Identificação, Expressão e Purificação de bioprodutos com potencial biotecnológico,
A tendência global de promover a indústria de biotecnologia “branca” (que utiliza bioprocessos), tem impulsionado a pesquisa dos microrganismos, na busca por novos organismos, enzimas e bioprodutos com diversas propriedades e aplicações biotecnológicas. Uma grande variedade de fungos, leveduras e bactérias apresentam habilidades metabólicas para produzir uma série de enzimas e/ou produtos naturais úteis ao ser humano. Utilizando técnicas de biologia molecular, genômica e bioinformática, pretendemos, pesquisar novos genes, vias metabólicas, produtos químicos, enzimas, antibióticos e outros, de potencial utilização em processos biotecnológicos, com enfase na degradação de biomassa.
The Red Sea marine genomics Project: An enviromental genomics approach for the study of marine organisms in the Red Sea”,
Projeto internacional, com vigência 2009-2014, sob coordenação do Prof. Dr. Hamza El-Dorry. O projeto foi desenvolvido no departamento de Biologia de “The American University in Cairo” (AUC-Cairo, Egito), reúne uma rede internacional de laboratórios localizados em Estados Unidos (Josephine Bay Paul Center, Marine Biological Laboratory), Portugal (Centre of Biological Engineering, University of Minho), Arabia Saudita (Red Sea Research Center, King Abdullah University of Science and Technology) e Brasil (IQ e EACH/USP). O projeto visa à identificação e avaliação do potencial biotecnológico de microorganismos marinhos presentes em amostras de água obtidas a diversos níveis de profundeza (2000, 1500, 750, 200 e 50 metros) e sedimento obtido a 2000 metros de profundeza, no mar vermelho, através da análise de bibliotecas metagenômicas e do 16S rRNA. Na minha estadia no laboratório da AUC em Cairo (Egito) no ano 2009, participei na montagem, treinamento e desenvolvimento de metodologias de biologia molecular, para implementação das atividades de pesquisa no recém montado Laboratório de Biotecnologia Yousef Jameel do “ The Science and Technology Research Center” (STRC), iniciando a construção o estudo das primeiras bibliotecas metagenomicas obtidas de amostras de água do mar vermelho. Em 2011, participei no estudo, identificação e caracterização de biomoléculas de interesse biotecnológico nas amostras de DNA obtidas no projeto.
Metabolismo de compostos aromáticos em Trichoderma reesei
Diversos compostos químicos complexos estão contaminando e se acumulando no meio ambiente, colocando em risco a saúde humana e a vida no planeta. Na natureza vários microorganismos (bactérias e fungos) desenvolveram a capacidade metabólica de degradação e utilização destes compostos contaminantes (hidrocarbonetos mono- ou poli- aromáticos, benzeno, tolueno, etilbenzeno, xileno, óleo cru, etc.), como fonte de carbono, nitrogênio e energia. Os fungos filamentosos são reconhecidos por sua versatilidade metabólica, entretanto existem poucas informações sobre as vias metabólicas que utilizam estes compostos. Neste projeto, pretendemos identificar e caracterizar, no nível molecular, genes envolvidos nas vias metabólicas que utilizam compostos aromáticos no fungo filamentoso Trichoderma reesei a fim de estabelecer um modelo de expressão gênica regulada por compostos aromáticos e determinar sua potencial utilização como agente de biorremediação de áreas contaminadas.
Sistema para produção de proteínas recombinantes em larga escala
No ano de 2005 a produção brasileira de bagaço de cana-de-açúcar foi de 106.470 milhões de toneladas. A utilização deste resíduo lignocelulósico para produção de etanol é um processo viável, porém, requer uma mistura de grande quantidade de enzimas necessárias a hidrólise desse material para obtenção de açúcares fermentáveis. O fungo filamentoso Trichoderma reesei (T. reesei) apresenta uma eficiente maquinaria de secreção que poderia ser utilizada para produção em larga escala de proteínas homólogas ou heterólogas com aplicação industrial. Nossa proposta visa construir um sistema para produção de enzimas em larga escala, por meio da identificação, substituição ou modificação de promotores de T. reesei com capacidade de dirigir a alta produção e eficiente secreção de enzimas envolvidas na degradação de biomassa. A geração de cepas mutantes de T. reesei com potencial utilização industrial permitirá produzir em larga escala as enzimas necessárias para hidrólise da biomassa com conseqüente diminuição de seu custo, favorecendo a disseminação da utilização de biomassa como fonte para biocombustíveis.
Estudo e Caracterização de enzimas oxidases produzidas por fungos filamentosos.
Durante a hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica são utilizadas misturas de enzimas para obter açúcares solúveis fermentáveis. As principais enzimas que compõem a mistura são: celobiohidrolases, endoglucanases, b-glicosidases, a-xilosidases, a-arabinofuranosidases, pectinases, feruloilesterases, oxidoreductases e outras enzimas acessórias. Recentes pesquisas têm demonstrado a participação e importância de enzimas auxiliares ou acessórias como às enzimas oxidases (multicopper oxidase, MCO) no processo de degradação de lignocelulose. A presente proposta pretende o estudo e caracterização de enzimas oxidases produzidas por fungos filamentosos durante seu crescimento em meio contendo bagaço de cana de açúcar. A identificação de misturas de enzimas oxidases com potencial utilização na hidrólise de lignocelulose permitirá o eficiente tratamento enzimático e obtenção de maior nível de açucares a partir da biomassa lignocelulósica.