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Enzima que converte biomassa em bioprodutos identificada  

10/07/2018 - Uma enzima que transforma biomassa em produtos de alto valor agregado foi identificada por um grupo internacional com participao de pesquisadores da Unicamp.

O grupo tambm desvendou o mecanismo de ao da enzima, que tem papel importante no processo de converso da biomassa lignocelulsica - proveniente de fontes renovveis como cana-de-acar e milho - em produtos como biomateriais, biocombustveis e bioplsticos.

Artigo cientfico com os resultados do estudo foi publicado na Nature Communications. Segundo a Unicamp, a contribuio dos profissionais da universidade ao projeto foi na rea computacional, por meio de simulaes que orientaram as experimentaes.

O estudo foi feito por Rodrigo Leandro Silveira, ps-doutorando com Bolsa da FAPESP, seu supervisor Munir Salomo Skaf, professor no Instituto de Qumica e pr-reitor de Pesquisa, e cientistas dos Estados Unidos e do Reino Unido. O trabalho foi conduzido no Centro de Pesquisa em Engenharia e Cincias Computacionais (CCES), um Centro de Pesquisa, Inovao e Difuso financiado pela FAPESP e coordenado por Skaf.

Segundo Silveira, embora enzimas da mesma famlia - conhecidas como citocromos P450 - ocorram comumente na natureza, inclusive no organismo humano, respondendo por boa parte do metabolismo de frmacos no fgado, no se conhecia at o momento um representante envolvido em processos de converso de lignina.

Os pesquisadores deram enzima o nome GcoA. Trata-se de uma estrutura minscula com atributos especiais. "Diferentemente de outras enzimas, ela extremamente verstil, com capacidade de atuar em diferentes substratos", disse Silveira ao Jornal da Unicamp.

A enzima est relacionada ao metabolismo bacteriano da lignina, polmero que, junto com a celulose e a hemicelulose, confere resistncia e defesa s plantas.

"A enzima que descobrimos consegue atuar em uma grande variedade de subunidades de lignina", disse Silveira. "Ns utilizamos a engenharia metablica para modificar os genes da bactria, de modo a canalizar esse processo metablico para o objetivo que queremos, que o de gerar produtos de alto valor agregado, como biocombustveis e biomateriais."

Antes de promoverem essa modificao gentica, os pesquisadores buscaram entender o mecanismo de ao da enzima. Isso foi feito a partir de avanadas tcnicas computacionais, conhecidas como simulaes de dinmica molecular, capazes de representar o comportamento da estrutura.

"Utilizamos como ponto de partida a estrutura da enzima obtida experimentalmente por tcnicas de difrao de raios X. Ento, utilizamos centenas de computadores trabalhando em conjunto para resolver as equaes que governam o movimento de cada um dos tomos da enzima ao longo do tempo, para assim entender sua dinmica e seu mecanismo de funcionamento", disse Silveira.

Com as ferramentas computacionais, os pesquisadores verificaram quais eram os elementos presentes na enzima, que fazem com que ela seja to verstil para atuar em diferentes substratos.

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

O prximo passo dentro do projeto de pesquisa, adianta o professor Skaf, ser produzir a enzima devoradora de lignina em maior escala.

"Imaginemos que o nosso objetivo futuro seja produzir biocombustvel a partir de biomassa. Para atender demanda mundial, precisaremos de muitas toneladas de enzima, o que no um desafio trivial de ser superado", disse Skaf.


Fonte: Agncia Fapesp
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