Uma equipa de cientistas obteve novos conhecimentos sobre como a celulose, o material orgânico mais abundante na Terra e a espinha dorsal das paredes celulares das plantas, é construída e mantida e como este processo pode ser interrompido. Eles descobriram que um grupo de enzimas chamadas sintases de celulose trabalham em equipes, operando com um grau de precisão e coreografia que não havia sido visto em outros sistemas biológicos.

As descobertas, publicadas na revista Science, poderão potencialmente orientar os cientistas no desenvolvimento de formas novas e mais eficientes de decompor a celulose em açúcares que podem ser fermentados para produzir biocombustíveis, como o etanol.

“Com este trabalho, temos agora um modelo aprimorado de complexos de celulose sintase que podemos explorar para a produção de biocombustíveis, bioprodutos e materiais de base biológica de próxima geração”, disse Alexander Auer, pesquisador associado do Joint Bioenergy Institute do DOE (JBEI). ) e autor principal do estudo.

Um terço das terras agrícolas do mundo é usado para cultivar matérias-primas para combustíveis de transporte, e quase toda essa matéria-prima são plantas, de acordo com a JBEI. Os açúcares nas plantas podem ser fermentados em biocombustíveis, como o etanol, mas os açúcares ficam presos nas paredes celulares da planta na forma de celulose e outros materiais recalcitrantes que são difíceis de quebrar.

O pré-tratamento do material vegetal com enzimas celulase, que degradam a celulose, pode ajudar a libertar estes açúcares, mas este processo pode ser caro e ineficiente, e requer enzimas caras que são difíceis de produzir em larga escala.

Os pesquisadores deste estudo, com o apoio do Centro de Pesquisa em Bioenergia do DOE, usaram microscopia de força atômica, o que lhes permitiu ver com resolução quase molecular como as sintases da celulose se moviam através de uma superfície. Eles também descobriram a localização e a organização do maquinário biossintético da celulose responsável por organizar a forma como a celulose é construída e mantida.

“O complexo tem uma organização quase cristalina, o que ajuda as múltiplas subunidades, responsáveis ​​pela síntese da celulose, a se moverem com precisão e eficiência ao longo de um caminho bem definido durante a construção da celulose”, disse Auer. “Interromper esse maquinário complexo e altamente ordenado abre novas estratégias para tornar a decomposição da celulose mais eficiente.”

Auer disse que as descobertas “orientarão futuras abordagens de engenharia de proteínas e biologia sintética para aumentar a eficiência e diminuir o custo da conversão enzimática de celulose em combustíveis e outros produtos comercializáveis”.