{"id":19289,"date":"2018-05-11T19:34:29","date_gmt":"2018-05-11T19:34:29","guid":{"rendered":"https:\/\/cnpem.staging.wpengine.com\/?p=19289"},"modified":"2026-03-02T16:04:50","modified_gmt":"2026-03-02T19:04:50","slug":"descoberta-na-amazonia-enzima-chave-para-obtencao-do-etanol-de-segunda-geracao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cnpem.br\/en\/descoberta-na-amazonia-enzima-chave-para-obtencao-do-etanol-de-segunda-geracao\/","title":{"rendered":"Descoberta na Amaz\u00f4nia enzima-chave para obten\u00e7\u00e3o do etanol de segunda gera\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"

Ag\u00eancia FAPESP em 11\/05\/2018<\/em><\/p>\n

LINK<\/strong>:\u00a0https:\/\/agencia.fapesp.br\/descoberta_na_amazonia_enzimachave_para_obtencao_do_etanol_de_segunda_geracao\/27778\/<\/a><\/p>\n

A produ\u00e7\u00e3o do etanol de segunda gera\u00e7\u00e3o ou etanol celul\u00f3sico, obtido a partir da palha e do baga\u00e7o da cana-de-a\u00e7\u00facar, pode aumentar em at\u00e9 50% a produ\u00e7\u00e3o brasileira de \u00e1lcool. Desnecess\u00e1rio enfatizar a import\u00e2ncia econ\u00f4mica e ambiental dessa possibilidade, que transforma res\u00edduo em recurso.<\/p>\n

Para tanto, o pa\u00eds possui a melhor biomassa do planeta, a capacidade industrial instalada, a engenharia especializada e a levedura adequada. S\u00f3 falta completar a composi\u00e7\u00e3o do coquetel enzim\u00e1tico capaz de viabilizar o processo de sacarifica\u00e7\u00e3o, por meio do qual os a\u00e7\u00facares complexos (polissacar\u00eddeos) s\u00e3o despolimerizados e decompostos em a\u00e7\u00facares simples. Compor uma plataforma microbiana industrial para a produ\u00e7\u00e3o do conjunto de enzimas necess\u00e1rias \u00e9 o alvo de pesquisas avan\u00e7adas na \u00e1rea.<\/p>\n

Um importante resultado acaba de ser alcan\u00e7ado, com a descoberta, no lago Poraqu\u00ea, na Amaz\u00f4nia, de microrganismos capazes de produzir uma enzima cr\u00edtica para o \u00eaxito do empreendimento.<\/p>\n

Isolada, caracterizada e produzida, a enzima mostrou-se compat\u00edvel com duas fases essenciais da produ\u00e7\u00e3o do etanol de segunda gera\u00e7\u00e3o: a fermenta\u00e7\u00e3o e a sacarifica\u00e7\u00e3o. A realiza\u00e7\u00e3o simult\u00e2nea dessas duas etapas oferece a perspectiva de uma grande redu\u00e7\u00e3o de custos para a ind\u00fastria sucroalcooleira, uma vez que as rea\u00e7\u00f5es podem ocorrer em um \u00fanico reator e h\u00e1 economia de reagentes.<\/p>\n

O estudo mobilizou pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), da Petrobras, da Universidade de S\u00e3o Paulo (USP) e da Universidade Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar), e contou com\u00a0apoio da FAPESP<\/a><\/b>. Artigo assinado pela equipe de pesquisadores foi publicado na\u00a0Biochimica et Biophysica Acta (BBA) \u2013 Proteins and Proteomics<\/i><\/a><\/b>.<\/p>\n

