Computational Engineering & Sciences, um dos CEPID financiados pela Fapesp (Proc. 2013/08293-7). (AU)
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