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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Mapeamento metabólico de "Trichoderma harzianum" P49P11 em fermentação submersa visando o aumento de produção de glicosil hidrolases : Metabolic mapping of "Trichoderma harzianum" P49P11 in submerged fermentation aiming increase production of glycosyl hydrolases
Title Alternative: Metabolic mapping of "Trichoderma harzianum" P49P11 in submerged fermentation aiming increase production of glycosyl hydrolases
Author: Codima, Carla Aloia, 1986-
Advisor: Delabona, Priscila da Silva
Abstract: Resumo: O Brasil tem destaque no cenário mundial, sendo o maior produtor de etanol através da cana de açúcar. Como subproduto da produção, surgem a palha e o bagaço que, atualmente, são queimados para os processos de destilação e desidratação do etanol combustível. Estes subprodutos são compostos ricos em polissacarídeos que podem ser hidrolisados em açúcares fermentescíveis para a produção de etanol de segunda geração - E2G. Um dos gargalos desta produção é a etapa de hidrólise enzimática que, apesar de se mostrar promissora na conversão de açúcares, tem seu custo elevado. Visando o aprimoramento da etapa da hidrólise na produção de bioetanol, o objetivo desse trabalho foi investigar o potencial do micro-organismo Trichoderma harzianum P49P11 quanto à produção enzimática. A linhagem do fungo isolada na Amazônia foi sequenciada e revelou a presença de 689 CAZymes - carbohydrate-active enzymes - preditas em seu genoma. Também foram feitas anotações funcionais para genes relacionados a produção de metabólitos secundários, devido aos fungos serem conhecidos pela vasta produção de compostos bioativos e por esses apresentarem possível influência na regulação de CAZymes e no comportamento do micro-organismo durante o processo fermentativo. O cultivo do micro-organismo em biorreatores, utilizando celulose cristalina como fonte de carbono, foi analisado em tempo real quanto aos parâmetros de pH, temperatura, agitação, aeração e demanda de oxigênio. Através da comparação com resultados de biomassa do fungo e do espectrômetro de gases, pode-se distinguir comportamentos específicos como a variação de pH, DO e aeração na fase de crescimento do micro-organismo e a produção enzimática na fase estacionária. A composição do sobrenadante durante o cultivo foi analisada pelo espectrômetro de massas revelando a presença de 42 metabólitos sendo, dentre esses, 47,62% aminoácidos, 21,43% açúcares e 14,28% compostos orgânicos. Também foi analisado o secretoma do micro-organismo e foi constatada a presença de 108 proteínas totais em seu secretoma, sendo que 50 são CAZymes (40 glicosil hidrolases, 5 carboidrato esterases, 5 proteínas com atividades auxiliares, 12 domínios com ligação a carboidratos associados a outro domínio catalítico). O fungo é candidato à aplicação em larga escala, pois sua produtividade enzimática alcançou 10,14 FPU/L.h, em 72 horas de cultivo. Além disso, a atividade enzimática específica apresentou 220 U/ml em xilanase - representando a degradação de hemicelulose pelas enzimas GH10, GH11 e GH30 encontradas no secretoma - e 2,21 U/ml de beta-glucosidase ¿ representando a degradação de celulose por GH3, GH30-3, GH30-7, presentes no secretoma

Abstract: Brazil stands out in the world scenario, being the largest producer of ethanol through sugar cane. As production residues, the straw and bagasse that are currently being burned for the processes of distillation and dehydration of the fuel ethanol. These by-products are polysaccharide, rich compounds that can be hydrolyzed into fermentable sugars for the production of second generation ethanol - E2G. One of the bottlenecks of this production is the enzymatic hydrolysis step which has a high cost. Filamentous fungi are used as enzymatic producers for applied in the hydrolysis¿ process of biomass in order to provide fermentable sugars for the next stage, alcoholic fermentation. Aiming to improve the hydrolysis step in the production of bioethanol, the objective of this work was to investigate the potential of the microorganism Trichoderma harzianum P49P11 in the production of enzymatic process. The isolated fungus strain in the Amazon was sequenced and revealed the presence of 689 CAZymes - carbohydrate-active enzymes - predicted in the genome. Functional annotations were also made regarding the presence of genes related to the production of secondary metabolites, due to the fungi are known for the vast production of bioactive compounds and because they have an influence on the regulation of CAZymes and the behavior of the microorganism during the fermentation process. The microorganism culture in bioreactors, using crystalline cellulose as a carbon source, was analyzed in real time for parameters of pH, temperature, agitation, aeration and oxygen demand. By comparing biomass results of the fungus and the gas spectrometer, one can distinguish specific behaviors such as pH variation, DO and aeration in the growth phase of the microorganism and the enzymatic production in the stationary phase. The composition of the supernatant during the fermentation process was analyzed by the mass spectrometer revealing the presence of 42 metabolites, among them, 47.62% amino acids, 21.43% sugars and 14.28% organic compounds. The secretome of the microorganism was also analyzed and the presence of 108 total proteins in its secretome was verified, being 50 CAZymes (40 glycosyl hydrolases, 5 carbohydrate esterases, 5 proteins with auxiliary activities, 12 carbohydrate binding domains (CBM) associated with another catalytic domain). The fungus is a candidate for large scale application, as its enzymatic productivity reached 10.14 FPU / L.h in 72 hours of cultivation. In addition, the specific enzymatic activity presented 220 U / ml in xylanase - representing the degradation of hemicellulose by the enzymes GH10, GH11 and GH30 found in the secretoma - and 2.21 U / ml of beta-glucosidase - representing the degradation of cellulose by GH3, GH30-3, GH30-7 present on the secretome
Subject: Glicosídeo hidrolases
Hidrólise enzimática
Trichoderma
Bioreatores
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: CODIMA, Carla Aloia. Mapeamento metabólico de "Trichoderma harzianum" P49P11 em fermentação submersa visando o aumento de produção de glicosil hidrolases: Metabolic mapping of "Trichoderma harzianum" P49P11 in submerged fermentation aiming increase production of glycosyl hydrolases. 2019. 1 recurso online (94 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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