Novas LPMOs recombinantes de Aspergillus fumigatus: características bioquímicas e sua participação em processos de sacarificação e fotobiocatálise

Autor(es)

Josman Andrey Velasco Mendoza

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Lorena.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Ciência e Engenharia dos Materiais (IFS/EES)
• Data de defesa: 2022-07-12

Membros da banca

Fernando Segato; André Ricardo de Lima Damasio; André Luis Ferraz; Mario Tyago Murakami

• Orientador: Fernando Segato

Resumo

A partir da descoberta do mecanismo oxidativo que as LPMOs usam para promover a degradação de diversos polímeros na natureza, o interesse tanto do setor acadêmico como industrial nessas enzimas tem aumentado vertiginosamente, permitindo, por sua vez, desenvolvimentos tecnológicos como coquetéis enzimáticos que já são usados em processos industriais de conversão de biomassa lignocelulósica. O presente trabalho descreve LPMOs da família AA9 do fungo Aspergillus fumigatus var. niveus, enzimas que até o início dessa tese não haviam sido caracterizadas. Após um acurado estudo utilizando ferramentas de bioinformática das diferentes LPMOs, as enzimas foram expressas heterologamente no fungo Aspergillus nidulans usando tecnologia de DNA recombinante. Características físicas e bioquímicas, como estrutura 3D, temperatura ótima, efeito do pH na atividade enzimática, temperatura de melting e regiosseletividade são consistentemente descritas para três LPMOs (AfAA9A, AfAA9B e AfAA9C), permitindo conhecer as enzimas para serem aplicadas em processos de bioconversão de biomassa vegetal. A aplicação de AfAA9A e AfAA9B em processos de sacarificação de bagaço de cana sendo acrescentadas no coquetel comercial Celluclast 1.5L, permitiu ver um acréscimo na liberação de açúcar de 20% quando a AfAA9B esteve presente na reação e ainda mais interessante, a lignina presente na biomassa foi modificada, produto da ação enzimática de acordo com o observado por microscopia confocal de varredura. Por outro lado, foram conduzidos experimentos de fotobiocatálise usando AfAA9C, onde sistemas de clorofilina/luz foram usados como doador de elétrons acoplados ou não com agentes redutores químicos. AfAA9C demonstrou a capacidade oxidar polissacáridos sendo ativada pelo foto-sistema e foi descrito um efeito sinérgico entre o sistema de doação de elétrons induzido por luz e os agentes redutores químicos, mostrando inclusive uma aparente mudança na seletividade da enzima pelo doador químico quando acoplado ao foto-sistema. Os resultados obtidos aqui mostram o potencial das LPMOs do A. fumigatus para impulsionar os processos de sacarificação e participar em fotobiocatalise, mas também abrem novas perspectivas de estudo quanto as características estruturais dessas proteínas, o processo de entrega de elétrons e o tipo de mudanças que são ocasionadas na lignina produto da ação enzimática. (AU)

• Processo FAPESP: 19/01165-0 - Novas PMOs recombinantes de Aspergillus fumigatus: caracterização bioquímica e seu efeito na sacarificação de bagaços de cana com diferentes pré-tratamentos
• Beneficiário: Josman Andrey Velasco Mendoza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado