Leveduras e Fungos Filamentosos
Leveduras são fungos unicelulares, a maioria pertencente à ordem Saccharomycetales, da classe dos Ascomycetes. Entre as 350 espécies conhecidas de leveduras, a mais estudada, Saccharomyces cerevisiae, é usada no processo de fermentação para produção de álcool e uma série de subprodutos de interesse biotecnológico. Já os fungos filamentosos são organismos multicelulares que, como o próprio nome diz, crescem em forma de filamentos. Estes organismos tem uma capacidade incrível de produzir e secretar enzimas hidrolíticas no meio onde vivem. Devido a isso, existe uma grande aplicabilidade destes organismos na biotecnologia.
Produção de etanol a partir de biomassa
A produção de etanol a partir de biomassa lignocelulósica requer que as pentoses e hexoses (C5/C6 - açúcares de 5 e 6 carbonos) componentes da parede celular da planta sejam liberadas para que na fermentação microbiana sejam convertidas a etanol. Para o estabelecimento de um processo economicamente viável, a hidrólise da biomassa a açúcares deve ser eficiente e de baixo custo e todos os açúcares do hidrolisado devem ser convertidos a etanol durante a fermentação. Projetos desenvolvidos na Embrapa Agroenergia tem por objetivo justamente superar o desafio de produzir etanol de forma economicamente viável. Para tanto, linhagens produtoras de enzimas hidrolíticas (celulases, beta-glicosidase e enzimas acessórias) que possam ser cultivadas em substratos industriais e de baixo custo estão sendo desenvolvidas a fim de que o custo das enzimas possa ser diminuído. Além disso, a melhoria na conversão de C5/C6, o que permitirá o aumento da produção de etanol a partir de hidrolisados de biomassa de cana-de-açúcar em processo brasileiro de fermentação. Especificamente, buscamos a identificação de novos genes, enzimas, linhagens microbianas e sobretudo o desenvolvimento de microrganismos com aplicação industrial na produção de etanol de biomassa.
Aplicação biotecnológica e bioinformática
Linhagens melhoradas de fungos filamentosos capazes de produzir coquetel enzimático eficiente na hidrólise da biomassa da cana-de-açúcar, serão obtidas através da integração de atividades de bioprospecção, melhoramento genético clássico e engenharia genética. O uso de estratégias de melhoramento genético clássico, como mutação e seleção recorrente, fusão de protoplastos e embaralhamento de genomas multiparentais é importante e desejável, pois pode levar a ganhos significativos de produtividade em curto/médio prazo, especialmente se acoplado a análises automatizadas em larga escala.
São dois os focos principais ao se trabalhar com fungos filamentosos e leveduras:
i) o desenvolvimento de fungos filamentosos produtores de coquetéis enzimáticos desenvolvidos e otimizados para as matérias-primas e condições brasileiras;
ii) o desenvolvimento de novas leveduras industriais robustas capazes de fermentar os principais açúcares obtidos da cana-de-açúcar, não somente os provenientes do caldo e do melaço, mas principalmente aqueles presentes nos hidrolisados da biomassa lignocelulósica da cana.
Para que tudo isso possa acontecer, é necessário o conhecimento dos genomas e de todas as estruturas relacionadas ao processamento de açúcares. Neste contexto, o Laboratório de Bioinformática da Embrapa Agroenergia (LBB) oferece infraestrutura computacional e de processamento de dados para que estes objetivos possam ser alcançados.