Cascata Enzimática para Síntese de Químicos Sustentáveis

• Processo: 24/18327-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
• Pesquisador responsável: Leticia Maria Zanphorlin
• Beneficiário: Vandierly Sampaio de Melo
• Supervisor: Frank Hollmann
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Delft University of Technology (TU Delft), Holanda
• Vinculado à bolsa: 21/14726-0 - Descoberta e desenvolvimento de enzimas oxidativas para a biossíntese in vivo de hidrocarbonetos, BP.DR
• Assunto(s): Ácidos graxos Peróxido de hidrogênio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Enzyme Cascades | Epoxidation | fatty acids | hydrogen peroxide | Photoexcited flavins | Redox reactions | Químicos renováveis

Resumo

Construir uma economia baseada em biotecnologia é essencial para enfrentar as mudanças climáticas e reduzir a dependência de combustíveis fósseis. Uma abordagem promissora é a conversão de resíduos agrícolas e industriais em produtos de valor agregado por meio da biotecnologia, que oferece processos de produção mais sustentáveis e limpos. Nesse contexto, os grupos de pesquisa do Dr. Zanphorlin, do LNBR/CNPEM, e do Dr. Hollmann, da TU Delft, têm feito contribuições significativas ao estudar oxidoredutases, especialmente monooxigenases e peroxigenases. Essas enzimas catalisam reações de oxifuncionalização, transformando ligações C-H, C-C ou C=C não ativadas em moléculas funcionais, que servem como precursores para diversos produtos de valor agregado. O projeto proposto visa aproveitar essa expertise desenvolvendo uma cascata bi-enzimática inovadora que combina descarboxilação desaturativa e epoxidação para a produção eficiente de alcenos e epóxidos. Nesta cascata, a enzima OleTPRN de Rothia nasimurium inicialmente catalisará a descarboxilação de ácidos graxos em alcenos terminais. Os alcenos produzidos serão então submetidos à epoxidação estereosseletiva catalisada pela enzima SfStyA de Sphingopyxis fribergensis Kp5.2, na presença de flavinas fotoativadas. O processo em duas etapas deste projeto visa não apenas produzir epóxidos, mas também alcançar a produção in situ de peróxido de hidrogênio (H¿O¿), um cosubstrato da OleTPRN, por meio de um sistema de fotoativação. Ao gerar H¿O¿ dentro do sistema de reação, o processo elimina a necessidade de adição externa de H¿O¿, aumentando a sustentabilidade geral e minimizando o uso de produtos químicos perigosos. Este projeto colaborativo não só fortalece a parceria científica entre o CNPEM/LNBR e a TU Delft, como também oferece uma oportunidade única para que o candidato de doutorado adquira conhecimento avançado em cascatas enzimáticas para síntese química sustentável e em produção in situ de H¿O¿ por meio de sistemas de fotoreação. Em última análise, esta pesquisa contribuirá para o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis que substituam produtos derivados de petróleo.