Uma enzima descoberta no Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) mostra-se capaz de quebrar as fibras de celulose, independentemente de sua estrutura cristalina ser simples ou altamente complexa. Nenhuma outra enzima demonstrou essa capacidade.

A enzima, chamado CelA, vem de Caldicellulosiruptor bescii, e os cientistas do NREL relataram três anos atrás, na revista Science, como ele pode converter biomassa em açúcares mais rápido do que os catalisadores concorrentes em preparações enzimáticas comerciais. O estudo de acompanhamento, detalhado no novo Relatórios Científicos papel, O Multi Domain Caldicellulosiruptor bescii CelA celulase se destaca na hidrólise de celulose cristalina, aponta como a enzima pode ajudar a remover uma das barreiras técnicas e econômicas que impedem os biocombustíveis celulósicos de se tornarem uma realidade comercial.

A estrutura cristalina da fibra de celulose nas paredes das células vegetais geralmente representa um problema para as celulases, as enzimas que atuam para quebrar a celulose. Quanto mais cristalina a estrutura, mais fortes são as fibras. As enzimas fúngicas testadas até agora não conseguem quebrar facilmente as fibras com alto conteúdo cristalino para que o material possa ser convertido em um biocombustível. CelA, Contudo, é agnóstico ao nível de conteúdo cristalino.

"A CelA é capaz de quebrar a celulose com alta cristalinidade da mesma forma que baixa cristalinidade, que nunca foi mostrado para qualquer outra celulase, "disse Yannick Bomble, cientista pesquisador sênior do NREL e autor sênior do artigo. "Quanto melhor for a celulase, quanto mais rápido você converter biomassa em açúcares simples, mais barato ficará o processo. "

Os co-autores de Bomble do NREL são Roman Brunecky, Bryon Donohoe, John Yarbrough, Ashutosh Mittal, Larry Taylor, Daehwan Chung, e Michael Himmel. Outros co-autores foram Brian Scott, Hanshu Ding, Sarah Teter da Novozymes, e Jordan Russell e Janet Westpheling, da Universidade da Geórgia. A pesquisa analisou o desempenho do CelA ao quebrar e interagir com os componentes das paredes celulares da palha de milho:glucano, xilano, e lignina. Pré-tratamentos químicos foram usados ​​em palha de milho e fibras de seda chamadas linters de algodão, deixando para trás várias quantidades dos componentes e vários graus de cristalinidade, respectivamente. Os experimentos mostraram que o grau de cristalinidade não afetou o desempenho da enzima.

O ponto crítico veio quando CelA encontrou lignina, o componente que fornece rigidez às paredes celulares. Com algumas condições de pré-tratamento, alguma lignina permaneceu, e isso parou a enzima. "Se ele se liga à lignina, está apenas preso. Não pode mais processar ou quebrar a biomassa, "Bomble disse." Quando isso acontecer, você perde a enzima. Quanto mais enzimas você perde por ligação não produtiva, menos eficiente é a conversão. Geralmente esse é o problema. É por isso que estamos trabalhando em estratégias para prevenir a ligação do CelA à lignina, mas manter a afinidade vital com a celulose. "