Descoberta, publicada em artigo na Nature Communications, ajudará no desenvolvimento de tecnologias mais eficientes e sustentáveis na geração de bioenergia
Um estudo liderado por pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), localizado em Campinas (SP), identificou um mecanismo molecular inédito que explica como enzimas degradam beta-glucanos, uma classe de carboidratos presente em fungos, algas e plantas, com grande relevância para aplicações industriais e energéticas.
Representação da enzima formando um túnel molecular ao interagir com a cadeia de beta-glucano, permitindo o processamento contínuo do substrato.
Publicado na revista científica Nature Communications, o trabalho descreve, pela primeira vez, um processo chamado catálise processiva
Segundo a pesquisadora Mariana Morais, uma das coordenadoras dos estudos, o trabalho utilizou diversas técnicas e equipamentos no CNPEM, incluindo técnicas de mutagênese dirigida e análises cinéticas. A pesquisa também contou com experimentos de cristalografia de raios X de alta resolução realizados no Sirius, acelerador de elétrons do Centro, além de simulações computacionais conduzidas no supercomputador Santos Dumont, do Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC).
“Essa integração permitiu observar, em nível atômico, todas as etapas do processo enzimático, desde o reconhecimento do substrato até a liberação dos produtos e reinício do ciclo catalítico”, disse.
Fronteiras da bioenergia
De acordo com os pesquisadores, o entendimento detalhado desse mecanismo pode orientar o desenvolvimento de processos mais eficientes para o aproveitamento da biomassa, contribuindo para uma economia mais sustentável e baseada em recursos renováveis.
Os beta-(1,3)-glucanos são componentes importantes da biomassa e têm potencial para serem convertidos em biocombustíveis e produtos químicos de alto valor. Compreender como essas moléculas são degradadas é essencial para desenvolver tecnologias mais eficientes e sustentáveis.
A pesquisa revelou que a enzima estudada forma uma espécie de “túnel molecular” ao se ligar ao substrato, permitindo que a reação aconteça de forma contínua e organizada. Esse comportamento difere dos mecanismos tradicionalmente conhecidos para esse tipo de carboidrato, que envolvem processos descontínuos.
Segundo os autores, essa descoberta estabelece um novo paradigma: a catálise processiva pode ser uma estratégia mais comum do que se imaginava entre enzimas que atuam sobre diferentes tipos de carboidratos (ou biomoléculas).
Eles também possuem propriedades imunológicas relevantes, o que amplia o potencial de aplicação da descoberta para as áreas farmacêutica e nutricional.
A pesquisa envolveu cerca de 18 colaboradores do LNBR (Laboratório Nacional de Biorrenováveis) e do LNLS (Laboratório Nacional de Luz Síncrotron), ambos do CNPEM, além de pesquisadores externos da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e de universidades da Espanha e do Canadá. Além disso, o estudo contou com financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), além de apoio do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI).
Simulações de dinâmica molecular mostram os movimentos da enzima que permitem o deslocamento do substrato ao longo do sítio ativo, sustentando a catálise contínua.
Sobre o CNPEM
O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) abriga um ambiente científico de fronteira, multiusuário e multidisciplinar, com ações em diferentes frentes do Sistema Nacional de CT&I. Organização Social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), o CNPEM é impulsionado por pesquisas que impactam as áreas de saúde, energia, materiais renováveis e sustentabilidade. Responsável pelo Sirius, maior equipamento científico já construído no País. O CNPEM hoje desenvolve o projeto Orion, complexo laboratorial para pesquisas avançadas em patógenos. Equipes altamente especializadas em ciência e engenharia, infraestruturas sofisticadas abertas à comunidade científica, linhas estratégicas de investigação, projetos inovadores com o setor produtivo e formação de pesquisadores e estudantes compõem os pilares da atuação deste centro único no País, capaz de atuar como ponte entre conhecimento e inovação. As atividades de pesquisa e desenvolvimento do CNPEM são realizadas por seus Laboratórios Nacionais de: Luz Síncrotron (LNLS), Biociências (LNBio), Nanotecnologia (LNNano) e Biorrenováveis (LNBR), além de sua unidade de Tecnologia (DAT) e da Ilum Escola de Ciência, curso de bacharelado em Ciência e Tecnologia, com apoio do Ministério da Educação (MEC).
