Análise transcricional do fungo Aspergillus fumigatus quando crescido em bagaço de cana-de-açúcar

Resumo

Atualmente, o Brasil produz mais de 25 bilhões de litros de etanol por ano a partir da cana-de-açúcar, o que representa aproximadamente 33% de toda produção mundial, destacando-o em um importante papel na futura demanda deste combustível. Para manter estes índices, são necessários investimentos compatíveis para geração de novas tecnologias na conversão da cana-de-açúcar para etanol. Atualmente, a produção de etanol ocorre a partir de tecnologias de primeira geração que utilizam a sacarose da cana-de-açúcar como fonte energética. Cerca de um terço da energia da planta é usada para a produção de etanol e açúcar, enquanto que o restante permanece no campo na forma de bagaço e palha, produzindo o maior resíduo da agroindústria brasileira. A grande quantidade de bagaço gerado, a fácil disponibilidade e o baixo custo estimulam os estudos para a produção de etanol, podendo o Brasil se tornar uma grande potência no desenvolvimento de etanol de segunda geração. Biocombustíveis de segunda geração podem ser produzidos a partir dos açúcares liberados da parede celular dos resíduos de origem vegetal, como o bagaço de cana-de-açúcar. A biomassa da cana-de-açúcar é constituída de material lignocelulósico, principalmente celulose, hemicelulose, que são polissacarídeos de açúcares de alta energia e que podem ser convertidos a etanol. No entanto, a associação entre a celulose, hemicelulose e pectina impõem grandes dificuldades para recuperar os açúcares constituintes sob a forma de monômeros com elevado grau de pureza. Devido à essa característica recalcitrante do bagaço, um grande desafio na produção de combustíveis de segunda geração é a conversão de substratos lignocelulósicos em açúcares fermentáveis. Com isso se tornam necessários pré-tratamentos mecânico ou químico eficazes, que visam destruir a estrutura celular do bagaço, para posterior hidrólise enzimática. Na natureza, os fungos e bactérias desempenham uma importante função na degradação da biomassa de plantas, pois secretam diferentes enzimas específicas para os polissacarídeos constituintes. Muitas destas enzimas são estudadas, caracterizadas e catalogadas no banco de dados CAZy, sendo as mais abundantes da classe das glicosil hidrolases (GH) e carboidrato esterases (CE). No entanto, pouco ainda é conhecido sobre a resposta dos fungos aos diferentes materiais lignocelulósicos e sobre a produção de enzimas e proteínas acessórias necessárias à quebra da biomassa vegetal. Atualmente estas as enzimas são mais estudadas em fungos como Aspergillus niger e Trichoderma reesei. Porém, outros membros do gênero Aspergillus são capazes de secretar enzimas hidrolíticas de extrema importância, dentre eles o A. fumigatus. Apesar do A. fumigatus ser um fungo patogênico, é considerado um importante produtor de enzimas como celulases, lipases e xilanases, cujo efeito sinérgico aumenta a eficiência hidrolítica das enzimas secretadas, mas ainda pouco se sabe sobre essas enzimas, fato que ressalta a importância do melhor entendimento deste mecanismo em A. fumigatus. Nesse sentido, os principais objetivos deste trabalho são: (i) a análise do perfil transcricional de A. fumigatus quando crescido na presença de bagaço de cana-de-açúcar, através de técnicas de RNA-seq; (ii) identificação das enzimas secretadas no meio através de LC-MS/MS (Secretoma); (iii) caracterização em S. cerevisiae PE-2 das 5 enzimas hidrolíticas mais expressas no RNA-seq. A análise dos dados de RNA-seq, bem como a determinação do secretoma desta espécie, poderá trazer novos conhecimentos das enzimas hidrolíticas que favoreçam sua aplicabilidade industrial, com ênfase no etanol de segunda geração. (AU)