Endophytic microorganisms were screened for hemicellulases production using plate assays and liquid cultivations. Two strains were selected and used in further studies. Aspergillus niger DR02 strain and Annulohypoxylon stigyum DR47. In A.niger fed-batch submerged cultivation approaches were developed using liquor from hydrothermal sugar cane pretreatment, and maximum xylanase activities obtained were 458.1 U/mL for constant fed-batch mode. For A. stygium DR47 media optimization and bioreactor cultivation using citrus bagasse and soybean bran were explored and revealed a maximum production of 6.26 U/mL of pectinase and 10.13 U/mL of β-glucosidase. Improved hemicellulase production was also done by genetic modifications at carbon catabolic repression levels in A. niger. Mass spectrometric studies were done in enzymatic extracts produced and contributed to understand the enzymatic supplementation of Celluclast 1.5L.In addition the extracts produced were tested for an enzyme formulation and that was able to increase sugar cane bagasse hydrolysis. / Microrganismos endofíticos foram selecionados para a produção de hemicelulases através de testes em placa e de cultivo líquido. Duas linhagens foram selecionadas para posteriores cultivos, Aspergillus niger DR02 e Annulohypoxylon stigyum DR47. Para o fungo A.niger batelada alimentada em cultivo submerso com licor do tratamento hidrotérmico do bagaço de cana de açúcar permitiram obtenção de máxima atividade de xilanase de 458,1 U/mL. Para a linhagem A. stygium DR47 otimização do cultivo utilizando bagaço cítrico e farelo de soja foram explorados e revelaram produção de 6,26 U/mL de pectinase e 10,13 U/mL de β-glucosidase. Melhoramento da produção de hemicelulase foi realizado com modificações genéticas ao nível de repressão catabólica de carbono em A. niger. Estudos de espectrometria de massas foram realizados nos extratos enzimáticos produzidos e contribuíram para entender a suplementação da Celluclast 1.5L. Além disso, os extratos produzidos foram testados para uma formulação que foi capaz de aumentar a hidrólise do bagaço de cana de açúcar.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-18T15:55:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Nina Rosa Mello.pdf: 820186 bytes, checksum: 6106e9129dd9ff187daf9d0b5c46f501 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-18T15:55:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Nina Rosa Mello.pdf: 820186 bytes, checksum: 6106e9129dd9ff187daf9d0b5c46f501 (MD5) Previous issue date: 2015-05-28 / CAPEs / A palma forrageira é uma cactácea cultivada no semiárido nordestino, capaz de se desenvolver mesmo em solos deficientes em nutrientes e água. Por ser rica em carboidratos, tem um grande potencial para utilização em processos biotecnológicos para produção de diversos bioprodutos. O objetivo deste trabalho foi investigar a utilização da palma forrageira como substrato para a produção de enzimas microbianas de interesse industrial, em particular, para a aplicação na hidrólise de biomassas em biorrefinarias. Cladódios de Opuntia fícusindica, vulgarmente conhecida como palma gigante, foram fornecidos pelo Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA) e utilizados em todos os experimentos. Inicialmente, foi realizado um ―screening‖ de microorganismos do gênero Bacillus, pertencentes à Coleção de Microrganismo do Departamento de Antibióticos. O ―screening‖ foi feito com 10 linhagens, em placas de Petri, em meio sólido contendo pó de palma seca como fonte de carbono. Entre as 7 linhagens capazes de crescer no meio sólido, a linhagem com colônia de maior diâmetro foi selecionada para investigação sobre a produção de enzimas celulolíticas, hemicelulolíticas e pectinolíticas em fermentação submersa. As fermentações submersas foram realizadas com a linhagem selecionada, Bacillussp. UFPEDA 472, e outros 3 micro-organismos: Trichoderma reesei RUT C-30, Aspergillus awamori e Streptomyces rocheiUFPEDA 3414, já reconhecidos como bons produtores de enzimas. A produção de atividades enzimáticas foi investigada em frascos agitados em mesa agitadora (New Brunswick Scientific, C25KC) e em biorreator de bancada instrumentado (New Brunswick Scientific, Bioflo110), utilizando-se o pó e a fração péctica da palma, respectivamente. As condições de aeração e agitação do reator foram: 1 vvm e 500 rpm, respectivamente; a temperatura e o pH foram controlados, respectivamente, em: 30°C e 5,0, para os fungos filamentosos, 30°C e 7,0, para Bacillus sp., e 37°C e 6,0 para S. rochei. Atividades enzimáticas FPase, CMCase, xilanase e pectinase foram determinadas durante as fermentações utilizando-se como substratos: papel de filtro Whatman nº1, carboximetilcelulose 4%, xilana 1% e pectina cítrica 1%, respectivamente. As concentrações de açúcares e ácido galacturônico foram realizadas por cromatografia líquida de alta eficiência (Agilent, Série 1100). A palma e a sua fração péctica foram capazes de induzir a produção de todas as atividades enzimáticas investigadas em T. reesei, principalmente xilanase (7,75 UI/mL), mas baixas atividades celulolíticas foram observadas para os outros microorganismos. Por outro lado, maiores atividades pectinolíticas foram observadas para S. rochei e A. awamori (2,24 UI/mL e 1,84 UI/mL, respectivamente). Os resultados levaram à conclusão de que a biomassa de cladódios da palma forrageira gigante e a sua fração péctica são substratos potenciais para produção de enzimas – em particular, por Trichoderma reesei RUT C30 – capazes de atuar na hidrólise de biomassas lignocelulósicas em biorrefinarias. / The prickly pear is a cactus cultivated in the semi-arid northeast region of Brazil, able to grow even in soil poor in nutrients and water. Being rich in carbohydrates, it has great potential for use in biotechnological processes for production of various bioproducts. The aim of this study was to investigate the use of prickly pear as a substrate for the production of microbial enzymes of industrial interest, in particular for application in biomass hydrolysis in biorefineries. Cladodes of Opuntia ficus-indica, commonly known as giant palm in Brazil, were provided by the Agronomic Institute of Pernambuco (IPA) and used in all experiments. Initially, a screeningwas carried out with microrganisms of the genus Bacillusfrom the Microbial Collection of the Department of Antibiotics. The screening was performed with 10 strains in Petri dishes on solid medium containing cactus dry powder as a carbon source. Among the 7 strains capable of growing on the solid medium, the strain with the larger colony diameter was selected for investigation on the production of cellulolytic, pectinolytic and hemicellulolytic enzymes in submerged fermentation. The submerged fermentations were carried out with the selected strain, Bacillus sp. UFPEDA 472, and other three microorganisms: Trichoderma reesei RUT C-30, Aspergillus awamori and Streptomyces rocheiUFPEDA 3414, already recognized as good producers of enzymes. The production of enzyme activities was investigated in Erlenmeyer flasks in rotatory shaker (New Brunswick Scientific, C25KC) and instrumented bench bioreactor (New Brunswick Scientific, Bioflo110), using the powder and pectin fraction from the cactus, respectively. The conditions of aeration and agitation of the reactor were: 1 vvm and 500 rpm, respectively; the temperature and pH were controlled respectively at: 30 ° C and 5.0 for filamentous fungi, 30 ° C and 7.0 for Bacillus sp., and 37 ° C and 6.0 for S. rochei. FPase, CMCase, xylanase and pectinase enzymatic activities were determined during the fermentations using Whatman nº1 filter paper, carboxymethylcellulose 4%, xylan 1% and citrus pectin 1%, as substrates, respectively. The concentrations of sugars and galacturonic acid were determined by highperformance liquid chromatography (Agilent Technologies, 1100 Series). The cactus and its pectic fraction were able to induce the production of all enzyme activities investigated in T. reesei, mostly xylanase (7,75 UI/mL), but lower cellulolytic activities were observed for the other microorganisms. On the other hand, higher pectinolytic activities were observed for S. rochei and A. awamori (2,24 UI/mL and 1,84 UI/mL, respectively). It was concluded that the cladodes biomass of giant cactus and its pectin fraction are potential substrates for the production of enzymes - in particular by Trichoderma reesei RUT C30 - able to act in the hydrolysis of lignocellulosic biomass in biorefineries.

Endophytic microorganisms were screened for hemicellulases production using plate assays and liquid cultivations. Two strains were selected and used in further studies. Aspergillus niger DR02 strain and Annulohypoxylon stigyum DR47. In A.niger fed-batch submerged cultivation approaches were developed using liquor from hydrothermal sugar cane pretreatment, and maximum xylanase activities obtained were 458.1 U/mL for constant fed-batch mode. For A. stygium DR47 media optimization and bioreactor cultivation using citrus bagasse and soybean bran were explored and revealed a maximum production of 6.26 U/mL of pectinase and 10.13 U/mL of β-glucosidase. Improved hemicellulase production was also done by genetic modifications at carbon catabolic repression levels in A. niger. Mass spectrometric studies were done in enzymatic extracts produced and contributed to understand the enzymatic supplementation of Celluclast 1.5L.In addition the extracts produced were tested for an enzyme formulation and that was able to increase sugar cane bagasse hydrolysis. / Microrganismos endofíticos foram selecionados para a produção de hemicelulases através de testes em placa e de cultivo líquido. Duas linhagens foram selecionadas para posteriores cultivos, Aspergillus niger DR02 e Annulohypoxylon stigyum DR47. Para o fungo A.niger batelada alimentada em cultivo submerso com licor do tratamento hidrotérmico do bagaço de cana de açúcar permitiram obtenção de máxima atividade de xilanase de 458,1 U/mL. Para a linhagem A. stygium DR47 otimização do cultivo utilizando bagaço cítrico e farelo de soja foram explorados e revelaram produção de 6,26 U/mL de pectinase e 10,13 U/mL de β-glucosidase. Melhoramento da produção de hemicelulase foi realizado com modificações genéticas ao nível de repressão catabólica de carbono em A. niger. Estudos de espectrometria de massas foram realizados nos extratos enzimáticos produzidos e contribuíram para entender a suplementação da Celluclast 1.5L. Além disso, os extratos produzidos foram testados para uma formulação que foi capaz de aumentar a hidrólise do bagaço de cana de açúcar.

Orientador: Eleni Gomes / Resumo: O grande acumulo de biomassa lignocelulósica oriunda da produção de etanol no Brasil contribui para um aumento em pesquisas para utilização para etanol de segunda geração e produção de enzimas com maior valor agregado. Considerando que o grupo de pesquisa ao qual esse trabalho está vinculado tem desenvolvido pesquisas com celulases, hemicelulases, ligninases, pectinases, esse estudo teve por objetivo selecionar leveduras produtoras dessas enzimas, realizar a caracterização físico-química e a purificação enzimática. Diversos trabalhos tem sido desenvolvidos a fim do reaproveitamento de material lignocelulósico oriundo da produção de etanol por cana-de-açúcar para a produção de enzimas de interesse comercial e sua principal aplicação na produção de etanol de segunda geração. Foi selecionado duas leveduras entre 30 escolhidas da coleção do Laboratório de Bioquímica e Microbiologia Aplicadas UNESP/IBILCE: A. pullulans LB 3.1 e A. leucospermi LB 86 e que foram cultivadas com farelo de trigo. Ambas foram capazes de produzir xilanase, β-xilosidase e β-glicosidase, sendo a maior atividade de xilanase de 72 U ml-1 para LB 3.1 de 5,5 U ml-1 para LB 86, bem como a atividade de β-xilosidase que foi (6,7 U ml-1 ) para LB 3.1 e (4,0 U ml-1 ). Com relação à influência do pH na atividade enzimática foi observado perfis similares para xilanase e βxilosidase produzidas pela levedura A. pullulans LB 3.1, com uma maior atividade na faixa de pH 2,5 a 3,5. Essa característica foi observada também ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The large accumulation of lignocellulosic biomass from ethanol production in Brazil contributes to an increase in research for use for second generation ethanol and the production of enzymes with greater added value. Considering that the research group to which this work is linked has developed research with cellulases, hemicellulases, ligninases, pectinases, this study aimed to select yeasts that produce these enzymes, perform physical-chemical characterization and enzymatic purification. Several works have been developed in order to reuse lignocellulosic material from the production of ethanol by sugarcane for the production of enzymes of commercial interest and its main application in the production of second generation ethanol. Two yeasts were selected from 30 chosen from the collection of the Laboratory of Applied Biochemistry and Microbiology UNESP / IBILCE: A. pullulans LB 3.1 and A. leucospermi LB 86 and which were grown with wheat bran. Both were able to produce xylanase, β-xylosidase and β-glycosidase, with the highest xylanase activity being 72 U ml-1 for LB 3.1 and 5.5 U ml-1 for LB 86, as well as the activity of β-xylidasidase which was (6.7 U ml-1) for LB 3.1 and (4.0 U ml-1). Regarding the influence of pH on enzyme activity, similar profiles were observed for xylanase and β-xylosidase produced by the yeast A. pullulans LB 3.1, with a greater activity in the pH range 2.5 to 3.5. This characteristic was also observed for the βxylosidase of A. leucospermi LB 86, w... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

No description available.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-09Bitstream added on 2014-06-13T20:35:51Z : No. of bitstreams: 1 moretti_mms_me_rcla.pdf: 1537204 bytes, checksum: ee5403abcf2b166e590ebe82f51303d0 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Dos 27 microrganismos recém isolados, A. fumigatus M.7.1 e Myceliophthora sp M.7.7 foram os melhores produtores de FPase (0,8 e 2,0 U/g de substrato) e xilanase (1040 e 1292 U/g de substrato), quando cultivados por fermentação em estado sólido (FES) em mistura de bagaço de cana e farelo de trigo (1:1). As produções máximas de xilanase (7237,9 U/g de substrato) e endoglucanase (46,2 U/g de substrato) por A. fumigatus M.7.1 foram observadas pelo cultivo do fungo em palha de milho e farelo de trigo (9:1 p/p) e bagaço de cana e farelo de trigo (9:1 p/p), respectivamente. Em relação ao isolado Myceliophthora sp M.7.7, os picos de produção de ambas as enzimas (xilanase: 1044,6 U/g de substrato; endoglucanase 53,7 U/g de substrato) foram obtidos quando este foi cultivado em mistura de bagaço de cana e farelo de trigo (9:1 p/p). A endoglucanase e xilanase produzida por A. fumigatus M.7.1 apresentaram atividade ótima em pH 4,5, a 70 e 60 ºC, respectivamente. Nos ensaios com a linhagem Myceliophthora sp M.7.7, ambas as enzimas apresentaram maior atividade em pH 5,0 a 65-70 ºC. Ambas as enzimas de Myceliophthora sp M.7.7 e a endoglucanase de A. fumigatus M.7.1 mantiveram aproximadamente 70-100% da atividade inicial na faixa de pH entre 3,5 a 9,0 e nas temperaturas de 35 a 65 ºC. A xilanase de A. fumigatus M.7.1 manteve-se estável em pH entre 5,5 e 10,5 e 40 e 50 ºC, respectivamente. Dos tratamentos ao qual o bagaço foi submetido, o que mostrou maior eficiência na liberação de açúcares redutores (0,09%) e compostos fenólicos (0,74%), foi a solução de glicerol em microondas por 5 min. O bagaço de cana pré tratado com glicerol foi incubado com o preparado enzimático de A. fumigatus M.7.1 a 55 ºC. Após 24 h de incubação, foram liberados 0,7 mg/mL de açúcar redutor. As mesmas condições foram utilizadas na sacarificação do bagaço utilizando o extrato enzimático... / The microorganisms A. fumigatus M.7.1 and Myceliophthora SP M.7.7 were the best producers of FPase (0,8 and 2,0 U/g of substrate) and xylanase (1040 and 1292 U/g of substrate) of the 27 isolated microorganisms, when cultivated by solid state fermentation (SSF) in a mixture of cane bagasse and wheat bran (1:1). The greatest production of xylanase (7237,9 U/g of substrate) and endoglucanase (46,2 U/g of substrate) by A. fumigatus M.7.1 were noted by the fungi cultivation in corn straw and wheat bran (9:1 p/p) and cane bagasse and wheat bran (9:1 p/p), respectively. In the isolated Myceliophthora sp M.7.7, the peak production of the both enzymes (xylanase: 1044,6 U/g of substrate; endoglucanase 53,7 U/g of substrate) were obtained when the microorganism were cultivated in a mixture of cane bagasse and wheat bran (9:1 p/p). The endoglucanase and the xylanase produced by A. fumigatus M.7.1 showed higher activity in pH 4,5, at 70 and 60 oC, respectively. In the essays with the Myceliophthora sp M.7.7 strains, the both enzymes showed higher activity in pH 5,0, at 65-70 oC. The both enzymes of Myceliophthora sp M.7.7 and the endoglucanase of A. fumigatus M.7.1 maintained approximately 70-100% of the initial activity between pH 3,5 and 9,0 and between 35 and 65 oC. The xylanase of A. fumigatus M.7.1 was stable between the pH 5,5 and 10,5 and the temperature 40 and 50 oC. About the treatments of the bagasse, the most efficient in the liberation of reducing sugars (0,09%) and phenolic compounds (0,74%) was the glycerol solution in microwave for 5 minutes. The cane bagasse pretreated with glycerol was incubated with the enzymatic solution of A. fumigatus M.7.1 at 55 oC. After 24 hours of incubation, 0,7mg/mL of reducing sugar was liberated. The same conditions were used in the saccharification of the bagasse using the enzymatic extract produced by Myceliophthora sp. M.7.7, with a reducing sugar... (Complete abstract click electronic access below)

Resumo: Dos 27 microrganismos recém isolados, A. fumigatus M.7.1 e Myceliophthora sp M.7.7 foram os melhores produtores de FPase (0,8 e 2,0 U/g de substrato) e xilanase (1040 e 1292 U/g de substrato), quando cultivados por fermentação em estado sólido (FES) em mistura de bagaço de cana e farelo de trigo (1:1). As produções máximas de xilanase (7237,9 U/g de substrato) e endoglucanase (46,2 U/g de substrato) por A. fumigatus M.7.1 foram observadas pelo cultivo do fungo em palha de milho e farelo de trigo (9:1 p/p) e bagaço de cana e farelo de trigo (9:1 p/p), respectivamente. Em relação ao isolado Myceliophthora sp M.7.7, os picos de produção de ambas as enzimas (xilanase: 1044,6 U/g de substrato; endoglucanase 53,7 U/g de substrato) foram obtidos quando este foi cultivado em mistura de bagaço de cana e farelo de trigo (9:1 p/p). A endoglucanase e xilanase produzida por A. fumigatus M.7.1 apresentaram atividade ótima em pH 4,5, a 70 e 60 ºC, respectivamente. Nos ensaios com a linhagem Myceliophthora sp M.7.7, ambas as enzimas apresentaram maior atividade em pH 5,0 a 65-70 ºC. Ambas as enzimas de Myceliophthora sp M.7.7 e a endoglucanase de A. fumigatus M.7.1 mantiveram aproximadamente 70-100% da atividade inicial na faixa de pH entre 3,5 a 9,0 e nas temperaturas de 35 a 65 ºC. A xilanase de A. fumigatus M.7.1 manteve-se estável em pH entre 5,5 e 10,5 e 40 e 50 ºC, respectivamente. Dos tratamentos ao qual o bagaço foi submetido, o que mostrou maior eficiência na liberação de açúcares redutores (0,09%) e compostos fenólicos (0,74%), foi a solução de glicerol em microondas por 5 min. O bagaço de cana pré tratado com glicerol foi incubado com o preparado enzimático de A. fumigatus M.7.1 a 55 ºC. Após 24 h de incubação, foram liberados 0,7 mg/mL de açúcar redutor. As mesmas condições foram utilizadas na sacarificação do bagaço utilizando o extrato enzimático... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The microorganisms A. fumigatus M.7.1 and Myceliophthora SP M.7.7 were the best producers of FPase (0,8 and 2,0 U/g of substrate) and xylanase (1040 and 1292 U/g of substrate) of the 27 isolated microorganisms, when cultivated by solid state fermentation (SSF) in a mixture of cane bagasse and wheat bran (1:1). The greatest production of xylanase (7237,9 U/g of substrate) and endoglucanase (46,2 U/g of substrate) by A. fumigatus M.7.1 were noted by the fungi cultivation in corn straw and wheat bran (9:1 p/p) and cane bagasse and wheat bran (9:1 p/p), respectively. In the isolated Myceliophthora sp M.7.7, the peak production of the both enzymes (xylanase: 1044,6 U/g of substrate; endoglucanase 53,7 U/g of substrate) were obtained when the microorganism were cultivated in a mixture of cane bagasse and wheat bran (9:1 p/p). The endoglucanase and the xylanase produced by A. fumigatus M.7.1 showed higher activity in pH 4,5, at 70 and 60 oC, respectively. In the essays with the Myceliophthora sp M.7.7 strains, the both enzymes showed higher activity in pH 5,0, at 65-70 oC. The both enzymes of Myceliophthora sp M.7.7 and the endoglucanase of A. fumigatus M.7.1 maintained approximately 70-100% of the initial activity between pH 3,5 and 9,0 and between 35 and 65 oC. The xylanase of A. fumigatus M.7.1 was stable between the pH 5,5 and 10,5 and the temperature 40 and 50 oC. About the treatments of the bagasse, the most efficient in the liberation of reducing sugars (0,09%) and phenolic compounds (0,74%) was the glycerol solution in microwave for 5 minutes. The cane bagasse pretreated with glycerol was incubated with the enzymatic solution of A. fumigatus M.7.1 at 55 oC. After 24 hours of incubation, 0,7mg/mL of reducing sugar was liberated. The same conditions were used in the saccharification of the bagasse using the enzymatic extract produced by Myceliophthora sp. M.7.7, with a reducing sugar... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: Daniela A. Bocchini-Martins / Banca: Beatriz Vahan Kilikian / Banca: Mauricio Boscolo / Mestre

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:20:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4606.pdf: 10556895 bytes, checksum: debf5633a053f88ca7dd4618edef9175 (MD5) Previous issue date: 2012-07-06 / Universidade Federal de Minas Gerais / The plant biomass is a large-scale available resource and one of its more important applications is the second-generation ethanol production. However, the enzyme cost is one of the biggest barriers for economically viable ethanol from biomass. Therefore, it is important to identify fungal strains that can produce high concentrations of plant biomass-degrading enzymes. The aim of this work was to clone, study the gene expression and characterize the plant biomass-degrading transcript set of the filamentous fungus Trichoderma harzianum IOC-3844. A total of 1,543 highquality reads from the Trichoderma harzianum IOC-3844 cellulose induced cDNA library were organized into 1,002 transcripts representing 167 contigs and 835 singlets. Of these 1,002 transcripts 646 had unknown functions and 356 showed associated functions. Among the transcripts with associated functions, we found 20 transcripts related to plant biomass deconstruction. The real time PCR analysis of Trichoderma harzianum IOC-3844 mycelia grown for 36 and 60 hours in cellulose, revealed that the levels of the following mRNAs were induced by at least 2,000-fold when compared to uninduced mycelia: cbh1, cbh2, egl1, egl2, egl3, egl7 and swo1. In some cases, the values were higher than 100,000-fold. Among the transcripts analyzed by real time PCR, cbh1, cbh2 and egl7 exhibited the highest expression levels. The Trichoderma harzianum IOC-3844 exhibited a repertoire with high expression of plant biomassdegrading transcripts. The enzymes EGIII and Xyn2 were recombinantly expressed in Pichia pastoris, showing good quality purification and good enzymatic activity. The heterologous expression assays made possible future studies aiming at the industrial application of the enzymes. Therefore, this strain showed potencial to produce biomassdegrading enzymes for second-generation ethanol production and to be a source of enzymes for the paper industry / A biomassa vegetal é um recurso disponível em larga escala e uma das suas mais imporantes aplicações é a produção de etanol de segunda geração. No entanto, o custo das enzimas é um dos maiores entraves para a produção economicamente viável deste etanol. Neste contexto, é importante encontrar organismos produtores de grandes quantidades de enzimas que degradam a biomassa. Os objetivos deste estudo foram clonar, estudar a expressão gênica e caracterizar o conjunto de enzimas que degradam a biomassa vegetal, do fungo filamentoso Trichoderma harzianum IOC-3844. Um total de 1.543 seqüências de boa qualidade, geradas a partir de uma biblioteca de cDNA do Trichoderma harzianum IOC-3844, induzido por celulose, foi organizado em 1.002 transcritos, sendo 167 representados por mais de uma seqüência e 835 representados por apenas uma seqüência. Destes transcritos, 356 tiveram função associada e 646 não tiveram. Com isso, entre os transcritos com função associada, foram listados 20 transcritos envolvidos com degradação de biomassa vegetal. Análises de PCR em tempo real do micélio de Trichoderma