{"id":2064,"date":"2010-04-18T19:06:18","date_gmt":"2010-04-18T19:06:18","guid":{"rendered":"https:\/\/www.cnpem.staging.wpengine.com\/?p=2064"},"modified":"2026-03-03T10:20:01","modified_gmt":"2026-03-03T13:20:01","slug":"pesquisas-desafiam-a-evolucao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cnpem.br\/en\/pesquisas-desafiam-a-evolucao\/","title":{"rendered":"Pesquisas desafiam a evolu\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"

18\/04\/2010 – O Estado de S.Paulo<\/em><\/p>\n

Para chegar ao a\u00e7\u00facar da celulose, cientistas precisam ruir a ‘muralha’ de defesa da c\u00e9lula Se a busca por um novo tipo de cana, com alto teor de biomassa, exige um trabalho de reconstru\u00e7\u00e3o gen\u00f4mica, a eventual utiliza\u00e7\u00e3o dessa biomassa para produ\u00e7\u00e3o de etanol celul\u00f3sico passa, obrigatoriamente, por um servi\u00e7o de demoli\u00e7\u00e3o molecular.<\/p>\n

Cada c\u00e9lula da cana, assim como de outros vegetais, \u00e9 revestida por uma malha de fibras de celulose e outros pol\u00edmeros de a\u00e7\u00facar que, juntos, funcionam como uma muralha, dando sustenta\u00e7\u00e3o \u00e0 planta e protegendo-a contra o ataque de fungos e bact\u00e9rias. Para acessar os a\u00e7\u00facares que comp\u00f5em essa celulose e transform\u00e1-los em biocombust\u00edvel, os cientistas ter\u00e3o de aprender a desmontar essa parede, mol\u00e9cula por mol\u00e9cula ou at\u00e9 \u00e1tomo por \u00e1tomo. Um trabalho nada trivial, que requer desfazer em alguns anos de pesquisa algo que a natureza levou milh\u00f5es de anos para construir.<\/p>\n

“Os tecidos vegetais evolu\u00edram para n\u00e3o serem decompostos. As \u00e1rvores n\u00e3o t\u00eam como fugir dos predadores, ent\u00e3o elas precisam se proteger de alguma forma para evitar que fungos penetrem nas suas c\u00e9lulas e as devorem vivas”, explica Igor Polikarpov, pesquisador do Instituto de F\u00edsica de S\u00e3o Carlos, da Universidade de S\u00e3o Paulo (USP). Ele \u00e9 um de v\u00e1rios cientistas brasileiros, espalhados por v\u00e1rias disciplinas, empenhados em descobrir e desenvolver enzimas naturais capazes de quebrar essa muralha biol\u00f3gica. Sem isso, a cana-energia n\u00e3o servir\u00e1 para nada. Essa tecnologia, na verdade, j\u00e1 existe.<\/p>\n

A natureza est\u00e1 cheia de fungos e outros microrganismos capazes de digerir biomassa vegetal, e v\u00e1rias enzimas j\u00e1 foram isoladas deles para uso industrial. Detergentes para lavar lou\u00e7a, por exemplo, s\u00e3o cheios de enzimas que degradam os res\u00edduos de comida em pratos e panelas. Da mesma forma, h\u00e1 misturas enzim\u00e1ticas (chamadas coquet\u00e9is) no mercado que j\u00e1 podem ser usadas para produ\u00e7\u00e3o de etanol celul\u00f3sico em laborat\u00f3rio, mas o custo ainda \u00e9 alto demais para aplica\u00e7\u00e3o em escala industrial e falta especificidade para o baga\u00e7o de cana, que \u00e9 a principal fonte de biomassa dispon\u00edvel no Brasil.<\/p>\n

“Quem planta cana somos n\u00f3s e quem entende de cana somos n\u00f3s. Ent\u00e3o quem tem de desenvolver essa tecnologia somos n\u00f3s”, diz o microbi\u00f3logo Gustavo Goldman, pesquisador da USP de Ribeir\u00e3o Preto e do rec\u00e9m-constru\u00eddo Laborat\u00f3rio Nacional de Ci\u00eancia e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), em Campinas. Ele \u00e9 especialista em fungos do g\u00eanero Aspergillus e quer entender como esses organismos controlam geneticamente a produ\u00e7\u00e3o de suas enzimas. “N\u00e3o \u00e9 por falta de gente que n\u00e3o fazemos etanol celul\u00f3sico ainda; \u00e9 porque o problema \u00e9 dif\u00edcil mesmo”, diz. “Precisamos de muita pesquisa.<\/p>\n

Muita pesquisa mesmo.” O desafio \u00e9 desenvolver um coquetel enzim\u00e1tico brasileiro, mais barato, mais eficiente e espec\u00edfico para demoli\u00e7\u00e3o de baga\u00e7o de cana, que torne a produ\u00e7\u00e3o de etanol celul\u00f3sico economicamente vi\u00e1vel em escala industrial.<\/p>\n

“Claro que h\u00e1 enzimas no mercado que degradam celulose, mas elas foram desenvolvidas para outras aplica\u00e7\u00f5es”, destaca o pesquisador Richard Ward, do Departamento de Qu\u00edmica da Faculdade de Filosofia, Ci\u00eancias e Letras da USP de Ribeir\u00e3o Preto. Ele trabalha com o melhoramento de enzimas que s\u00e3o identificadas na natureza por sua colega Maria de Lourdes Polizeli, do Departamento de Biologia, ambos associados ao Instituto Nacional de Ci\u00eancia e Tecnologia (INCT) do Bioetanol.<\/p>\n

