{"id":49227,"date":"2023-05-22T19:19:51","date_gmt":"2023-05-22T19:19:51","guid":{"rendered":"https:\/\/lnbr.cnpem.br\/enzima-descoberta-e-capaz-de-produzir-hidrocarbonetos-moleculas-precursoras-para-producao-de-combustiveis-de-aviacao-e-quimicos-sustentaveis\/"},"modified":"2023-05-22T19:28:34","modified_gmt":"2023-05-22T19:28:34","slug":"enzima-descoberta-e-capaz-de-produzir-hidrocarbonetos-moleculas-precursoras-para-producao-de-combustiveis-de-aviacao-e-quimicos-sustentaveis","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lnbr.cnpem.br\/en\/enzima-descoberta-e-capaz-de-produzir-hidrocarbonetos-moleculas-precursoras-para-producao-de-combustiveis-de-aviacao-e-quimicos-sustentaveis\/","title":{"rendered":"Enzima descoberta \u00e9 capaz de produzir hidrocarbonetos, mol\u00e9culas precursoras para produ\u00e7\u00e3o de combust\u00edveis de avia\u00e7\u00e3o e qu\u00edmicos sustent\u00e1veis"},"content":{"rendered":"

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Estudo do CNPEM desvendou um novo biocatalisador que permite utilizar diferentes fontes renov\u00e1veis como biomassas lignocelul\u00f3sicas e oleaginosas para produ\u00e7\u00e3o de hidrocarbonetos renov\u00e1veis, importantes precursores para intermedi\u00e1rios qu\u00edmicos e biocombust\u00edveis de transporte de longa dist\u00e2ncia<\/p>\n<\/blockquote>\n

Um estudo publicado no peri\u00f3dico da Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)<\/strong><\/a> revela a descoberta de uma nova enzima, denominada “OleTPRN”, promissora para o uso em processos industriais que buscam substituir o petr\u00f3leo por mat\u00e9rias-primas de origem vegetal na fabrica\u00e7\u00e3o de biocombust\u00edveis para o transporte de longa dist\u00e2ncia (avia\u00e7\u00e3o, mar\u00edtimo e terrestre), e para a s\u00edntese de biopl\u00e1sticos, biopol\u00edmeros, bioresinas e biossolventes.<\/p>\n

A enzima “OleTPRN” \u00e9 capaz de converter \u00e1cidos graxos em alcenos (olefinas), um importante intermedi\u00e1rio qu\u00edmico que corresponde \u00e0 aproximadamente 70% do setor de petroqu\u00edmicos, com potencial impacto em diferentes \u00e1reas industriais como aliment\u00edcia, cosm\u00e9tica e farmac\u00eautica.<\/p>\n

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A enzima identificada por pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organiza\u00e7\u00e3o supervisionada pelo Minist\u00e9rio de Ci\u00eancia, Tecnologia e Inova\u00e7\u00e3o (MCTI), abre um leque de oportunidades pela sua compatibilidade com microrganismos industrialmente relevantes e por possibilitar o uso de uma ampla faixa de mat\u00e9rias-primas como aquelas ricas em \u00e1cido oleico, um dos mais abundantes \u00e1cidos graxos da natureza.<\/p>\n

Vale ressaltar que essa descoberta representa um novo paradigma na produ\u00e7\u00e3o biol\u00f3gica de hidrocarbonetos, pois os sistemas enzim\u00e1ticos existentes s\u00e3o inibidos pelo \u00e1cido oleico, al\u00e9m de requererem condi\u00e7\u00f5es funcionais n\u00e3o compat\u00edveis com os microrganismos tipicamente utilizados em biotecnologia industrial.<\/p>\n

