Dinâmica molecular de enzimas modificadoras de carboidratos para desconstrução e valorização da biomassa lignocelulósica
Caroline Simões Pereira
TESE
Português
T/UNICAMP P414d
[Molecular dynamics of carbohydrate modifying enzymes for lignocellulosic biomass deconstruction and valorization]
Campinas, SP : [s.n.], 2021.
1 recurso online (120 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Munir Salomão Skaf
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química
Resumo: Plantas e algas marinhas são fontes renováveis de matérias-primas para produção de biocombustíveis e produtos químicos de alto valor agregado. O aumento da eficiência de sua aplicação depende do desenvolvimento de coquetéis enzimáticos. Para isso, é necessário o entendimento dos mecanismos...
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Resumo: Plantas e algas marinhas são fontes renováveis de matérias-primas para produção de biocombustíveis e produtos químicos de alto valor agregado. O aumento da eficiência de sua aplicação depende do desenvolvimento de coquetéis enzimáticos. Para isso, é necessário o entendimento dos mecanismos que ação dessas enzimas. Além disso, as plantas possuem uma parede celular com arquitetura complexa, ainda pouco entendida, de interação entre celulose, hemicelulose e lignina que confere alta recalcitrância à ação de enzimas. Neste trabalho, apliquei simulações de dinâmica molecular para estudar enzimas que catalisam a clivagem de polissacarídeos e aspectos da arquitetura da parede celular de plantas. Os sistemas estudados foram: (1) A interação da hemicelulose glucomanano com diferentes faces da microfibrila de celulose utilizando simulação de dinâmica molecular clássica; (2) Os mecanismos de reação de hidrólise da celulose pela endoglucanase pertencente à família GH45 subfamília C de Phanerochaete chrysosporium e de degradaçao de peptidoglicano pela transglicosilase lítica MltA de Escherichia coli utilizando simulações com método híbrido mecânica quântica/mecânica molecular (QM/MM) para obtenção da superfície de energia livre das reações do mecanismo proposto; (3) As interações enzima- substrato e as alterações conformacionais da ß-Agarase da batéria marinha Saccharophagus degradans da família 50 utilizando simulações clássicas de dinâmica molecular com métodos de amostragem ampliada
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Abstract: Plants and seaweed are renewable sources of raw materials for the production of biofuels and high value-added chemicals. The increase of efficient high-end utilization of lignocellulosic biomass depends on the development of enzymatic cocktails. In this regard, it is highly desirable to...
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Abstract: Plants and seaweed are renewable sources of raw materials for the production of biofuels and high value-added chemicals. The increase of efficient high-end utilization of lignocellulosic biomass depends on the development of enzymatic cocktails. In this regard, it is highly desirable to obtain better understanding of the various enzymatic mechanisms that are involved in this depolymerization process. In addition, plant cell walls have a complex architecture, still not fully known, of interaction between cellulose, hemicellulose and lignin that gives high recalcitrance to pre-treatment and enzymes action. In this work, I performed molecular dynamics simulations to study enzymes that catalyze the cleavage of polysaccharides and investigated molecular aspects of plant cell wall architecture. The studied systems are: (1) The interaction of glucomannan-hemicellulose with different cellulose microfibril faces using classical molecular dynamics simulation; (2) The cellulose hydrolysis reaction mechanisms by endoglucanase belonging to the GH45 family subfamily C of Phanerochaete chrysosporium and degradation of peptidoglycan by lytic transglycosylase MltA from Escherichia coli using hybrid quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) methods to obtain the free energy surface of the reactions of the proposed mechanism; (3) Enzyme interactions with substrate, conformational changes and product dissociation of the ß-Agarase from marine bacterium Saccharophagus degradans family 50 using classical molecular dynamics simulations with increased sampling techniques
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Aberto
Skaf, Munir Salomão, 1963-
Orientador
Caffarena, Ernesto Raúl
Avaliador
Pascutti, Pedro Geraldo
Avaliador
Martínez, Leandro, 1979-
Avaliador
Tormena, Cláudio Francisco, 1972-
Avaliador
Dinâmica molecular de enzimas modificadoras de carboidratos para desconstrução e valorização da biomassa lignocelulósica
Caroline Simões Pereira
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