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Meio ambiente

Descoberta enzima que transforma biomassa em bioprodutos

Com informações da Unicamp e Fapesp - 10/07/2018

Descoberta enzima que transforma biomassa em bioprodutos
A enzima funciona como uma planta carnívora, dizem os pesquisadores, atuando sobre diversos tipos de substratos vegetais.
[Imagem: Mallinson et al. - 10.1038/s41467-018-04878-2]

Conversão de lignina

Uma enzima que transforma biomassa em produtos de alto valor agregado foi identificada por um grupo internacional com participação de pesquisadores da Unicamp.

A enzima, produzida por uma bactéria, atua no processo de conversão da biomassa lignocelulósica - proveniente de fontes renováveis como cana-de-açúcar e milho - em produtos como biomateriais, biocombustíveis ou bioplásticos.

Os pesquisadores brasileiros Rodrigo Leandro Silveira e Munir Salomão Skaf contribuíram com a descoberta trabalhando na área computacional, por meio de simulações que orientaram os experimentos práticos. A mesma equipe contribuiu para outra descoberta recente, uma enzima que devora PET.

Valor agregado

A enzima está relacionada ao metabolismo bacteriano da lignina, polímero que, junto com a celulose e a hemicelulose, confere resistência e defesa às plantas.

A enzima foi batizada de GcoA. Trata-se de uma estrutura minúscula com atributos especiais, que a tornam capaz de atuar em diferentes substratos.

Segundo Rodrigo, embora enzimas da mesma família - conhecidas como citocromos P450 - ocorram comumente na natureza, inclusive no organismo humano, respondendo por boa parte do metabolismo de fármacos no fígado, não se conhecia até o momento um representante envolvido em processos de conversão de lignina.

"A enzima que descobrimos consegue atuar em uma grande variedade de subunidades de lignina", disse Rodrigo. "Nós utilizamos a engenharia metabólica para modificar os genes da bactéria, de modo a canalizar esse processo metabólico para o objetivo que queremos, que é o de gerar produtos de alto valor agregado, como biocombustíveis e biomateriais."

Como uma planta carnívora

As ferramentas computacionais foram usadas para verificar quais são os elementos presentes na enzima que fazem com que a GcoaA seja tão versátil para atuar em diferentes substratos.

"O que vimos foi que ela funciona como uma planta carnívora. Ela se abre para capturar o substrato, depois se fecha e se adapta em torno dele. Além disso, a enzima pode se fechar completa ou parcialmente, dependendo da interação com o substrato, e isso possui consequências diretas no seu desempenho," disse Rodrigo.

O próximo passo da equipe será produzir a enzima devoradora de lignina em maior escala.

"Imaginemos que o nosso objetivo futuro seja produzir biocombustível a partir de biomassa. Para atender à demanda mundial, precisaremos de muitas toneladas de enzima, o que não é um desafio trivial de ser superado," disse Skaf.

Bibliografia:

Artigo: A promiscuous cytochrome P450 aromatic O-demethylase for lignin bioconversion
Autores: Sam J. B. Mallinson, Melodie M. Machovina, Rodrigo L. Silveira, Marc Garcia-Borràs, Nathan Gallup, Christopher W. Johnson, Mark D. Allen, Munir S. Skaf, Michael F. Crowley, Ellen L. Neidle, Kendall N. Houk, Gregg T. Beckham, Jennifer L. DuBois, John E. McGeehan
Revista: Nature Communications
Vol.: 9, Article number: 2487
DOI: 10.1038/s41467-018-04878-2






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