\u201cNesse trabalho, utilizamos uma abordagem interdisciplinar desde o estudo gen\u00f4mico de bact\u00e9rias produtoras de hidrocarbonetos at\u00e9 abordagens em n\u00edvel at\u00f4mico utilizando s\u00edncrotron e supercomputadores brasileiros para elucidar um novo mecanismo biocatal\u00edtico para produ\u00e7\u00e3o de hidrocarbonetos de diferentes tamanhos de cadeia, uma das maiores classes de mol\u00e9culas precursoras para biocombust\u00edveis e qu\u00edmicos.\u201d, destaca Let\u00edcia Zanphorlin, coordenadora da pesquisa.<\/p>\n

Desafio “Drop in”<\/h3>\n

A enzima “OleTPRN” descoberta no CNPEM se mostrou promissora para o desenvolvimento de biocombust\u00edveis e bioprodutos “drop-in”, como s\u00e3o chamados aqueles que apresentam composi\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas e caracter\u00edsticas f\u00edsicas semelhantes aos dos derivados de petr\u00f3leo, podendo ser utilizados diretamente, sem exigir a adapta\u00e7\u00e3o das m\u00e1quinas e da infraestrutura existente.<\/p>\n

\u201cUm dos grandes desafios para a produ\u00e7\u00e3o de combust\u00edveis drop-in para a avia\u00e7\u00e3o, \u00e9 a oxigena\u00e7\u00e3o. Esse setor requer mol\u00e9culas n\u00e3o-oxigenadas na constitui\u00e7\u00e3o do combust\u00edvel. Por isso que os biocombust\u00edveis que temos hoje, como o etanol e o biodiesel n\u00e3o podem ser utilizados para a avia\u00e7\u00e3o, por exemplo. A enzima descoberta pelo CNPEM \u00e9 capaz de desoxigenar mat\u00e9rias-primas por meio de uma rea\u00e7\u00e3o de descarboxila\u00e7\u00e3o, produzindo hidrocarbonetos, o que contribuiria para solucionar esse problema\u201d, explica a pesquisadora.<\/p>\n

Sirius<\/h3>\n

Para entender o funcionamento desta nova enzima foi necess\u00e1rio combinar a luz s\u00edncrotron de \u00faltima gera\u00e7\u00e3o produzida no Sirius e o supercomputador Santos Dumont, ambas instala\u00e7\u00f5es cient\u00edficas brasileiras. Pela combina\u00e7\u00e3o desses estudos foi poss\u00edvel explicar a base molecular da rea\u00e7\u00e3o de descarboxila\u00e7\u00e3o de \u00e1cidos graxos para a forma\u00e7\u00e3o de hidrocarbonetos.<\/p>\n

“N\u00f3s elucidamos a estrutura at\u00f4mica da enzima na linha de luz Manac\u00e1 do Sirius. Os estudos revelaram que a “OleTPRN” \u00e9 pertencente \u00e0 superclasse citocromo P450, sendo uma metaloenzima que precisa de ferro, para desempenhar um mecanismo redox que envolve um sofisticado transporte de el\u00e9trons e pr\u00f3tons para a realiza\u00e7\u00e3o da biocat\u00e1lise. A esta\u00e7\u00e3o experimental Manac\u00e1 gerou todas as informa\u00e7\u00f5es necess\u00e1rias sobre conhecimento molecular ao n\u00edvel at\u00f4mico, sobre como o substrato est\u00e1 complexado na enzima, quais s\u00e3o as intera\u00e7\u00f5es moleculares fundamentais e descobrimos, portando, aspectos in\u00e9ditos que governam a rea\u00e7\u00e3o de descarboxila\u00e7\u00e3o do \u00e1cido graxo para produ\u00e7\u00e3o de alcenos.\u201d, revela a pesquisadora.<\/p>\n

Apoios e parcerias<\/h3>\n

O artigo rec\u00e9m-publicado na PNAS tamb\u00e9m contou com a colabora\u00e7\u00e3o de pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e uso de recursos do Laborat\u00f3rio Nacional de Computa\u00e7\u00e3o Cient\u00edfica (LNCC).<\/p>\n

