Expressão transiente de proteínas Expansinas e avaliação do seu uso em coquetel enzimático para sacarificação do bagaço de Cana-de-açúcar - Mira, William Vinícius de Mello (2024)
A produção de combustíveis a partir de matéria vegetal lignocelulósica é uma alternativa sustentável para suprir a demanda energética global. No entanto, sua produção é complexa, uma vez que os componentes da parede celular vegetal se organizam em uma estrutura recalcitrante que dificulta a ação de enzimas hidrolíticas que liberam os sacarídeos presentes, encarecendo assim a produção. Neste contexto, proteínas Expansinas podem facilitar a ação dessas enzimas, uma vez que atuam na extensibilidade da parede celular, rompendo ligações não covalentes estabelecidas entre os polímeros da parede. O objetivo do presente trabalho foi expressar Expansinas vegetais de cana-de-açúcar e de bactérias fitopatogênicas Xanthomonas sps. e avaliar sua ação na eficiência da sacarificação das folhas de N. benthamiana, papel de filtro e do bagaço da cana-de-açúcar. Para tanto, dois genes de cana-de-açúcar (SacEXP32 e SacEXP39) foram clonados em vetores de expressão heteróloga em células vegetais (pEAQ) e bacterianas de E. coli (pET26b(+)), enquanto os dois genes (EXPLAxo e EXPLAlb) de X. axonopodis e X. albilineans foram clonados apenas no vetor de expressão em E.coli (pET26b(+)). Posteriormente os vetores recombinantes para expressão em plantas foram inseridos em tecido vegetal pelo método de agroinfiltração e as folhas analisadas quanto a detecção dos transcritos, tamanho de área celular, caracterização química da parede vegetal e eficiência na sua sacarificação enzimática. As folhas agroinfiltradas com SacEXP32 apresentaram significativo aumento no tamanho celular, no teor de glucana e na liberação de glicose nas horas finais de sacarificação, indicando que a Expansina recombinante apresentou atividade na rede de polímeros da parede celular. A expressão transiente do gene SacEXP39, não resultou em alterações nas análises realizadas. O extrato proteico oriundo dos ensaios de expressão heteróloga de Expansinas vegetais e microbianas em sistemas procarióticos foram utilizados como aditivos na sacarificação enzimática do bagaço de cana-de-açúcar e papel de filtro. Neste último substrato foi observado a inibição na liberação de glucana e xilana das amostras tratadas com produto da indução de Expansinas vegetais, o que sugere uma possível competição das proteínas acessória pelo mesmo sítio de ligação das enzimas hidrolíticas.