Cristalização e caracterização biofísica de enzimas oxidativas ativas em ácidos graxos

• Processo: 21/10324-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Leticia Maria Zanphorlin
• Beneficiário: Raul de Castro Cunha Claudino
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Enzimologia Expressão heteróloga Compostos bioativos Alcenos Enzimas Ácidos graxos Descarboxilação Cristalização Biocombustíveis
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: alcanos | alcenos | Biocombustíveis drop-in | Descarboxilases | enzimas | Oxidativas | Enzimologia

Resumo

Alcenos (ou olefinas) terminais constituem uma plataforma química industrialmente importante para a produção de polímeros, fertilizantes, lubrificantes, surfactantes e especialmente, biocombustíveis drop-in, pois são moléculas funcionalmente semelhantes àquelas de origem fóssil. Atualmente, alcenos são produzidos por meio de conversão química, isto é, craqueamento em condições de alta temperatura e pressão, usando matéria-prima baseada em petróleo. Alguns microrganismos descobertos recentemente, especialmente as bactérias dos gêneros Jeotgalicoccus e Pseudomonas são conhecidas por produzir alcenos naturalmente, pois possuem eu seus genomas as enzimas CYP152 (pertencente à superfamília P450) e UndA, respectivamente, que são capazes de descarboxilar ácidos graxos produzindo 1-alcenos, o que poderia funcionar como uma plataforma biológica substituinte do petróleo. Raras enzimas do tipo UndA que possuem atividade de descarboxilação foram descobertas e apenas uma possui estrutura terciária elucidada (PDB 4WWJ). Diante disso, o conhecimento sobre os mecanismos moleculares dessas descarboxilases ainda é muito escasso, principalmente pelo fato da ausência de informações estruturais. Com o intuito de descobrir novas descarboxilases, nosso grupo de pesquisa realizou um consorcio microbiano na presença de diferentes fontes de ácidos graxos. Interessantemente, o sequenciamento genômico revelou que microrganismos do filo Proteobacteria, possuem em seus genomas, descarboxilases ortólogas da UndA com 23 e 81% de identidade na sequência primaria. Os genes foram adquiridos comercialmente e já testados inicialmente em nosso laboratório, sendo produzidos de forma heteróloga em solução. Sendo assim, o objetivo desse projeto de iniciação científica é otimizar os protocolos de expressão heteróloga e purificação das descarboxilases selecionadas para obter quantidade desejada visando estudos estruturais de alta resolução por cristalografia de raios-X. Além disso, realizar estudos biofísicos, utilizando técnicas de dicroísmo circular e espalhamento de luz dinâmico na presença e ausência de ácidos graxos de diferentes tamanhos. Os resultados poderão nos ajudar a entender a relação da estrutura e função dessas enzimas bem como seus mecanismos moleculares. Por fim, esse projeto tem um enorme potencial de contribuir para o desenvolvimento de rotas biológicas para a produção de biocombustíveis drop-in e outros biocompostos derivados de alcenos terminais.