O trabalho foi financiado com recursos do CNPEM e do Fundo de Amparo \u00e0 Pesquisa do Estado de S\u00e3o Paulo (FAPESP) e j\u00e1 tornou poss\u00edvel registros de patentes de interesse da ind\u00fastria.<\/p>\n

O CNPEM tem firmado diversos acordos de coopera\u00e7\u00e3o com empresas multinacionais do setor de energia para desenvolvimento de solu\u00e7\u00f5es biotecnol\u00f3gicas que permitam dar maior escalabilidade \u00e0 produ\u00e7\u00e3o de hidrocarbonetos a partir de fontes renov\u00e1veis.<\/p>\n

Pr\u00f3ximos passos<\/h3>\n

A expectativa \u00e9 que a nova enzima possa ser usada em larga escala em processos industriais, e para a engenharia metab\u00f3lica de cepas microbianas para a produ\u00e7\u00e3o de hidrocarbonetos por processos fermentativos, contribuindo na transi\u00e7\u00e3o para uma economia de baixo carbono.<\/p>\n

O trabalho de pesquisadores do CNPEM prossegue no desenvolvimento de processos biol\u00f3gicos para a produ\u00e7\u00e3o de hidrocarbonetos a partir do uso de biomassa lignocelul\u00f3sicas e oleaginosas. Outros estudos, j\u00e1 em andamento, devem, em breve, trazer avalia\u00e7\u00f5es de sustentabilidade e viabilidade dessas rotas biol\u00f3gicas.<\/p>\n

Sobre o CNPEM<\/h3>\n

Ambiente sofisticado e efervescente de pesquisa e desenvolvimento, \u00fanico no Brasil e presente em poucos centros cient\u00edficos do mundo, o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) \u00e9 uma organiza\u00e7\u00e3o privada sem fins lucrativos, sob a supervis\u00e3o do Minist\u00e9rio da Ci\u00eancia, Tecnologia e Inova\u00e7\u00e3o (MCTI). O Centro opera quatro Laborat\u00f3rios Nacionais e \u00e9 o ber\u00e7o do projeto mais complexo da ci\u00eancia brasileira \u2013 Sirius \u2013 uma das fontes de luz s\u00edncrotron mais avan\u00e7adas do mundo. O CNPEM re\u00fane equipes multitem\u00e1ticas altamente especializadas, infraestruturas laboratoriais globalmente competitivas e abertas \u00e0 comunidade cient\u00edfica, linhas estrat\u00e9gicas de investiga\u00e7\u00e3o, projetos inovadores em parceria com o setor produtivo e forma\u00e7\u00e3o de investigadores e estudantes. O Centro \u00e9 um ambiente impulsionado pela pesquisa de solu\u00e7\u00f5es com impacto nas \u00e1reas de Sa\u00fade, Energia e Materiais Renov\u00e1veis, Agroambiental, Tecnologias Qu\u00e2nticas. A partir de 2022, com o apoio do Minist\u00e9rio da Educa\u00e7\u00e3o (MEC), o CNPEM expandiu suas atividades com a abertura da Ilum Escola de Ci\u00eancia. O curso superior interdisciplinar em Ci\u00eancia, Tecnologia e Inova\u00e7\u00e3o adota propostas inovadoras com o objetivo de oferecer forma\u00e7\u00e3o de excel\u00eancia, gratuita, em per\u00edodo integral e com imers\u00e3o no ambiente de pesquisa do CNPEM. Por meio da Plataforma CNPEM 360 \u00e9 poss\u00edvel explorar, de forma virtual e imersiva, os principais ambientes e atividades do Centro, visite: https:\/\/pages.cnpem.br\/cnpem360\/<\/a>.<\/p>\n

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\n<\/strong>Erik N. Medina
\n+55 19 3518-3138
\nerik.medina@cnpem.br<\/a>[\/vc_column_text][\/vc_accordion_tab][\/vc_accordion]

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