O papel das enzimas na degradação de carboidratos

Um estudo liderado por pesquisadores do CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais), em Campinas (SP), identificou um mecanismo molecular inédito que explica como enzimas degradam beta-glucanos, uma classe de carboidratos presente em fungos, algas e plantas, com grande relevância para aplicações industriais e energéticas.

A pesquisa envolveu 18 colaboradores do LNBR (Laboratório Nacional de Biorrenováveis) e LNLS (Laboratório Nacional de Luz Síncrotron), ambos do CNPEM, além de pesquisadores da Unicamp e de universidades da Espanha e do Canadá. Este avanço científico promete transformar a compreensão sobre a eficiência biológica aplicada ao desenvolvimento de novas tecnologias renováveis.

Inovação na catálise processiva

Publicado na revista científica Nature Communications, o trabalho descreve pela primeira vez um processo chamado “catálise processiva” aplicado à quebra desses compostos. A enzima atua de forma contínua sobre a mesma cadeia molecular, sem se desprender a cada etapa da reação, o que torna o processo mais eficiente. Segundo a pesquisadora Mariana Morais, uma das coordenadoras dos estudos, o projeto utilizou diversas técnicas e equipamentos do CNPEM, incluindo mutagênese dirigida e análises cinéticas. A pesquisa contou ainda com experimentos de cristalografia de raios-X de alta resolução no Sirius, além de simulações computacionais avançadas.

“Essa integração permitiu observar, em nível atômico, todas as etapas do processo enzimático, desde o reconhecimento do substrato até a liberação dos produtos e reinício do ciclo catalítico”

Fronteiras da bioenergia e economia sustentável

O entendimento detalhado desse mecanismo pode orientar o desenvolvimento de processos mais eficientes para o aproveitamento da biomassa, contribuindo para uma economia mais sustentável e baseada em recursos renováveis. Os beta-(1,3)-glucanos são componentes importantes da biomassa e têm potencial para serem convertidos em biocombustíveis e produtos químicos de alto valor. Compreender como essas moléculas são degradadas é essencial para desenvolver tecnologias mais eficientes e sustentáveis.

A pesquisa revelou que a enzima estudada forma uma espécie de “túnel molecular” ao se ligar ao substrato, permitindo que a reação aconteça de forma contínua e organizada, diferenciando-se dos modelos tradicionais de degradação.

Impactos e novas aplicações da descoberta

Segundo os autores, essa descoberta estabelece um novo paradigma: a catálise processiva pode ser uma estratégia mais comum do que se imaginava entre enzimas que atuam sobre diferentes tipos de carboidratos. Esses carboidratos também possuem propriedades imunológicas relevantes, o que amplia o potencial de aplicação da descoberta para as áreas farmacêutica e nutricional.

O uso de infraestruturas de ponta como o Sirius foi fundamental para validar essas observações em escala atômica. Com isso, o CNPEM reafirma sua posição na vanguarda da biotecnologia, fornecendo as bases científicas necessárias para a próxima geração de processos industriais baseados em fontes renováveis.