p Os pesquisadores da TU Graz, na Áustria, pela primeira vez, conseguiram visualizar no nível de uma única molécula os processos envolvidos em uma nanomáquina biológica, conhecido como celulose, à medida que degrada a celulose cristalina. Os insights fundamentais assim obtidos podem apoiar conceitos sustentáveis ​​de utilização de celulose para fazer um avanço na biotecnologia industrial. p O componente vegetal da celulose é extremamente resistente, polímero insolúvel em água de difícil decomposição. Isso torna o uso eficiente e sustentável da biomassa vegetal em biorrefinarias mais difícil. “Só quando houver abordagens sustentáveis ​​e econômicas para a degradação da celulose é que começaremos a produzir combustíveis, produtos químicos e materiais em grande escala a partir da biomassa vegetal, "explica Bernd Nidetzky, biotecnologista e chefe do Instituto de Biotecnologia e Engenharia Bioquímica da TU Graz.

p Degradação da celulose na natureza

p Na natureza, a degradação biológica da celulose ocorre por meio das celulases ou dos celulossomas. As celulases são enzimas que diferem em sua especificidade e modo de ação e estão sinergicamente envolvidas na degradação da celulose de plantas lenhosas, como árvores ou arbustos. Embora as celulases individuais possam estar localizadas próximas umas das outras, eles são individuais, unidades fisicamente independentes. Um celulossoma, por outro lado, é um complexo de proteínas, uma coleção ordenada e fisicamente interconectada de enzimas necessárias para a degradação da celulose.

p Bernd Nidetzky e sua equipe se comprometeram a compreender e visualizar melhor os celulossomas como nanomáquinas biológicas que degradam a celulose. Os pesquisadores agora deram um passo decisivo em direção a esse objetivo em um projeto apoiado pelo Fundo de Ciência Austríaco (FWF). Eles foram capazes de visualizar um celulossoma no nível de uma única molécula durante a degradação da celulose por meio de microscopia de força atômica com lapso de tempo e, assim, obter insights sobre seu modo de operação. Os resultados foram publicados na revista ACS Central Science .

p Nanomáquinas trabalhando

p Em termos concretos, os pesquisadores documentam a degradação da celulose usando um celulossoma da bactéria Clostridium thermocellum. É mostrado que o celulose se adapta dinamicamente às diferentes condições de superfície da celulose. “Quando se liga à celulose, o celulose muda para alongado, até mesmo o tipo de fio forma e transforma-os dinamicamente em uma escala de tempo de menos de um minuto de acordo com os requisitos da superfície de celulose atacada. Comparado com celulases, que destacam o material ao deslizar ao longo das superfícies de celulose cristalina, os celulossomas permanecem ligados localmente por minutos e removem o material subjacente. O consequente enrugamento da superfície leva à degradação eficiente dos nanocristais de celulose, "explica Bernd Nidetzky.

p Perspectiva para biorrefinarias

p “Nossas análises comprovam que os celulossomas são extremamente eficientes na quebra da celulose. Eles poderiam, portanto, desempenhar um papel central no desenvolvimento de novas abordagens para biorrefinarias, "frisou Nidetzky. Explorando os diferentes mecanismos de ação dos complexos enzimáticos na forma de um celulossoma e enzimas livres, a degradação da celulose pode ser realizada mais rapidamente, mais completamente e com menos necessidade de enzima. As sinergias entre os mecanismos de degradação da celulase e dos celulossomas poderiam, assim, auxiliar no desenho de sistemas híbridos de celulase e fornecer novas perspectivas para aplicações em biorrefinarias.