Elucidação da base mecanística da família GH62 presente em organismos especializados em degradação de biomassa vegetal

Resumo

A bioconversão de materiais lignocelulósicos, em especial resíduos agroindustriais, para produção de etanol tem atraído cada vez mais a atenção dos pesquisadores como uma fonte de energia renovável capaz de substituir os combustíveis fósseis, diminuindo o impacto ambiental. Inicialmente muitos estudos foram concentrados no entendimento e desenvolvimento de tecnologias para a bioconversão da celulose, e deu-se menos ênfase para bioconversão da hemicelulose. Entretanto estudos recentes têm demonstrado que a sustentabilidade econômica do uso de resíduos lignocelulósicos para produção de biocombustíveis depende também do desenvolvimento de tecnologias de bioconversão da hemicelulose, aumentando assim o interesse e esforços nesta área. Entretanto, a hemicelulose apresenta uma estrutura muito mais complexa que a celulose e, portanto exige um número muito maior de enzimas para sua hidrólise, dentre estas enzimas as ±-L-arabinofuranosidases aparecem como enzimas essenciais para auxiliar na hidrólise total da hemicelulose, aumentando o rendimento da liberação de xilose, o carboidrato mais abundante da hemicelulose, e liberando arabinose o segundo carboidrato mais abundante encontrado na hemicelulose. Estudos recentes demonstraram que a suplementação de coquetéis enzimáticos comerciais com ±-L-arabinofuranosidases resultaram em uma maior eficiência na hidrólise de biomassa vegetal (Delabona et al., 2013), evidenciando a importância do papel dessas enzimas na degradação de biomassa vegetal. Neste sentido, o presente projeto visa estudar três ±-L-arabinofuranosidases da família de hidrolases glicosídicas GH62, produzidas pela bactéria Sorangium cellulosum, que é considerado um excelente produtor de CAZymes (Carbohydrate-Active Enzymes). Até o momento nenhum membro desta família foi caracterizado estruturalmente e, portanto não se conhece as bases moleculares para o mecanismo de catálise e especificidade. Através de uma abordagem multidisciplinar envolvendo bioquímica, cinética enzimática, biofísica, mutagênese sítio-dirigida e cristalografia de raios X, esperamos contribuir no melhor entendimento dessa família de enzimas tanto no ponto vista funcional como estrutural e, portanto no desenvolvimento ou suplementação de tecnologias envolvendo a hidrólise da hemicelulose que é de grande interesse acadêmico e aplicado.