Otimização da composição de um meio quimicamente definido para produzir acetilxilano esterase em Escherichia coli recombinante

• Processo: 20/04429-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Eutimio Gustavo Fernández Núñez
• Beneficiário: Ismael Elvis da Silva
• Instituição Sede: Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Bioeconomia Processos de fabricação Bioprocessos Biomassa lignocelulósica Acetilcolinesterase Hemicelulose Escherichia coli
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: acetilxilano esterase | Escherichia coli recombinante | Etanol 2G | frasco Erlenmeyer | meio quimicamente definido | otimizar | Engenharia de bioprocessos

Resumo

Para garantir que as gerações seguintes consigam atender às suas necessidades é preciso transitar para um modelo de bioeconomia, no qual há uma desvalorização dos combustíveis fósseis e o desenvolvimento de processos menos emissores de CO2. Nesse sentido, projetos de pesquisa vêm tentando otimizar a hidrólise enzimática de biomassas lignocelulósicas. Para tanto, é necessária a ação sinergética de várias enzimas, incluindo as capazes de degradar celulose, hemicelulose e lignina. A enzima acetilxilano esterase atua nas unidades de xilano acetiladas O-2 e/ou O-3, removendo o grupo acetil das cadeias laterais da hemicelulose e liberando ácido acético. Uma vez que o xilano esteja desacetilado será possível a ação das outras enzimas sem que haja impedimento estérico, facilitando completa degradação da hemicelulose. Neste projeto Escherichia coli recombinante será utilizada para produção de acetilxilano esterase em frascos Erlenmeyer como sistema de cultivo. Será realizado um delineamento experimental fatorial completo de três níveis (32) para determinar a melhor combinação de glicose (10-25 g/L) e sulfato de amônio (1-5 g/L) a garantir máxima produção da enzima em um meio quimicamente definido. Para atingir este objetivo serão aplicadas abordagens da Engenharia Bioquímica e da Quimiometria para desenvolvimento de bioprocessos. Os dados obtidos serão processados em softwares como Design Expert e Matlab, de modo a configurar um modelo estatístico- matemático que represente a expressão de acetilxilano esterase no sistema de cultivo adotado, considerando fatores cinéticos e produtividade. Os resultados esperados permitiriam planejar experimentos em biorreatores de bancada e, assim esboçar um aumento de escala para este bioprocesso, que possivelmente será útil para que se aumente a produção de etanol 2G no Brasil. (AU)