Fungos termófilos: potencial enzimático, caracterização bioquímica de enzimas lignocelulolíticas e suas aplicações biotecnológicas
Fungos termofílicos, biomassa lignocelulósica, enzimas lignocelulolíticas, expressão heteróloga, Komagataella phaffii, liquefação enzimática.
A biomassa lignocelulósica é uma fonte renovável de energia que apresenta grande potencial para a produção de biocombustíveis e compostos químicos de forma mais sustentável. Coquetéis enzimáticos contendo diferentes classes de enzimas lignocelulolíticas (celulases, hemicelulases e proteínas auxiliares) são necessários para desconstrução da biomassa e liberação dos açúcares presentes em sua composição. Os fungos filamentosos termófilos apresentam um arsenal de enzimas que podem ser aplicadas nestes coquetéis e em outros setores da indústria. Neste contexto, o trabalho tem por objetivo avaliar o arsenal enzimático de Humicola grisea var. thermoidea, caracterizar enzimas termofílicas de fungos filamentosos e avaliar suas possíveis aplicações biotecnológicas. Inicialmente, o genoma e o transcriptoma de H. grisea var. thermoidea foram obtidos pela primeira vez. O genoma do fungo apresentou tamanho de 28,75 Mpb, contendo 8736 genes putativos. A análise do seu transcriptoma demonstrou a expressão de mais de 200 genes para enzimas capazes de degradar carboidratos quando cultivado em fonte de carbono indutora (bagaço de cana), e também a expressão diferencial de genes quando o fungo foi cultivado em pH alcalino (pH 8) ao invés de ácido (pH 5). Paralelamente, buscou-se a expressão e caracterização de uma pectinase e uma esterase putativas do fungo termofílico Thermomyces lanuginosus. A levedura Komagataella phaffii foi utilizada para expressar os genes que codificam uma poligalacturonase (TL-PG1) e feruloil esterase (TL-FE1). Os genes foram clonados no vetor de expressão pPICZA sob controle do promotor AOX1. Clones recombinantes foram obtidos com sucesso e a expressão da proteína heteróloga confirmada por SDSPAGE e Western-blot. As enzimas TL-PG1 e TL-FE1 foram detectadas por ambas as técnicas e purificadas em coluna de afinidade His-tag, atingindo concentrações de 1,45 e 0,76 mg/mL, respectivamente. A enzima TL-PG1 possui atividade de 462,6 U/mL empregando o ácido poligalacturônico (PGA) como substrato sob condições ideais (pH 6 e 55 ˚C). Além disso, TL-PG1 demonstrou sinergia na hidrólise da biomassa lignocelulósica quando usada em conjunto com Ctec3 e eficiência na purga de tecido (denim) para aplicação na indústria têxtil. Por fim, foi desenvolvido um método em pequena escala para avaliar o potencial de liquefação à base de enzimas de pellets derivados do milho. Esse método permitiu a avaliação do efeito de proteínas heterólogas (produzidas previamente) na liquefação enzimática da biomassa peletizada da palha de milho.