Análise funcional e estrutural de aril-O-desmetilases com potencial para a valorização da lignina

• Processo: 21/07139-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2022
• Data de Término da vigência: 03 de março de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
• Pesquisador responsável: Priscila Oliveira de Giuseppe
• Beneficiário: Augusto Rodrigues Lima
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/15383-4 - Desmetilação biocatalítica de compostos derivados da lignina investigada por reconstrução ancestral e caracterização de ferroenzimas não-heme Rieske, BE.EP.DD
• Assunto(s): Metabolismo Compostos aromáticos Lignina Oxirredutases O-desmetilantes Xanthomonas axonopodis Cristalografia de proteínas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aril-O-desmetilase | Cristalografia de Proteínas | Lignina | Xanthomonas spp | Catabolismo de compostos aromáticos

Resumo

A lignina é um heteropolímero aromático vegetal, que corresponde a cerca de 30% do carbono orgânico da nossa biosfera. Ela é considerada uma das matérias-primas renováveis mais promissoras para servir de alternativa ao petróleo na produção de químicos, e assim reduzir as emissões de gases de efeito estufa a ele associadas. Porém, um dos principais fatores que dificultam a utilização da lignina como matéria-prima para a produção de químicos é sua heterogeneidade estrutural, que impõe desafios técnicos consideráveis para se chegar em produtos de alta pureza. Para se tentar superar esse gargalo, uma estratégia emergente tem sido o estudo e a Engenharia de microrganismos capazes de transformar misturas complexas de compostos derivados da lignina em um metabólito específico de alto valor agregado, num processo conhecido como afunilamento biológico. Uma das etapas cruciais desse processo consiste na remoção de grupos metila - presente em abundância na lignina - por enzimas conhecidas como aril-O-desmetilases. Estudos sobre a especificidade de substratos e os mecanismos moleculares dessas enzimas ainda são escassos, o que limita o seu desenho racional para aplicações voltadas à valorização da lignina. Nesse contexto, nosso grupo identificou no genoma de Xanthomonas axonopodis pv citri a presença de genes de aril-O-desmetilases que ainda não foram caracterizadas e que apresentam baixa identidade de sequência com enzimas de estrutura conhecida (34 a 41%). Assim, esse projeto visa determinar o papel biológico dessas enzimas nas vias de bioconversão de compostos derivados da lignina, investigar suas especificidades de substrato e parâmetros cinéticos, e elucidar suas estruturas por cristalografia de raios X, com o intuito de gerar conhecimento para a Engenharia metabólica de plataformas microbianas para a conversão de lignina em químicos de alto valor agregado. (AU)

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)

MARTIM, DAMARIS B.; BRILHANTE, ANNA J. V. C.; LIMA, AUGUSTO R.; PAIXAO, DOUGLAS A. A.; MARTINS-JUNIOR, JOAQUIM; KASHIWAGI, FERNANDA M.; WOLF, LUCIA D.; COSTA, MARIANY S.; MENEZES, FABRICIA F.; PRATA, RAFAELA; et al. Resolving the metabolism of monolignols and other lignin-related aromatic compounds in Xanthomonas citri. NATURE COMMUNICATIONS, v. 15, n. 1, p. 17-pg., 2024-09-12. (19/06921-7, 19/08590-8, 21/07139-0, 22/01070-1)