Prospecção de enzimas e engenharia evolutiva para superar o gargalo da desmetilação de guaiacol em Pseudomonas putida KT2440

• Processo: 25/04392-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2029
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Priscila Oliveira de Giuseppe
• Beneficiário: Gabriel Gonçalves Dias
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 23/11786-7 - Investigação e engenharia racional de mecanismos moleculares de bioconversão de compostos aromáticos, AP.R
• Assunto(s): Engenharia genética
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Afunilamento biológico | Catabolismo de lignina | Desmetilação de guaiacol | engenharia genética | Evolução adaptativa | Pseudomonas putida KT2440 | Engenharia genética e evolução adaptativa

Resumo

A lignina é o segundo biopolímero mais abundante do mundo e uma importante fonte de compostos aromáticos renováveis, com potencial para gerar energia e diversos tipos de materiais. Após o processo de fragmentação deste heteropolímero observa-se uma grande heterogeneidade de moléculas, o que dificulta o seu aproveitamento integral. Para facilitar a valorização da lignina, uma estratégia promissora é o afunilamento biológico, que consiste no emprego de microrganismos para realizar a conversão de uma grande diversidade de moléculas a um composto central, facilitando sua posterior purificação e transformação em produtos de interesse industrial. O guaiacol e seus derivados químicos são compostos aromáticos abundantes em licores resultantes da fragmentação de ligninas ricas em unidade Guaiacila (unidade G) e a O-desmetilação destas moléculas é uma estratégia-chave para que elas possam ser convertidas em químicos plataforma. Embora seja um constituinte importante das ligninas industriais, o guaiacol ainda é pouco explorado como substrato em processos de conversão biológica, o que é limitado principalmente pela escassez de enzimas O-desmetilases eficientes para sua desmetilação in vivo nas principais plataformas microbianas de conversão de compostos derivados da lignina, como a Pseudomonas putida KT2440. Neste sentido, este projeto visa aplicar uma abordagem multidisciplinar, incluindo a prospecção de enzimas da biodiversidade brasileira, a evolução adaptativa laboratorial e a engenharia reversa, para obter novas linhagens de P. putida KT2440 eficientes para a desmetilação de guaiacol. Espera-se aprofundar a compreensão dos mecanismos moleculares que favorecem a desmetilação do guaiacol in vivo e, dessa forma, contribuir para o avanço no desenvolvimento de novas biotecnologias que promovam a valorização da lignina como matéria-prima sustentável. (AU)