\u201cA sacarifica\u00e7\u00e3o \u00e9 a etapa mais cara do processo. De 30% a 50% do custo do etanol celul\u00f3sico \u00e9 despendido com as enzimas necess\u00e1rias para transformar os a\u00e7\u00facares complexos em a\u00e7\u00facares simples. E, atualmente, a efici\u00eancia da convers\u00e3o realizada por essas enzimas est\u00e1 entre 50% e 65%. Isso significa que de 50% a 35% do a\u00e7\u00facar dispon\u00edvel na biomassa \u00e9 \u2018perdido\u2019 durante a sacarifica\u00e7\u00e3o. O grande prop\u00f3sito do nosso estudo foi encontrar biocatalisadores capazes de contribuir para o aumento da efici\u00eancia\u201d, disse\u00a0Mario Tyago Murakami<\/a><\/b>\u00a0do CNPEM, um dos coordenadores da pesquisa, \u00e0\u00a0Ag\u00eancia FAPESP<\/b>.<\/p>\n

Segundo o pesquisador, no arsenal de enzimas necess\u00e1rias, atuando de maneira sin\u00e9rgica, as beta-glucosidases t\u00eam import\u00e2ncia fundamental, porque respondem pela \u00faltima fase da cascata de sacarifica\u00e7\u00e3o da celulose.<\/p>\n

\u201cSabemos que, \u00e0 medida que aumenta o percentual do produto da sacarifica\u00e7\u00e3o, a taxa do processo de sacarifica\u00e7\u00e3o cai. Porque a presen\u00e7a do produto inibe a atua\u00e7\u00e3o das enzimas. Isso \u00e9 uma esp\u00e9cie de regra geral. No caso espec\u00edfico, a glicose gerada restringe a atua\u00e7\u00e3o das beta-glucosidases. Esse gargalo tecnol\u00f3gico tem sido objeto de estudos exaustivos. Para aumentar a efici\u00eancia da sacarifica\u00e7\u00e3o, \u00e9 preciso que as beta-glucosidases sejam altamente tolerantes \u00e0 presen\u00e7a da glicose\u201d, disse Murakami.<\/p>\n

Devido a especificidades gen\u00e9ticas, decorrentes de diferen\u00e7as no processo evolutivo, enzimas hom\u00f3logas podem apresentar variados graus de resist\u00eancia \u00e0 inibi\u00e7\u00e3o pelo produto. E o alvo dos pesquisadores no estudo em pauta foi encontrar as beta-glucosidases mais adaptadas \u00e0 biomassa existente no territ\u00f3rio brasileiro. Para isso, foram investigados os processos naturais que ocorrem em diferentes biomas do pa\u00eds, tanto na Floresta Amaz\u00f4nica como no Cerrado.<\/p>\n

Flavio Henrique da Silva<\/a><\/b>, da UFSCar, outro coordenador do estudo, foi o respons\u00e1vel por esse processo de bioprospec\u00e7\u00e3o. E o achado mais promissor ocorreu no lago Poraqu\u00ea, na Amaz\u00f4nia, onde amostras da comunidade microbiana n\u00e3o cultiv\u00e1vel local apresentaram genes codificadores de beta-glucosidases com o potencial industrial procurado.<\/p>\n

\u201cEm um habitat como o lago Poraqu\u00ea os microrganismos adaptaram-se a uma alimenta\u00e7\u00e3o muito rica em polissacar\u00eddeos, constitu\u00edda por res\u00edduos de madeira, folhas de plantas e etc. A enzima beta-glucosidase presente nesses microrganismos \u00e9 distinta de enzimas hom\u00f3logas resultantes de press\u00f5es evolutivas diferentes\u201d, disse Murakami.<\/p>\n

Sacarifica\u00e7\u00e3o simult\u00e2nea \u00e0 fermenta\u00e7\u00e3o<\/b><\/p>\n

Em seus estudos enzimol\u00f3gicos, Silva verificou que a beta-glucosidase codificada pelos microrganismos do lago Poraqu\u00ea apresentava efici\u00eancia catal\u00edtica para a sacarifica\u00e7\u00e3o do baga\u00e7o de cana-de-a\u00e7\u00facar e toler\u00e2ncia expressiva \u00e0 inibi\u00e7\u00e3o pela glicose. O passo seguinte foi dado pela equipe de Murakami, especializada em biologia estrutural mecan\u00edstica, que elucidou, em n\u00edvel molecular e at\u00f4mico, as bases do funcionamento dessa enzima.<\/p>\n

