Estudos moleculares de enzimas foto-ativadas produtoras de bio-réplicas do petróleo

• Processo: 23/13770-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2024
• Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2028
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
• Pesquisador responsável: Leticia Maria Zanphorlin
• Beneficiário: Eduardo Crespi Souza Rocha
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Alcanos Biotecnologia Hidrocarbonetos Proteínas Biocatálise
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: alcanos | biotecnologia | descarboxilação enzimatica | Foto-biocatálise | hidrocarbonetos | proteína | Biocatálise

Resumo

O crescimento exponencial da população mundial tem causado um impacto significativo no aumento da demanda por energia, necessário para suprir tanto as necessidades essenciais da sociedade quanto para impulsionar o desenvolvimento econômico e industrial dos países. Esse fenômeno tem resultado em uma exploração desenfreada e insustentável dos recursos naturais não renováveis, principalmente os de origem fóssil, intensificando assim o problema do aquecimento global e suas devastadoras consequências. Diante dessa realidade, é necessário adotar e implementar alternativas que busquem uma transição do atual modelo energético para um mais sustentável e ecologicamente responsável. As descarboxilases de ácidos graxos têm emergido como uma alternativa poderosa para a produção biológica de alcanos e alcenos (olefinas), fornecendo uma rota sustentável para a produção de combustíveis drop-in e substituintes aos petro-químicos. Recentemente, nosso grupo de pesquisa divulgou uma nova descarboxilase da família CYP152 das P450, que apresenta características funcionais robustas, metaboliza tanto ácidos graxos saturados como insaturados e catalisa a reação de descarboxilação por meio de um mecanismo de ação inédito descrito até o momento. Encorajados por esses resultados, nesse projeto de doutorado, focaremos no estudo das fotoenzimas (FAP's) que são preditas produzirem alcanos, moléculas réplicas do petróleo. A literatura reporta a caracterização de duas FAPs provenientes de Chlorella variabilis e Chlamydomonas reinhardtii e apenas a primeira tem estrutura terciária resolvida. Ainda, é sabido que essas enzimas sofrem inibição quando expostas por muito tempo à luz e pouco metabolizam ácidos graxos de cadeias insaturadas. Frente a esse exposto, o objetivo central deste projeto de doutorado é explorar diferentes clusters previamente mapeados pelo nosso grupo de pesquisa, com o intuito de descobrir novas descarboxilases foto-oxidativas. Utilizaremos métodos bioquímicos, biofísicos e estruturais para entender estabilidade, especificidade, estrutura e performance catalítica das novas enzimas. Também serão propostas e realizadas mutações racionais, visando aprimorar a atividade catalítica frente a diferentes ácidos graxos. Portanto, esse projeto tem potencial não só para alavancar a produção de biocombustível de aviação e diesel verde que são à base de alcanos, mas também poderá contribuir com o entendimento molecular de enzimas ativadas por luz que estão presentes em diferentes reações na natureza.