Um sistema biomimético nanoestruturado para a hidrólise enzimática de xiloglucano

Resumo

Os materiais lignocelulósicos são subprodutos agroindustriais muito abundantes que constituem uma fonte de carbono renovável e barata usada na produção de combustíveis, como o etanol de segunda geração. Um dos desafios maiores da utilização desse material na produção de etanol da segunda geração é o custo elevado e a dificuldade da etapa de sacarificação enzimática, devido a recalcitrância dos polissacarídeos que constituem a parede celular. Um dos polissacarídeos mais abundantes nestes materiais é o xiloglucano, que pode ser hidrolisado pela ação conjunta de enzimas glucanases, galactosidase, xilosidases e glucosidases. Estratégias de engenharia de proteínas oferecem a possibilidade de combinar diferentes atividades enzimáticas, no caso deste projeto, em nanosestruturas por meio da co-imobilização de diferentes enzimas ativas contra o xiloglucano. A utilização de nanomaterias na imobilização de enzimas pode permitir um efeito sinérgico, devido à proximidade entre os centros catalíticos. Portanto, este projeto propõe o desenvolvimento de nanoestruturas biomiméticas, ativas na despolimerização de xiloglucano. Neste intuito os principais objetivos deste projeto são a expressão de enzimas endo-²-1,4-glucanase, ²-galactosidase, ±- xilosidase e ²-glucosidase, originais de fungos e ativas contra xiloglucano e sua posterior imobilização em nanopartículas magnéticas derivatizadas com quitosana/NTA, e consequente caracterização da atividade dessas nanoestruturas biomiméticas sobre xiloglucano. As enzimas serão expressas de forma heteróloga tanto em Escherichia coli quanto em Pichia pastoris, e posteriormente imobilizadas, individualmente e em misturas, com nanopartículas ferromagnéticas, as quais serão obtidas a partir da magnetita (Fe3O4), cujas partículas serão revestidas com quitosana e reticuladas com glutaraldeído então funcionalizadas com a adição de Ni-NTA, região que se ligará as enzimas por meio de suas extensões de histidina (His-tag). As nanostruturas híbridas serão então testadas quanto a sua capacidade catalítica contra substratos sintéticos, xiloglucano e biomassas brutas (AIR e bagaço de cana-de açúcar). A dosagem de atividade enzimática será feita através de métodos colorimétricos e a análise dos produtos dos ensaios será realizada por espectrometria de massas. Também serão realizados ensaios de termoestabilidade e de reusos dos sistemas (AU)