Pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) divulgam nesta quinta-feira (13), na revista Nature, o processo e potencial de um biocatalisador isolado a partir de bactérias do solo brasileiro, chamado de CelOCE (do inglês, Cellulose Oxidative Cleaving Enzyme).

As amostras são de áreas normalmente cobertas por bagaço de cana-de-açúcar, e as bactérias analisadas não tiveram uma “fase de laboratório” de seleção e criação. A pesquisa foi desde a bioprospeção, quando se encontraram os microorganismos com potencial, até a produção da enzima em escala industrial, na planta-piloto do CNPEM. A enzima já teve seu pedido de registro de patente depositado e está em licenciamento para uso industrial. O uso no setor produtivo pode começar entre um e quatro anos após o licenciamento, dependendo da tecnologia aplicada em seu desenvolvimento.

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Encontrar as bactérias não foi um acidente, mas parte dos resultados do programa de mapeamento genético da vida microbiana da biodiversidade brasileira, realizado pelo CNPEM com parceiros nacionais e internacionais, como o que isolou compostos com potencial para uso médico em bactérias de uma unidade de conservação na Amazônia. Essa descoberta teve parcerias com o Instituto Nacional de Pesquisa para Agricultura, Alimentos e Meio Ambiente da França (INRAE, da Universidade Aix Marseille), e com a Universidade Técnica da Dinamarca (DTU).

O “caminho” para chegar a ela também pode ser testado em outras condições e indicar compostos com potencial para a reciclagem em petroquímicos e plásticos. É quase como espionar as bactérias e copiar suas soluções.

Pequenas enzimas

A CelOCE é uma enzima muito pequena, composta por 115 aminoácidos, o que a torna mais simples de alterar em laboratório do que o tipo de enzima usada atualmente. Essa “flexibilidade” é um dos motivos que a faz ser tratada pela equipe do CNPEM como um avanço, com potencial de mudar a cadeia de produção baseada em biomassa, e pode ser usada em combustíveis, em produtos obtidos por petroquímicos, como plásticos, ácidos orgânicos e outras moléculas. Dados sob condições industriais mostraram que, ao ser usada junto com enzimas já utilizadas na indústria, a CelOCE aumentou em até 21% a quantidade de glicose liberada a partir de resíduos vegetais.

Ela funciona acelerando a quebra da celulose por desconstrução, etapa necessária para produzir energia no processo de construção de bioquímicos. "Essa descoberta muda o paradigma da degradação da celulose na natureza e tem o potencial de revolucionar as biorrefinarias", explicou o pesquisador do CNPEM Mario Murakami, responsável por liderar os estudos.

“A pesquisa foi motivada para elucidar a matéria escura metagenômica, que são os genes de função desconhecida de microrganismos inéditos e não cultiváveis em laboratório. Mais de 90% da vida microbiana ainda são desconhecidos e podem conter informações capazes de mudar nosso entendimento sobre muitos processos na natureza, assim como a degradação da celulose, que foi a descoberta nesse trabalho.

O entendimento da ação da enzima sobre a celulose foi possível graças a todo o parque de equipamentos e ao elenco de pesquisadores do CNPEM, permitindo a elucidação da estrutura tridimensional e o mecanismo de reconhecimento das fibras de celulose. Seu mecanismo único, baseado na bioquímica redox, leva a ganhos superiores ao que se conhece no estado-da-arte”, finaliza Murakami.