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Bioprospecção de fungos produtores de enzimas lignocelulolíticas e identificação de novas proteínas auxiliares para aplicação na conversão de biomassa lignocelulósica
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/908851
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Silva, Fabricio Machado | - |
| Autor(es): dc.contributor | Fávaro, Léia Cecília de Lima | - |
| Autor(es): dc.creator | Peixoto, Jéssica de Sá Guimarães | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2024-10-23T16:27:13Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2024-10-23T16:27:13Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2020-06-29 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2020-06-29 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2019-12-12 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://repositorio.unb.br/handle/10482/38367 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/908851 | - |
| Descrição: dc.description | Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2019. | - |
| Descrição: dc.description | A produção de energia e de químicos renováveis a partir da bioconversão de biomassa lignocelulósica é uma alternativa para minimizar a utilização de combustíveis fósseis e para agregar valor a diferentes cadeias produtivas. O crescente uso de enzimas em biorrefinarias de lignocelulose é dependente de um constante processo de inovação no qual se visa um melhor desempenho e redução de custo de obtenção das enzimas. Uma das barreiras encontradas pelas enzimas hidrolíticas é a recalcitrância da parede celular vegetal, mais especificamente da estrutura da celulose. Muitas das atividades enzimáticas requeridas pelo processo industrial dependem do somatório de diferentes enzimas que atuam em sinergismo. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar uma coleção de 291 fungos endofíticos de Paullinia cupana (guaranazeiro) e Rhizophora mangle (mangue-vermelho) quanto à capacidade de produzir extratos enzimáticos eficazes para desconstrução de biomassa pré-tratada de cana-de-açúcar, principal matéria-prima para o desenvolvimento da bioeconomia no Brasil. Além disso, no presente estudo duas β-expansinas de cana-de-açúcar, previamente identificadas por apresentarem especificidade na atuação no colmo de plantas adultas (SacEXP49 e SacEXP82), foram expressas com sucesso na levedura metilotrófica Pichia pastoris X-33 e alguns aspectos básicos de sua função foram investigados por ensaio de ligação à celulose microcristalina, determinação da resistência à tração de papel filtro tratado com as expansinas recombinantes e testes de hidrólise enzimática de bagaço de cana pré-tratado por método organosolv, utilizando celulases comerciais. Os resultados mostraram que as expansinas SacEXP49 e SacEXP82 recombinantes não possuem atividade hidrolítica sobre papel filtro e são capazes de se ligar à celulose microcristalina. Estas expansinas recombinantes não apresentaram sinergismo com celulases na hidrólise enzimática de bagaço pré-tratado, nas condições reacionais utilizadas. No entanto, elas alteraram significativamente a força tênsil de fibras de papel filtro em comparação com BSA (albumina de soro bovino, controle negativo) e de forma equivalente à uréia (controle positivo). Esses resultados revelam o potencial dessas proteínas como bioproduto renovável para aplicações na indústria baseada em celulose que dependem de modificações das propriedades físicas das fibras, para obter produtos derivados com características distintas. Quanto à seleção de fungos produtores de enzimas para desconstrução de lignocelulose presente no bagaço de cana pré-tratado, a estratégia de prospecção utilizada levou à seleção da cepa Talaromyces amestolkiae CP-230. Os extratos enzimáticos brutos (secretomas) deste fungo, obtidos a partir do cultivo não otimizado em fermentação submersa com bagaço de cana pré-tratado por autohidrólise ou por organosolv e aplicados como catalisadores na sacarificação destas biomassas foram tão eficientes na liberação de glicose (rendimento de glicose) quanto a enzima comercial Cellic CTec 3, nas condições utilizadas (5,0% de teor de sólidos; 3,3 FPU/g de biomassa; 50ºC; 200 rpm; 24 horas). Esses resultados mostram que a bioprospecção de fungos endofíticos de plantas de ambientes pouco explorados e hotspots de biodiversidade (Amazônia e manguezais) é uma estratégia prolífica para descoberta de novos microrganismos com capacidade de produção de enzimas de elevado valor biotecnológico, tais como celulases e hemicelulases. | - |
| Descrição: dc.description | The production of renewable energy and chemicals from lignocellulosic biomass bioconversion is an alternative to minimize the use of fossil fuels and to add value to different production chains. The increasing use of enzymes in lignocellulose biorefineries is dependent on a constant innovation process aiming at a better performance and reduction of the cost of obtaining the enzymes. One of the barriers encountered by hydrolytic enzymes is the recalcitrance of the plant cell wall, more specifically the cellulose structure. Many of the enzymatic activities required by the industrial process depend on the sum of different synergistic enzymes. In this context, the objective of this study was to evaluate a collection of 291 endophytic fungi of Paullinia cupana (guaranazeiro) and Rhizophora mangle (red mangrove) for their ability to produce effective enzymatic extracts for deconstruction of pre-treated sugarcane biomass, the main raw material for the development of bioeconomy in Brazil. In addition, in the present study two sugarcane β-expansins, previously identified as having specificity in the stem of adult plants (SacEXP49 and SacEXP82) were successfully expressed in the methylchrophic yeast Pichia pastoris X-33. And some basic aspects of its function were investigated using microcrystalline cellulose binding assay, determination of tensile strength of filter paper treated with recombinant β-expansins and organosolv pretreated sugarcane bagasse enzymatic hydrolysis assays using commercial cellulases. The results showed that recombinant SacEXP49 and SacEXP82 β-expansins have no hydrolytic activity on filter paper and are capable of binding to microcrystalline cellulose. These recombinant β-expansins showed no synergism with cellulases in the enzymatic hydrolysis of pretreated bagasse under the reaction conditions used. However, they significantly altered the tensile strength of filter paper fibers compared to BSA (bovine serum albumin, negative control) and urea equivalent (positive control). These results reveal the potential of these proteins as a renewable bioproduct for cellulose-based industry applications that depend on changes in the physical properties of fibers to obtain derived products with distinct characteristics. Regarding the selection of enzyme-producing fungi for deconstruction of lignocellulose present in pretreated sugarcane bagasse, the prospecting strategy used led to the selection of the Talaromyces amestolkiae CP-230 strain. The crude enzymatic extracts of this fungus, obtained from non-optimized cultivation in submerged fermentation with sugarcane bagasse pretreated by autohydrolysis or organosolv and applied as catalysts in the saccharification of these biomasses were as efficient in the release of glucose as the commercial enzyme Cellic CTec 3 under the conditions used (5.0% solids content; 3.3 FPU/g biomass; 50°C; 200 rpm; 24 hours). These results show that bioprospecting of endophytic fungi from underexplored plants and biodiversity hotspots (Amazon and mangroves) is a prolific strategy for the discovery of new microorganisms capable of producing enzymes with high biotechnological value, such as cellulases and hemicellulases. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Direitos: dc.rights | Acesso Aberto | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Saccharum | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Autohidrólise | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Organosolv | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Sacarificação | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Fungos filamentosos | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Endófitos | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Expansinas | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Força tênsil | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Proteína recombinante | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Pichia pastoris | - |
| Título: dc.title | Bioprospecção de fungos produtores de enzimas lignocelulolíticas e identificação de novas proteínas auxiliares para aplicação na conversão de biomassa lignocelulósica | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional – UNB | |
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