Evolução racional por métodos computacionais aplicados na predição de mutações no desenvolvimento de enzimas para produção de biocombustíveis

Resumo

A procura por fontes de energia limpas e renováveis está entre os grandes desafios para a ciência atual. A utilização do bioetanol de segunda geração é vista como essencial na substituição dos combustíveis fósseis.A produção do bioetanol envolve o uso da porção da biomassa da cana-de-açúcar que não é utilizada diretamente no processo de fermentação.Este processo constitui em transformar a celulose em unidades de carboidratos menores e solúveis por meio de enzimas específicas. O desafio tecnológico atual está na obtenção e otimização das enzimas para realizar o processo hidrolise com maior eficiência.Resultados experimentais obtidos pelo grupo experimental CTBE, em estudos na enzima Xilanase A de Bacillus subtilis,apresentam uma série de mutações que indicam o aumento da atividade catalítica e da termoestabilidade desta enzima.Entender o efeito de cada mutação realizada na enzima é fundamental para se alcançar métodos eficientes para a geração de enzimas otimizadas.A motivação deste projeto é trabalhar na otimização in silico da estabilidade de enzimas, propondo mutações sítio dirigidas que serão testadas experimentalmente.A aplicação imediata, já em desenvolvimento, visa a avaliação e otimização de coquetéis enzimáticos utilizados na produção de bioetanol de segunda geração. A otimização tem como objetivo o aumento de atividade catalítica, o aumento de termoestabilidade e o controle de pH, adequando as enzimas para que seu funcionamento ótimo esteja de acordo com as condições dos reatores. Serão utilizados métodos de predições de mutações baseados na otimização da interação carga-carga da superfície da enzima, na reconstrução de sequências ancestrais e sequência consenso. As mutações sugeridas pelos métodos teóricos serão validadas experimentalmente pelo grupo colaborador do CTBE. (AU)