Estudos estruturais e funcionais de complexos protéicos do celulossomo de Ruminococcus flavefaciens

• Processo: 10/19240-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2011
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2015
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Richard Charles Garratt
• Beneficiário: Juliana Cheleski Wiggers
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 13/24972-1 - Tomografia crio-eletrônica para visualizar a organização molecular, BE.EP.PD
• Assunto(s): Bioetanol Celulose Biologia estrutural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioetanol | Biologia Estrutural | celulossomo | Proteínas coesina-dockerina | Biologia Molecular

Resumo

O celulossomo é um intrincado complexo multienzimático, desenhado para degradação eficiente de polissacarídeos encontrados em paredes celulares, notavelmente celulose. A arquitetura supramolecular do celulossomo consiste no recrutamento de diversas enzimas hidrolíticas em uma subunidade não-catalítica chamada de escafoldina. O reconhecimento e integração do complexo se da por meio da forte interação entre dois domínios protéicos existentes nas subunidades enzimáticas (dockerina) e na escafoldina (coesina). A subunidade não-catalítica geralmente encontra-se ancorada à superfície celular do organismo e possui um módulo de reconhecimento do substrato polissacarídico, sendo então o celulossomo uma nanomáquina ideal para degradação de celulose. A organização estrutural do celulossomo de diferentes bactérias que possui os módulos tipos I e II é uma consequência direta dos dois tipos de interação específicas existentes no par coesina-dockerina. Porém, no complexo celulossomo de Ruminococcus flavefaciens, os pares coesina-dockerina diferem tanto em sequência quanto em estrutura proteica em relação aos seus parceiros dos tipos I e II, sendo portanto classificados de módulos tipo III. Dada a falta de informações a respeito das interações encontradas no celulossomo de R. flavefaciens, este projeto foca-se nos estudos estruturais e funcionais de seus heterodímeros coesina-dockerina. A determinação de estruturas tridimensionais dos complexos do tipo III mostrará em detalhes seu modo de interação, elucidando o principal paradigma na organização estrutural do único complexo que emprega tais módulos. Por outro lado, informações estruturais dos determinantes moleculares para a interação dos domínios do tipo III aumentarão o leque de oportunidades para o emprego desses versáteis blocos estruturais. Dentre as várias aplicações, a incorporação da arquitetura estrutural do celulossomo para aumentar a eficiência das enzimas hidrolíticas pode levar ao desenvolvimento de processos economicamente viáveis, como por exemplo, o seu emprego na otimização dos processos de produção do bioetanol. (AU)