Clonagem e expressão de uma xilanase presente no (Meta)transcriptoma do Cupim da espécie Heterotermes tenuis e sua importante aplicação na produção de biocombustíveis
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13741 |
Resumo: | Xylanases are an important group of enzymes responsible for the hydrolysis of the xylan glycosidic chain forming xylose and xylobiosis. Mainly noteworthy is endo-1,4-β-xylanase, a hemicellulase capable of cleaving the β-1,4 type glycosidic bond that exists in the hemicellulose chains present in the lignocellulosic material - bagasse and straw - resulting from the production of first generation ethanol. Its activity in the structure of hemicellulose is related to its application in the production of biofuels, because if produced and isolated, it can be used in the hydrolysis of biomass in the industrial production of second generation ethanol (2G). Such an enzyme can be found in a variety of genera of bacteria and yeasts, in addition to insects, protozoa and seaweed. Its application is varied and can be seen in other approaches, such as in the paper, food, feed and beverage industries. Termites are eusocial insects, with a high biomass degradation capacity, performing this task in hours, unlike fungi that can take weeks. Thus, these insects become potential targets in enzymatic bioprospecting. Studies carried out by our group analyzing the transcriptome of Brazilian termite species have identified several potential targets as essential genes for application in combating this insect as well as enzymes to be produced heterologously as the scope of this work. The species chosen for this study was Heterotermes tenuis, as it is a pest species of sugarcane, which is the raw material for the production of first and second generation ethanol. In addition, this species has nocturnal habits, which indicates the production of enzymes with different characteristics from those already known. In a previous analysis, sequences identified as possible endo-1,4-β-xylanase were detected. In this context, the main objective of this work was to amplify the coding region, clone and express this enzyme in a heterologous system, in order to evaluate its activity for a possible application in the production of second generation ethanol. |
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Mainly noteworthy is endo-1,4-β-xylanase, a hemicellulase capable of cleaving the β-1,4 type glycosidic bond that exists in the hemicellulose chains present in the lignocellulosic material - bagasse and straw - resulting from the production of first generation ethanol. Its activity in the structure of hemicellulose is related to its application in the production of biofuels, because if produced and isolated, it can be used in the hydrolysis of biomass in the industrial production of second generation ethanol (2G). Such an enzyme can be found in a variety of genera of bacteria and yeasts, in addition to insects, protozoa and seaweed. Its application is varied and can be seen in other approaches, such as in the paper, food, feed and beverage industries. Termites are eusocial insects, with a high biomass degradation capacity, performing this task in hours, unlike fungi that can take weeks. Thus, these insects become potential targets in enzymatic bioprospecting. Studies carried out by our group analyzing the transcriptome of Brazilian termite species have identified several potential targets as essential genes for application in combating this insect as well as enzymes to be produced heterologously as the scope of this work. The species chosen for this study was Heterotermes tenuis, as it is a pest species of sugarcane, which is the raw material for the production of first and second generation ethanol. In addition, this species has nocturnal habits, which indicates the production of enzymes with different characteristics from those already known. In a previous analysis, sequences identified as possible endo-1,4-β-xylanase were detected. In this context, the main objective of this work was to amplify the coding region, clone and express this enzyme in a heterologous system, in order to evaluate its activity for a possible application in the production of second generation ethanol.As xilanases são um importante grupo de enzimas responsáveis pela hidrólise da cadeia glicosídica de xilana formando xilose e xilobiose. Destaca-se, principalmente, a endo-1,4-β-xilanase uma hemicelulase capaz de clivar a ligação glicosídica do tipo β-1,4 que existe nas cadeias de hemicelulose presentes no material lignocelulósico - bagaço e palha - advindo da produção de etanol de primeira geração. Sua atividade na estrutura da hemicelulose relaciona-se à sua aplicação na produção de biocombustíveis, pois se produzida e isolada, pode ser utilizada na hidrólise da biomassa na produção industrial de etanol de segunda geração (2G). Tal enzima pode ser encontrada em uma variedade de gêneros de bactérias e leveduras, além de em insetos, protozoários e algas marinhas. Sua aplicação é variada e pode ser observada em outros enfoques, tais como nas indústrias de papel, indústrias de alimentos, rações e bebidas. Os cupins são insetos eusociais, com alta capacidade de degradação da biomassa, realizando essa tarefa em horas, ao contrário de fungos que podem levar semanas. Assim, esses insetos tornam-se potenciais alvos na bioprospecção enzimática. Estudos realizados por nosso grupo analisando o transcriptoma de espécies de cupins brasileiros têm identificado diversos alvos potenciais como genes essenciais para aplicação no combate a este inseto quanto de enzimas a serem produzidas heterologamente como a que é o escopo deste trabalho. A espécie escolhida para este estudo foi Heterotermes tenuis, por ser espécie-praga da cana-de-açúcar, que é a matéria-prima da produção de etanol de primeira e segunda geração, além disso, tal espécie apresenta hábitos noturnos, o que indica a produção de enzimas com características divergentes das já conhecidas. Em uma análise prévia, detectou-se sequências identificadas como possível endo-1,4-β-xilanase. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho foi amplificar a região codificadora, clonar e expressar tal enzima em sistema heterólogo, a fim de avaliar sua atividade para uma possível aplicação na produção de etanol de segunda geração.Australian Research Council (ARC)Bolsa PIBIC CNPqBolsa Fapesp 2019/23964-1porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosBiotecnologia - BiotecUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCupim, xilanase, Pichia pastoris, expressão heteróloga, etanol, biocombustíveis.CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULARClonagem e expressão de uma xilanase presente no (Meta)transcriptoma do Cupim da espécie Heterotermes tenuis e sua importante aplicação na produção de biocombustíveisCloning and expression of a xylanase present in the (Meta) transcriptom of the Termite species Heterotermes tenuis and its important application in the production of biofuelsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis60060009d9fa5c-2a23-45d0-8b2a-97cdb5ef416breponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINAL743469_IaraCiancaglini_TCCFinal.pdf743469_IaraCiancaglini_TCCFinal.pdfTrabalho de Conclusão de Cursoapplication/pdf714350https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13741/1/743469_IaraCiancaglini_TCCFinal.pdf18b0458d528b53c7df57c415549de251MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13741/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXT743469_IaraCiancaglini_TCCFinal.pdf.txt743469_IaraCiancaglini_TCCFinal.pdf.txtExtracted texttext/plain82109https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13741/3/743469_IaraCiancaglini_TCCFinal.pdf.txtbf5fdd538dfae1a5b80f1a2f797e5dbdMD53THUMBNAIL743469_IaraCiancaglini_TCCFinal.pdf.jpg743469_IaraCiancaglini_TCCFinal.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6268https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13741/4/743469_IaraCiancaglini_TCCFinal.pdf.jpgc155daa98bfc73a9fd2c8ed8ba66ec46MD54ufscar/137412023-09-18 18:32:05.762oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/13741Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:05Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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