\u201cFoi um bom exemplo de trabalho em equipe, juntando grupos de prospec\u00e7\u00e3o, grupos de enzimologia, grupos de estudos mecan\u00edsticos, grupos de bioinform\u00e1tica e etc. Utilizamos equipamentos do\u00a0Laborat\u00f3rio Nacional de Luz S\u00edncrotron<\/a><\/b>\u00a0e de outros laborat\u00f3rios nacionais\u201d, disse Murakami.<\/p>\n

Em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 estrutura molecular, o estudo oligom\u00e9rico evidenciou uma prote\u00edna diferente das demais de sua categoria, com uma arquitetura quatern\u00e1ria \u00fanica.<\/p>\n

\u201cEsse estudo corroborou pesquisas anteriores do grupo a respeito dos determinantes estruturais para a toler\u00e2ncia da enzima ao produto, validando nosso modelo mecan\u00edstico. Al\u00e9m disso, verificamos que essa beta-glucosidase atua em condi\u00e7\u00f5es de temperatura e pH compat\u00edveis com o processo de hidr\u00f3lise\u201d, disse Murakami.<\/p>\n

Essa informa\u00e7\u00e3o \u00e9 muito relevante, porque indica que a enzima encontrada pode vir a compor um processo chamado de SSF: sacarifica\u00e7\u00e3o simult\u00e2nea \u00e0 fermenta\u00e7\u00e3o. Pelo fato de poder atuar em condi\u00e7\u00f5es de temperatura compat\u00edveis com o crescimento da levedura, essa beta-glucosidase propicia que a disponibiliza\u00e7\u00e3o do carboidrato resultante da sacarifica\u00e7\u00e3o e sua fermenta\u00e7\u00e3o pela levedura possam ocorrer ao mesmo tempo. Tal estrat\u00e9gia ajuda a mitigar o efeito de inibi\u00e7\u00e3o pelo produto, porque, \u00e0 medida que o a\u00e7\u00facar \u00e9 produzido, ele tamb\u00e9m vai sendo consumido pela levedura, o que alivia a enzima da inibi\u00e7\u00e3o por uma quantidade excessiva de glicose.<\/p>\n

O passo seguinte \u00e9 fazer estudos de combina\u00e7\u00e3o dessa enzima com os coquet\u00e9is enzim\u00e1ticos f\u00fangicos j\u00e1 existentes, visando o ganho de efici\u00eancia no aumento da sacarifica\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\u201cUma vez extra\u00eddo o gene de interesse, a partir de bibliotecas g\u00eanicas de microrganismos n\u00e3o cultiv\u00e1veis e de poss\u00edveis modifica\u00e7\u00f5es racionais baseadas no conhecimento da estrutura para aumento de termoestabilidade, ele \u00e9 transferido para outros hospedeiros por meio de t\u00e9cnicas de biologia molecular. O hospedeiro em quest\u00e3o \u00e9 o\u00a0trichoderma<\/i>, um fungo filamentoso que j\u00e1 possui um arsenal de enzimas ativas sobre carboidratos. Com a adi\u00e7\u00e3o da beta-glucosidase amaz\u00f4nica, ele ter\u00e1 seu potencial aumentado. Trata-se de potencializar uma plataforma microbiana industrial j\u00e1 existente\u201d, disse Murakami. O objetivo da equipe \u00e9 patentear o fungo engenheirado com a enzima.<\/p>\n

Repercuss\u00e3o:<\/strong>\u00a0Jornal da USP<\/a>, D24am<\/a>, Lab Network<\/a>, Intelig\u00eancia e Inova\u00e7\u00e3o<\/a>, Jornal do Brasil<\/a>, EurekAlert<\/a>, RedeNot\u00edcia<\/a>; Planeta Universit\u00e1rio<\/a>; FAPEMA<\/a>; JornalCana<\/a> (p\u00e1g. 24)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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