Incremento do potencial (hemi)celulolítico de Penicillium oxalicum aplicado à desconstrução de biomassas

Autor(es)

Thaís Gabrielle Silva

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2020-08-07

Membros da banca

Gonçalo Amarante Guimarães Pereira; César Rafael Fanchini Terrasan; Fernanda Mandelli

• Orientador: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira

Resumo

A obtenção de combustíveis renováveis como o etanol é altamente desejável tendo em vista a redução da emissão de gases promotores do efeito estufa na atmosfera. O etanol pode ser produzido pelo processo de primeira (1G) e segunda geração (2G). Apesar das vantagens da produção 2G, esta é ainda considerada onerosa, principalmente devido a etapa de sacarificação que requer uma alta dosagem de enzimas para a conversão dos polímeros que constituem a biomassa em açúcares fermentescíveis. Além dos custos inerentes a? produção dessas enzimas, a logística e a estabilização também contribuem para o alto valor dispensado nessa etapa. Por conseguinte, o incremento da atividade de celulases, hemicelulases e atividades acessórias produzidas por microrganismos é altamente desejável. Nesse sentido, o fungo filamentoso Penicillium oxalicum, devido ao seu amplo espectro de CAZymes (enzimas relacionadas com a degradação de polissacarídeos) secretadas em determinadas condições de cultivo, emerge como uma alternativa promissora para produção dessas enzimas. Diante do exposto acima, o trabalho objetivou otimizar a produção de enzimas relacionadas à desconstrução da biomassa por uma linhagem selvagem de P. oxalicum adotando fontes alternativas de carbono e nitrogênio e a obtenção de linhagens com maior atividade de CAZymes por meio de mutagênese aleatória. A adoção da metodologia experimental design of experiments (DOE) permitiu observar os efeitos de diversas variáveis do meio de cultivo na produção de enzimas por P. oxalicum. Dentre elas, a concentração da fonte de nitrogênio (peptona) e a agitação tiveram efeito significativo na atividade em papel de filtro (FPase, U/mL) e o máximo de atividade foi obtido nas seguintes condições: peptona, 0,72 g/L e agitação, 180 rpm. Posteriormente, a fim de reduzir os custos inerentes a fontes de nitrogênio empregada para o cultivo do micro-organismo, a peptona foi total ou parcialmente substituída por farelo de soja ou casca de soja, o que não afetou os títulos de FPAse, mas impactou os custos do processo. Este foi o primeiro estudo a explorar a cana energia como substrato para promover a produção de CAZymes por linhagens fúngicas, o que contribui para o aumento do espectro de biomassas empregadas para essa finalidade. As metodologias de mutagênese física (luz UV) e química com o reagente etil metano sulfanato (EMS) também foram adotadas no presente estudo para propiciar o aumento da atividade de CAZymes produzidas por P. oxalicum. Nesse sentido, o mutante EMS19, obtido após duas rodadas de mutagênese, apresentou um aumento de 100 % na atividade de FPAse e secretou 50 % mais proteínas quando cultivado em meio contendo uma mistura de avicel e xilana como fonte de carbono. A atividade de hemicelulases e ß-glucanases, principalmente, também foi pronunciada em EMS19 quando comparada à linhagem parental (WT). A comparação dos secretomas de WT e EMS19 auxiliou na compreensão sobre CAZymes importantes na degradação das biomassas lignocelulósica no fungo mutante que impactam a atividade enzimática do mesmo (AU)

• Processo FAPESP: 17/12546-9 - Construção de linhagem de Penicillium oxalicum com potencial de sacarificação de biomassa incrementado visando a produção do etanol de segunda geração
• Beneficiário: Thaís Gabrielle Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado