As mudanças climáticas estão causando prejuízos em vários setores da economia mundial. Na reunião da COP21, que teve como foco estas mudanças climáticas, participantes do mundo todo decidiram tomar atitudes urgentes para tentar conter aumento da temperatura média global. Dentro deste cenário, a produção e o consumo de energia têm uma importância central, onde fontes de energia renováveis vêm sendo preferidas às fontes de energias fósseis. O Brasil tem uma participação importante na geração de energia renovável mundial aportando um 40% do total de sua matriz energética. A degradação dos componentes da parede celular vegetal tem um vasto potencial na geração de biocombustíveis e outros compostos verdes a partir da celulose, hemicelulose e lignina. Para isto estudos das enzimas capazes de degradas estes componentes vem sendo realizados, com ênfase nas enzimas hidrolases de glicosídeos. Dentre as hidrolases, encontram-se as arabinanases, enzimas capazes de hidrolisar o arabinano, componente polissacídeo da hemicelulose, em L-arabinose. Neste trabalho, estudos envolvendo duas arabinanases de Bacillus licheniformis foram realizados, iniciando na etapa de clonagem dos genes. Os produtos foram transformados em Escherichia coli e expressos e purificados. A avaliação da estabilidade térmica indicou uma afinidade das enzimas por metais divalentes. Tentativas de cristalização resultaram na formação de um cristal, que possibilitou a determinação da estrutura uma das arabinanases. Através de ensaios bioquímicos, foi determinada a especificidade por substrato, temperatura e pH ótimos e a atividade frente a metais. Foi observado que as enzimas são seletivas para arabinano não ramificado, tem temperatura ótima em 45 e 40 graus, para BlAbn-1 e BlAbn-2, respectivamente, e pH ótimo em 8 e 7. Por último, foram realizados ensaios complementares de sinergismo e atividade oxidativa. Embora os ensaios de atividade oxidativa tenham sido inconclusivos, os ensaios de sinergismo mostraram que a enzima BlAbn-1 é capaz de aumentar em 30% a atividade do coquetel enzimático Accellerase 1500 sobre biomassa pré-tratada e sobre celulose pura. Este efeito é ainda maior na presença de sulfato de níquel. / Climate change is causing losses in different sectors of the world economy. At the meeting of COP21, focused on climate changes, participants from around the world decided to take urgent actions to try to halt the increase in global average temperature. Within this scenario, the production and consumption of energy are of central importance, where renewable energy sources have been preferred to fossil fuels. Brazil has an important role in the global renewable energy generation by contributing 40% of its total energy mix. The degradation of the components of plant cell wall has a vast potential in the generation of biofuels and other green chemical from cellulose, hemicellulose and lignin. Thus, studies of enzymes that degrade these components have been carried out, with emphasis on glycoside hydrolases. Among the hydrolases are the arabinanases, enzymes capable of hydrolyzing arabinan, a polysaccharide component of hemicellulose, in L-arabinose. In this work, studies involving two arabinanases from Bacillus licheniformis were carried out, starting in gene cloning step. The products were transformed into Escherichia coli, expressed and purified. The evaluation of the thermal stability of the enzymes showed an affinity for divalent metals. Crystallization attempts resulted in the formation of a single crystal, which made it possible to determine the crystal structure of one arabinanase. Through biochemical assays, it was determined the substrate specificity, optimum temperature and pH and activity against metals. It was observed that the enzymes are selective for non-branched arabinan, have optimum temperature at 45 and 40 degrees, to BlAbn-1 and BlAbn-2, respectively, and optimum pH of 8 and 7. Finally, additional tests were performed to evaluate the possible synergism and oxidative activity. Although the oxidative activity assays were inconclusive, the synergism tests showed that BlAbn-1 is able to increase by 30% the activity of the enzymatic cocktail Accellerase 1500 on pre-treated biomass and on pure cellulose. This effect is even greater in the presence of nickel sulfate.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-14102016-091118 |
| Date | 28 April 2016 |
| Creators | Farro, Erick Giancarlo Suclupe |
| Contributors | Nascimento, Alessandro Silva |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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