Maria de Lourdes \u00e9 outra especialista em fungos – que, por sua vez, s\u00e3o especialistas em digerir celulose. “Quando voc\u00ea v\u00ea uma madeira em decomposi\u00e7\u00e3o, \u00e9 porque tem algum microrganismo l\u00e1 produzindo enzimas e se alimentando dessa madeira”, diz a pesquisadora, que guarda em sua sala uma geladeira com mais de 200 esp\u00e9cies de fungos, coletados de v\u00e1rias regi\u00f5es e ambientes do Estado de S\u00e3o Paulo – de amostras de solo, de esterco de vaca, de cascas de \u00e1rvore, folhas, fontes de \u00e1guas termais, canaviais, laranjais. \u00c9 a maior biblioteca de fungos do Pa\u00eds.<\/p>\n

O dia a dia de seu laborat\u00f3rio consiste em identificar, isolar e estudar a atividade de enzimas presentes nesses fungos, visando a poss\u00edveis aplica\u00e7\u00f5es industriais – incluindo a produ\u00e7\u00e3o de etanol celul\u00f3sico. Uma das esp\u00e9cies mais promissoras identificadas at\u00e9 agora \u00e9 o Aspergillus niveus, isolado de uma manga podre que um aluno pegou do ch\u00e3o ali mesmo, no c\u00e2mpus da universidade. Ensaios feitos no laborat\u00f3rio mostraram que o fungo \u00e9 um \u00f3timo produtor de enzimas degradadoras de parede celular e que ele resiste bem em temperaturas de at\u00e9 50 graus Celsius – uma caracter\u00edstica importante para eventuais aplica\u00e7\u00f5es industriais. Uma vez que uma enzima promissora \u00e9 identificada por Maria de Lourdes, cabe a Ward desvendar a estrutura at\u00f4mica da mol\u00e9cula e fazer os “ajustes” necess\u00e1rios para que ela funcione da melhor maneira poss\u00edvel.<\/p>\n

O processo envolve a substitui\u00e7\u00e3o de amino\u00e1cidos em pontos espec\u00edficos da enzima, principalmente naqueles em que ela interage com as mol\u00e9culas da parede celular, chamados “s\u00edtios ativos”. As enzimas funcionam como picaretas biol\u00f3gicas, quebrando as liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas quem mant\u00eam as mol\u00e9culas da parede unidas. Os s\u00edtios ativos s\u00e3o a ponta da picareta. Mas uma picareta s\u00f3 n\u00e3o basta. \u00c9 preciso uma caixa inteira de ferramentas. A arquitetura da parede celular \u00e9 bastante complexa e extremamente resistente, formada por um emaranhado supercompacto de fibras de celulose, hemicelulose e lignina (veja gr\u00e1fico nesta p\u00e1gina), conformado revelam pesquisas capitaneadas pelo bi\u00f3logo Marcos Buckeridge, professor da USP, diretor cient\u00edfico do CTBE e uma das principais lideran\u00e7as cient\u00edficas do Pa\u00eds no campo do etanol celul\u00f3sico.<\/p>\n

Enquanto outros procuram pelas ferramentas de demoli\u00e7\u00e3o, seu grupo se dedica \u00e0 ci\u00eancia b\u00e1sica de desvendar e entender a estrutura da parede celular – procurando, assim, por pontos fracos que permitam desmont\u00e1-la com maior efici\u00eancia. “N\u00e3o adianta ter enzimas se n\u00e3o soubermos o que elas precisam atacar”, resume. A celulose, na linguagem qu\u00edmica, \u00e9 um pol\u00edmero polissacar\u00eddeo – uma longa corrente de mol\u00e9culas de glicose grudadas umas nas outras.<\/p>\n

Ou seja, \u00e9 uma cadeia de a\u00e7\u00facares. O objetivo final \u00e9 romper os elos dessa corrente, deixando as mol\u00e9culas de glicose livres para serem fermentadas por leveduras, como j\u00e1 \u00e9 feito tradicionalmente com a sacarose do caldo de cana. S\u00f3 que, para isso, \u00e9 preciso quebrar a parede inteira. Para facilitar o trabalho das enzimas, a biomassa \u00e9 antes submetida a um pr\u00e9-tratamento qu\u00edmico ou f\u00edsico que fragmenta a parede e “esgar\u00e7a” parcialmente as fibras.<\/p>\n

Mas, ainda assim, \u00e9 um osso duro de roer. Por isso os cientistas sabem que v\u00e3o precisar de muitos fungos e muitas enzimas para montar a equipe de demoli\u00e7\u00e3o ideal. “N\u00e3o existe o fungo perfeito”, diz Polikarpov. “Se houvesse um \u00fanico fungo superpoderoso, capaz de degradar tudo sozinho, n\u00e3o existiriam mais plantas, porque ele j\u00e1 teria acabado com todas.”<\/p>\n

O mais prov\u00e1vel \u00e9 que o coquetel ideal para o baga\u00e7o de cana ser\u00e1 uma mistura de diversas enzimas, isoladas de diferentes organismos. Especialista em desvendar a estrutura molecular de prote\u00ednas, Polikarpov estuda agora o funcionamento de v\u00e1rias delas para tentar entender como elas interagem com a biomassa. “Para fazer uma boa sopa, voc\u00ea tem de conhecer o sabor de cada ingrediente; da carne, da batata, etc. No coquetel enzim\u00e1tico \u00e9 a mesma coisa. Para montar a receita ideal, precisamos conhecer a atividade de cada enzima individualmente”, compara o cientista.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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