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Agência USP de Notícias

Marcador aponta com maior precisão enzimas extracelulares

Publicado em 26 abril 2011

Pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) procuram novas enzimas capazes de degradar biomassa para aplicação em processos de produção de combustível e energia elétrica, em substituição às formas convencionais derivadas do petróleo. A inovação do projeto é o desenvolvimento de uma tecnologia que permite uma marcação mais exata de enzimas extracelulares, que estão fora da célula. O estudo conta com o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e dos Conselhos de Pesquisa do Reino Unido (RCUK).

Segundo o professor do IFSC, Igor Polikarpov, coordenador do projeto, o ser humano tem a capacidade de cultivar, atualmente, apenas 1% dos micro-organismos do Universo. Resumidamente, 99% destes micro-organismos não podem ser apreendidos, são perdidos e morrem. Por essa razão, o procedimento mais comum é estabelecer um conjunto destes micro-organismos, sem caracterizá-los e distingui-los, e sequenciar seu DNA — a chamada atitude metagenômica.

Entretanto, esta técnica se revela pouco eficiente quando o caso não é estudar todos os genes, mas sim enzimas específicas, e, como é o caso desta pesquisa, enzimas que os micro-organismos secretam. “Os micro-organismos não conseguem transferir biomassa para dentro das células, podendo no máximo convertê-la em açúcar para energizar a célula, então essas proteínas que investigamos são excretadas para fora da célula”, explica o pesquisador. Assim, no genoma das células, há apenas cerca de 5% de enzimas que de fato interessam aos pesquisadores.

A pesquisa do IFSC explora um mecanismo de afinidade proteica que não atravessa membranas biológicas e, por isso, apenas acessa e marca proteínas extracelulares. “Com essa marcação, é possível ‘purificar’ parcialmente enzimas, ou seja, enriquecer a concentração das enzimas naquilo que você está extraindo da biomassa, neste caso a lignocelulose (princípio do bioetanol) e a cultura microbiana, e sequenciar pequenos pedaços destas proteínas — o que chamamos de procedimento proteômico”, confirma Polikarpov.

Funções
Desta forma, comparando as informações genômicas com as informações proteômicas, é possível caracterizar cada enzima de acordo com suas funções e encontrar com maior facilidade aquelas que se procura para sequenciar, sem precisar analisar um enorme conjunto de micro-organismos, do qual 95% será inútil. Com estes procedimentos, é possível analisar as enzimas secretadas durante o processo de degradação da biomassa, ocorrido na hidrólise deste bagaço — quebra de uma molécula através da água —, reação que ocorre nas chamadas biorrefinarias, considerada um grande potencial para a substituição do petróleo na produção de combustível e energia elétrica, por exemplo.

A grande vantagem do desenvolvimento desta pesquisa é a possibilidade de contribuir com o sucesso dessas biorrefinarias, a longo prazo, barateando seu custo. A configuração atual das biorrefinarias requer o uso de ácido e de explosões de vapor para tratar a lignocelulose, o que é pouco eficiente e depende de energia elétrica, além de custar muito caro. Isso ocorria porque o processo de degradação da lignocelulose dependia justamente daquela pequena porcentagem de micro-organismos que os cientistas conseguiam caracterizar. Daí a grande importância de descobrir e identificar novas enzimas que degradem biomassa e contribuam para um maior entendimento deste processo, gerando novas atividades de pesquisa e aplicações industriais.

O financiamento da pesquisa surge no momento certo, não apenas para suprir as necessidades da academia, mas para contribuir com a tendência dos desenvolvimentos de fontes alternativas de energia, o que se revela, a cada dia, como uma urgência mundial e ainda apresenta muitos desafios e potencialidades a serem explorados. Em 2009, a Fapesp estabeleceu, por três anos, um acordo de cooperação com os RCUK (sigla em inglês para Research Councils UK), tendo em vista apoiar o desenvolvimento de projetos de pesquisa cooperativos propostos por pesquisadores britânicos e brasileiros associados, principalmente com o intuito de fortalecer os laços internacionais de pesquisa entre Brasil e Reino Unido.

Foi por essa razão que os pesquisadores brasileiros Igor Polikarpov e Eduardo Ribeiro de Azevedo, (ambos do IFSC-USP), Sandro José de Souza (Ludwig Institute for Cancer Research) e Wanius José Garcia da Silva (UFABC) apresentaram ao BBSRC (Biotechnology and Biological Sciences Research Council), em outubro do ano passado, uma proposta brasileira no âmbito de uma nova abordagem de investigação de enzimas do bagaço da cana-de-açúcar, pesquisa a qual se complementa uma proposta inglesa, liderada pelo Professor Neil Bruce da Universidade de York, que também investiga enzimas, mas tomando como objeto de pesquisa um produto parecido com o feno.

Para os dois pesquisadores do IFSC, a aprovação de sua proposta, que foi classificada em segundo lugar, é como uma honra e, de certa forma, uma surpresa. “O Reino Unido tem uma taxa muito pequena de aprovação de projetos, aprovando apenas 10% das propostas, enquanto o Brasil aprova quase metade. Ter sido aprovado em segundo lugar foi uma grande satisfação”, comenta Polikarpov, coordenador do projeto.

 

 

Mais informações: (16) 3373-8086 /3373-9876, email azevedo@ifsc.usp.br , com Eduardo Azevedo e (16) 3373-8088/ 3373-9874, email ipolikarpov@ifsc.usp.br , com Igor Polikarpov