Avaliação de sítios de interação na celobiohidrolase recombinante Cel7D de Phanerochaete chrysosporium com compostos fenólicos de baixo peso molecular

• Processo: 22/09945-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Fernando Segato
• Beneficiário: João Vicente Zanotto
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/06679-1 - Oxidação enzimática do bagaço de cana-de-açúcar II: explorando a interação entre CDHs e LPMOs visando o desenvolvimento de enzimas mais eficientes para inserção em um cell factory geneticamente modificado, AP.BIOEN.JP2
• Assunto(s): Parede celular Hidrólise enzimática Phanerochaete
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cellobiohydrolases | Enzyme activity inhibition | filamentous fungi | Heterologous protein expression | Lignin Relatate Compounds | Structural Biology | Enzymology

Resumo

O uso da biomassa proveniente do setor sucroalcooleiro, como o bagaço e a palha de cana-de-açúcar para a produção biocombustíveis e compostos químicos ainda representa um desafio para o desenvolvimento do conceito de biorrefinaria no Brasil. Tendo em vista a sua produção em larga escala, os resíduos da cana-de-açúcar possuem um grande potencial energético ainda explorado de modo ineficiente. A etapa de hidrólise enzimática tem sido empregada para a transformação dos açúcares poliméricos disponíveis na parede celular deste subproduto em seus monômeros fermentescíveis. Nesta etapa, a degradação da celulose em glicose tem sido elucidada com a participação de várias classes de enzimas, onde as exo-1,4-²-glucanases (celobiohidrolases ou CBHs) são protagonistas, constituindo cerca de 70 a 80% em massa dos coquetéis comerciais. Estas possuem atividade processiva e clivam a cadeia a partir de regiões redutoras e não-redutoras disponíveis na cadeia, produzindo a celobiose. Contudo, as enzimas presentes nos coquetéis comerciais são inibidas pela interação com os compostos fenólicos gerados pelos inerentes processos de pré-tratamento da matéria lignocelulósica, advindos da fração lignínica, que permanecem presentes no meio reacional durante a hidrólise enzimática. Os coquetéis utilizados industrialmente são oriundos de enzimas de ascomicetos do gênero Trichoderma, que são inibidas pela presença de fenólicos. Neste sentido, verificou-se que enzimas de basidiomicetos, como Phanerochaete chrysosporium, podem apresentar adaptações no sentido de sofrerem menos inibição pelos compostos fenólicos da lignina, uma vez que estes organismos naturalmente colonizam substratos altamente lignificados, sendo capazes de degradar lignina e celulose simultaneamente. Utilizando de sistemas homólogos ou heterólogos de expressão, torna-se possível a produção em maior escala de enzimas de diferentes fontes, portanto, viabilizam os estudos das CBHs ainda pouco exploradas. Os sítios de interação de CBHs com compostos fenólicos ainda não são elucidados, logo a cristalização dessas enzimas na presença desses inibidores se torna uma estratégia para identificar aminoácidos importantes durante a inibição e colaborar ao engenheiramento dessas proteínas para amenizar esta inibição.(AU)