Prospecção e caracterização de enzimas envolvidas na desconstrução de biomassa a partir de abordagem metagenômica - Sales, Rodrigo Mauricio Marinsek (2023)
A biomassa lignocelulósica é composta por três principais polímeros, que são a celulose, a hemicelulose e a lignina, sendo a celulose o composto orgânico mais abundante na natureza e a lignina o composto fenólico mais abundante na natureza. A despolimerização dessa matéria-prima renovável é o primeiro passo para a obtenção de compostos químicos de interesse industrial e uma das tecnologias mais promissoras para essa desconstrução envolve o uso de enzimas. A identificação de novas enzimas com elevado potencial para a desconstrução de biomassa favorece o desenvolvimento de processos ambientalmente benignos. Com abordagens metagenômicas e técnicas de biologia molecular é possível explorar a diversidade microbiana (cultivável e não cultivável) de diferentes ambientes e assim encontrar enzimas com potencial biotecnológico para a degradação de biomassa. O objetivo desse trabalho foi expressar, purificar e caracterizar bioquimicamente uma βglicosidase com potencial biotecnológico para o mercado industrial e realizar a amplificação e clonagem em vetor de expressão de ao menos uma ligninase. A β-glicosidase (Bgl08) foi produzida a partir de uma biblioteca metagenômica de rúmen de caprino construída em estudos anteriores pela equipe de pesquisa da Embrapa Agroenergia e apresentou as seguintes característica: 1) atividade contra os substratos pNPG, pNPX, celobiose e salicina; 2) temperatura ótima de 45 °C; 3) pH ótimo de 6,0; 4) Vmax(pNPG) de 3.10-6 mmol/min (U) e Km de 1,83 mM ± 0,26; 5) Vmax(celobiose) 7,05.10-3 mmol/min (U) e Km de 7,49 mM ± 1,59. Já a busca por ligninase foi feita a partir de consórcios microbianos aplicando-se a técnica de enriquecimento com lignina. Com o DNA total extraído deste consórcio, uma biblioteca metagenômica foi construída e três pares de primers correspondentes a enzimas Dyp e cinco pares de primers correspondentes a enzimas SOD foram desenhados e sintetizados para que se pudesse realizar a amplificação destes genes e cloná-los em vetores de expressão.