Lignocellulose biorefinery strategies applying the aldoketo reductase from the termite Coptotermes gestroi and associeated redox enzymes: Novas estratégias à biorefinaria de lignocelulose aplicando a aldoketo redutase do cupim Coptotermes gestroi e enzimas redox associadas

Autor(es)

Robson Tramontina

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2021-10-27

Membros da banca

Fabio Marcio Squina; Igor Polikarpov; Luciana Gonzaga de Oliveira; Rafael Silva Rocha; Thiago Olitta Basso

• Orientador: Fabio Marcio Squina

Resumo

A espécie de cupim "Coptotermes gestroi" é um modelo de degradação da lignocelulose na Terra. Este inseto possui diversas classes de enzimas que podem ser exploradas como novas fontes de catalisadores para a valorização da lignocelulose, visando a produção sustentável de produtos químicos de valor agregado. Portanto, este trabalho está focado na aplicação biotecnológica de enzimas de cupins e enzimas oxidativas relacionadas, em especial uma Aldo-ceto redutase (CgAKR-1) que pode ser aplicada em biorrefinarias lignocelulósicas. O primeiro capítulo descreve descobertas recentes sob a holobiose que caracteriza a alimentação dos cupins. A enzima CgAKR-1 foi descoberta presente na digestômica de C. gestroi, desempenhando um papel na degradação da lignocelulose. Neste estudo, foi evidenciado que coquetéis fúngicos celulolíticos suplementados com CgAKR-1 apresentaram maiores rendimentos na sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar. Além disso, essa enzima também atuou como agente detoxificante contra compostos fenólicos aldeídicos que são inibidores de fermentação encontrados nos hidrolisados lignocelulosicos. No segundo capítulo, desenvolvemos de forma abrangente uma estratégia biocatalítica para a produção do versátil bloco químico coniferol, diretamente do ácido ferúlico presente na biomassa lignocelulósica. Essa estratégia foi desenvolvida inicialmente a partir de uma etapa de hidrólise enzimática, liberando ácido ferúlico do material lignocelulósico por meio da adição de uma feruloil esterase (XynZ). Em seguida, o ácido ferúlico foi duplamente reduzido a coniferol por um processo biocatalítico in vivo usando uma cepa de E. coli, expressando heterólogamente a enzima ácido carboxílico redutase e CgAKR-1. Este sistema representa uma estratégia consolidada de biodegradação-biotransformação para a produção de produtos químicos finos de alto valor a partir de resíduos de biomassa vegetal. Finalmente, no terceiro e quarto capítulos, descrevemos uma revisão da literatura e um artigo de pesquisa que contribuiu para o desenvolvimento de um novo processo de detoxificação enzimática e a aplicação dessa estratégia para a otimização de processos fermentativos. Portanto, CgAKR-1 e outras enzimas redox apresentam um excelente potencial para as biorrefinarias de material lignocelulósico, tanto em processos que visam a um maior rendimento de sacarificação enzimática, fermentação, detoxificação, quanto para a síntese de blocos de construção químicos de alto valor a partir da biomassa vegetal (AU)

• Processo FAPESP: 16/07926-4 - Novas estratégias integrativas através de uma aldoketo redutase do cupim Coptotermes gestroi para sacarificação, detoxificação e fermentação de lignocelulose visando a produção de bioetanol
• Beneficiário: Robson Tramontina
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado