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Artizima - ferramenta computacional para evolução in silico de enzimas utilizadas em biorefinarias

Processo: 07/59308-3
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
Vigência: 01 de maio de 2009 - 31 de outubro de 2009
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
Pesquisador responsável:Renato Luis Tame Parreira
Beneficiário:Renato Luis Tame Parreira
Empresa:Verdartis Desenvolvimento Biotecnológico Ltda. - ME
Município: Ribeirão Preto
Bolsa(s) vinculada(s):09/08405-4 - "ARTIZIMA- ferramenta computacional para evolução in silico de enzimas utilizadas em biorefinarias", BP.TT
09/08386-0 - Artizima-ferramenta computacional para evolução in silico de enzimas utilizadas em biorrefinarias, BP.TT
09/50218-7 - Artizima: ferramenta computacional para evolução in silico de enzimas utilizadas em biorrefinarias, BP.PIPE
09/07751-6 - ARTIZIMA- ferramenta computacional para evolução in silico de enzimas utilizadas em biorefinarias, BP.TT
09/07707-7 - "ARTIZIMA- ferramenta computacional para evolução in silico de enzimas utilizadas em biorefinarias", BP.TT
Assunto(s):Algoritmos  Enzimas  Biocombustíveis 

Resumo

As enzimas desempenham um papel central na biotecnologia, pois são utilizadas em diversos processos industriais, aumentando a especificidade e eficiência de processos, melhorando a pureza do produto, induzindo a redução dos impactos ambientais e diminuindo o consumo de outros compostos químicos. As xilanases são enzimas que têm sido utilizadas em muitas aplicações biotecnológicas, inclusive no biobranqueamento da celulose e em biorefinarias, compondo o estágio enzimático. O Prof. Richard John Ward utilizou técnicas de engenharia molecular para aumentar a temperatura ótima da enzima xilanase, vislumbrando seu uso no processo de biobranqueamento da polpa de madeira em altas temperaturas. Um sistema, desenvolvido no laboratório do Dr. Ward, na Universidade de São Paulo, utilizando técnicas avançadas de engenharia de proteínas, permitiu a otimização das propriedades catalíticas da xilanase em altas temperaturas. Esse sistema, denominado Evolução Dirigida (ED), mimetiza, em laboratório, o processo de seleção natural Darwiniano. Repetições sucessivas de ED foram usadas para melhorar a enzima e alcançar as propriedades catalíticas nas condições desejadas, sendo que, nesse processo, 23 enzimas foram selecionadas. Esse projeto, aproveitando o sistema desenvolvido pelo Dr. Ward, na seleção de 23 enzimas xilanases termofilicas mutantes, propõe o estudo de determinantes de estabilidade estrutural. O conhecimento adquirido, através das análises das trajetórias de simulações de Dinâmica Molecular, será traduzido em uma função matemática (função de fitness), que será usada num algoritmo evolutivo capaz de propor, de forma automatizada, novas mutações em enzimas termofilicas. As indicações de mutação, provenientes de mutantes selecionados por ED e pelo histórico de tentativas de evolução da ferramenta, serão armazenadas num banco de dados. Portanto, a ferramenta computacional será utilizada no processamento das informações resultantes de experimentos de Evolução Dirigida e de Evolução in silico, que resultará na proposição de melhores mutantes. O uso sinérgico das informações resultará numa melhor exploração da diversidade de enzimas criadas pelas técnicas de engenharia molecular, facilitando a seleção das melhores enzimas. Por fim, a mutagênese aleatória por PCR ("error-prone" PCR) e a recombinação gênica "in vitro" (embaralhamento de DNA) constituem ferramentas que serão utilizadas para engendrar uma enzima evoluída. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Nova rede pesquisa o clima espacial sobre a América do Sul 
Pesquisa busca produzir enzimas para branqueamento de celulose 
Matéria(s) publicada(s) na Revista Pesquisa FAPESP sobre o auxílio:
Brancura total 
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