Foi descoberta uma nova família de enzimas que abre caminho para converter resíduos vegetais em produtos sustentáveis ​​e de alto valor, como náilon, plásticos, produtos químicos, e combustíveis.

A descoberta foi liderada por membros da mesma equipe de engenharia de enzimas do Reino Unido-EUA que, em abril, melhorou uma enzima de digestão de plástico, um avanço potencial para a reciclagem de resíduos de plástico. (Kate para adicionar LINK)

O estudo publicado em Nature Communications foi liderado pelo professor John McGeehan da Universidade de Portsmouth, Dr. Gregg Beckham do Laboratório Nacional de Energia Renovável do Departamento de Energia dos EUA (NREL), Professor Jen Dubois da Montana State University, e o professor Ken Houk da Universidade da Califórnia, Los Angeles.

A nova família de enzimas são ativas nos blocos de construção da lignina, um dos principais componentes das plantas, que os cientistas vêm tentando há décadas para encontrar uma maneira de quebrar com eficiência.

Professor McGeehan, Diretor do Instituto de Ciências Biológicas e Biomédicas da Escola de Ciências Biológicas de Portsmouth, disse:"Reunimos uma equipe internacional para a descoberta e engenharia de enzimas que ocorrem naturalmente. As enzimas são catalisadores biológicos que podem realizar reações incríveis, quebrando alguns de nossos polímeros naturais e artificiais mais resistentes.

"Para proteger a celulose que contém açúcar, as plantas desenvolveram um material fascinantemente complicado chamado lignina, que apenas uma pequena seleção de fungos e bactérias pode combater. Contudo, a lignina representa uma vasta fonte potencial de produtos químicos sustentáveis, então, se pudermos encontrar uma maneira de extrair e usar esses blocos de construção, podemos criar grandes coisas. "

A lignina atua como um andaime nas plantas e é fundamental para o fornecimento de água. Ele fornece força e também defesa contra patógenos.

"É um material incrível, "Professor McGeehan disse, “A celulose e a lignina estão entre os biopolímeros mais abundantes do planeta. O sucesso das plantas se deve em grande parte à inteligente mistura desses polímeros para criar a lignocelulose, um material que é difícil de digerir. "

A equipe de pesquisa encontrou uma maneira de liberar um gargalo fundamental no processo de transformação da lignina em seus produtos químicos básicos. Os resultados fornecem um caminho para a fabricação de novos materiais e produtos químicos, como o náilon, bioplásticos, e até mesmo fibra de carbono, do que anteriormente era um produto residual.

A descoberta também oferece benefícios ambientais adicionais - a criação de produtos a partir da lignina reduz nossa dependência do óleo para fazer produtos de uso diário e oferece uma alternativa atraente para queimá-lo, ajudando a reduzir as emissões de CO2.

A equipe de pesquisa era composta por especialistas em biofísica, biologia estrutural, biologia sintética química quântica, bioquímica, e dinâmica molecular na Universidade de Portsmouth e NREL, e nas universidades americanas do estado de Montana, Geórgia, e a Universidade de Campinas da Califórnia e do Brasil.

Sam Mallinson, um Ph.D. estudante de biologia estrutural na Universidade de Portsmouth e primeiro autor do artigo disse:"Há uma frase de longa data - você pode fazer qualquer coisa com a lignina, exceto dinheiro - mas aproveitando o poder das enzimas, isso está definido para mudar. Usando técnicas avançadas, da cristalografia de raios-X no síncrotron Diamond Light Source, à modelagem computacional avançada, fomos capazes de compreender o funcionamento detalhado de um novo sistema enzimático. "

A enzima é uma nova classe de citocromo P450, e é promíscuo, o que significa que é capaz de funcionar em uma ampla gama de moléculas.

Dr. Beckham disse:"Esta nova enzima do citocromo P450 pode degradar muitos substratos diferentes à base de lignina. Isso é bom porque significa que pode então ser projetada para ser um especialista em uma molécula específica e podemos evoluí-la ainda mais para empurrá-la para dentro uma certa direção.

"Agora temos um dos mais conhecidos, versátil, classes de enzimas que podem ser desenvolvidas e evoluídas prontas para servir de base para que a biotecnologia avance e torne a enzima melhor. "

A pesquisa vem na esteira de outro estudo que acaba de ser publicado na revista. PNAS , liderado pela Professora Ellen Neidle da Universidade da Geórgia, juntamente com membros desta equipe, que encontrou uma forma de acelerar a evolução desta enzima. O grupo agora está trabalhando junto para descobrir e desenvolver enzimas ainda mais rápidas para transformar a lignina em produtos sustentáveis ​​de alto valor.