Brasileiros encontram chave da matéria escura do DNA para ampliar biocombustível

Pesquisadores brasileiros identificaram na chamada “matéria escura do DNA” uma enzima capaz de facilitar a quebra de celulose em resíduos agrícolas, aumentando a produção de biocombustíveis.
A enzima, chamada CelOCE (Cellulose Oxidative Cleaving Enzyme), é gerada pela bactéria proposta como Candidatus Telluricellulosum braziliensis, isolada no solo brasileiro e ligada a um grupo bacteriano ainda não cultivado em laboratório (UBP4).
A CelOCE utiliza cobre para agir na celulose, abrindo a cadeia e permitindo que outras enzimas completem a transformação em açúcares para bioprodutos.
Em planta piloto, a CelOCE pode aumentar a produção de açúcares a partir da celulose em mais de vinte por cento, quando combinada a coquetéis enzimáticos, superando ganhos de aproximadamente dez por cento de enzimas anteriores.
O estudo envolve pesquisa da Universidade de São Paulo, CNPEM, Aix Marseille University, CNRS da França e Universidade Técnica da Dinamarca e foi publicado na revista Nature.

A pesquisa brasileira identifica na chamada matéria escura do DNA uma chave para aumentar a produção de biocombustíveis a partir de resíduos agrícolas. A equipe isolou uma bactéria no solo brasileiro com uma metaloenzima que utiliza cobre para facilitar a quebra da celulose, gerando matérias-primas para biocombustíveis, papel e têxteis.

A bactéria, chamada provisoriamente de Candidatus Telluricellulosum braziliensis, foi descoberta em canaviais do Brasil. O estudo envolve pesquisadores da USP, CNPEM e parceiros internacionais, e foi publicado na revista Nature, detalhando a enzima CelOCE que atua na degradação da celulose.

A CelOCE pertence a um grupo bacteriano não cultivado em laboratório até então, identificado no Brasil. A enzima usa cobre para abrir a cadeia de celulose, facilitando a atuação de outras enzimas no processo de transformação de resíduos vegetais em bioprodutos.

Desenho da enzima e método de verificação

A equipe utilizou técnicas de caracterização do centro metálico de cobre na enzima, incluindo a técnica de Ressonância Paramagnética Eletrônica para detectar o íon de cobre e alterações estruturais associadas a interações com moléculas ligantes. Essas evidências embasaram a presença do metal na função catalítica.

A CelOCE não gera glicose sozinha, mas abre a cadeia de celulose para permitir a ação de outras enzimas. Experimentos sugerem que, quando combinada a coquetéis enzimáticos existentes, a CelOCE pode aumentar a liberação de açúcar da celulose em mais de 20% nas condições avaliadas em planta piloto.

Impactos e participação institucional

Os autores destacam que a descoberta pode ampliar a eficiência da biotransformação de resíduos vegetais em biocombustíveis, bem como em outros bioprodutos. O estudo integra o programa de mapeamento do patrimônio genético brasileiro e a mineração biotecnológica do CNPEM, com colaborações internacionais. O aporte de pesquisadores da USP incluiu a caracterização do cobre na enzima e a análise estrutural.