harzianum IOC-3844, crescido por 36 e 60 horas em celulose, mostraram níveis de mRNA mais de 2.000 vezes mais representados para os transcritos cbh1, cbh2, egl1, egl2, egl3, egl7 e swo1, quando comparados com o micélio não induzido. Em alguns casos as maiores representatividades alcançaram valores superiores a 100.000 vezes. Entre os transcritos analisados o cbh1, o cbh2 e o egl7, mostraram os mais altos níveis de expressão. O Trichoderma harzianum IOC-3844 exibiu um repertório com alta expressão de transcritos envolvidas na degradação de biomassa vegetal. As enzimas EGIII e Xyn2 foram expressas em sistema recombinante com uso da levedura Pichia pastoris, apresentando facilidade de purificação e boa atividade enzimática. Os ensaios de expressão heteróloga viabilizaram estudos posteriores que visam a aplicação industrial das enzimas. Assim, esta cepa mostrou potencial para produzir enzimas que degradam a biomassa para a produção de etanol de segunda geração, e para ser fonte de enzimas para a indústria de papel.

La composition des cellulosomes (complexes multi-enzymatiques impliqués dans la dégradation des polysaccharides de la paroi végétale) produits par Clostridium cellulolyticum varie en fonction du substrat de croissance. En particulier, l’expression d’un regroupement de 14 gènes prédits comme codants pour des hémicellulases (appelés xyl-doc) est induite par la présence de paille et non de cellulose. L’hypothèse a été faite que le système à deux composants putatif, codé par les deux gènes en amont des gènes xyl-doc, est impliqué dans cette régulation. Mes résultats montrent que le régulateur de réponse (appelé XydR) est impliqué dans l’activation de la transcription des gènes xyl-doc et d’un gène additionnel codant pour une protéine de fonction inconnue. Cette protéine possède cependant un module de liaison aux sucres prédit comme ciblant les hémicelluloses. Les régions promotrices, incluant les sites potentiels de liaison de XydR, ont été identifiées en amont des gènes régulés et un lien transcriptionnel entre tous les gènes xyl-doc a été mis en évidence.Un deuxième objectif de mon travail a été d’identifier le signal inducteur présent dans la paille susceptible d’être capté par le senseur apparenté à XydR. Il a été montré que la transcription des gènes cibles est spécifiquement induite par l’arabinose et le xylose qui sont les résidus glucidiques les plus abondants dans les hémicelluloses et donc relargués lors de leur dégradation.Finalement, des études biochimiques des produits de certains des gènes régulés ont montré qu’au moins trois des gènes codaient pour des produits impliqués dans la dégradation des hémicelluloses. / The composition of the cellulosomes (multi enzymatic complexes involved in the degradation of plant cell wall polysaccharides) produced by Clostridium cellulolyticum differs according to the growth substrate. In particular, the expression of a cluster of 14 hemicellulase-encoding genes (called xyl-doc) is induced by the presence of straw and not of cellulose. The hypothesis was made that the putative two-component regulatory system, encoded by the genes localized upstream of xyl-doc, was involved in this regulation.My results provided evidence that the response regulator (called XydR) is involved in the activation of the transcription of xyl-doc genes and of an additional gene encoding a protein of unknown function harboring a carbohydrate binding module predicted to target hemicelluloses. Promoter regions, including XydR binding sites, have been identified upstream of the regulated genes and the transcriptional link between all xyl-doc genes has been demonstrated. A second aim of my work has been to identify the inducing signal present in straw that could be sensed by the cognate sensor of XydR. It was shown that the transcription of the target genes is specifically induced by arabinose and xylose which are the most abundant sugar residues present in hemicellulose and thus released by its degradation.Finally, biochemical studies of the products of some of the regulated genes demonstrated that at least three genes encoded products involved in hemicellullose degradation.