Caracterização enzimática e proteômica do secretoma de cocultivo entre Trichoderma reesei rut-c30 e Pleurotus citrinopileatus em bagaço de cana-de-açúcar com avaliação do potencial lignocelulolítico

Abstract

A biomassa lignocelulósica derivada de resíduos agroindustriais, como o bagaço de cana-de-açúcar, representa uma matéria-prima abundante e estratégica para biorrefinarias de segunda geração, com potencial para a produção de biocombustíveis e bioprodutos de alto valor agregado. Entretanto, a recalcitrância estrutural da parede celular vegetal, composta por uma matriz complexa de celulose, hemicelulose, lignina e pectina, impõe barreiras físicoquímicas à sua bioconversão eficiente. A pectina, embora frequentemente subestimada em biomassas herbáceas, desempenha um papel estrutural relevante na organização e acessibilidade da parede celular, influenciando a exposição dos polímeros estruturais ao ataque enzimático. Nesse contexto, fungos lignocelulolíticos se destacam por sua capacidade de secretar sistemas enzimáticos coordenados; contudo, a produção enzimática em monocultivo pode limitar a diversidade funcional do secretoma. O presente estudo investigou se interações interespecíficas em um modelo de cocultivo fúngico poderiam modular o perfil secretório e impactar o desempenho hidrolítico sobre o bagaço de cana-de-açúcar. Inicialmente, foi realizado um screening morfológico em meio sólido envolvendo Trichoderma reesei RUT-C30 e diferentes fungos saprofíticos, seguido de um screening funcional em meio líquido por meio da determinação das atividades de CMCase, mananase, pectinase e xilanase. O sistema composto por Trichoderma reesei RUT-C30 e Pleurotus citrinopileatus foi selecionado como modelo para caracterização cinética estendida (9 e 15 dias), avaliação da influência do pH, ensaios de hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar e análise proteômica global por LC–MS/MS. No screening funcional, as atividades celulolítica (CMCase), xilanolítica e mananolítica no cocultivo apresentaram perfis comparáveis ao monocultivo de T. reesei, sem evidência de amplificação global das enzimas hidrolíticas clássicas. Em contraste, foi observado aumento consistente da atividade pectinolítica no cocultivo, confirmado sob maior robustez experimental no ensaio de 15 dias, com diferença estatisticamente significativa no dia 12. A dinâmica temporal revelou sucessão funcional no secretoma, caracterizada por atividade xilanolítica precoce e intensificação tardia das atividades celulolítica e mananolítica. O pH 6 proporcionou o maior desempenho enzimático global. Nos ensaios de hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar, o sistema de cocultivo apresentou desempenho comparável ao monocultivo de T. reesei, sem redução da eficiência de sacarificação, indicando que a modulação observada não comprometeu a capacidade global de conversão do substrato. A proteômica qualitativa identificou 305 proteínas de alta confiança, incluindo um repertório diverso de enzimas ativas em carboidratos (CAZymes), como hidrolases de glicosídeos associadas à degradação de celulose e hemicelulose, enzimas pectinolíticas e proteínas acessórias envolvidas na modificação da matriz da parede celular. A atribuição taxonômica revelou contribuição diferencial dos organismos, com maior densidade relativa de CAZymes associadas a P. citrinopileatus, particularmente enzimas relacionadas à degradação e remodelamento de polissacarídeos pécticos. Embora a abordagem agregada não permita inferência quantitativa por tratamento, o perfil funcional identificado fornece plausibilidade mecanística para a assinatura pectinolítica observada experimentalmente. Em conjunto, os resultados indicam que o cocultivo não promove amplificação indiscriminada das atividades hidrolíticas, mas sim uma reorganização seletiva do secretoma, com modulação setorial consistente ao longo do eixo pectinolítico. As evidências sugerem que a modulação da fração péctica pode representar uma estratégia relevante para otimizar a acessibilidade estrutural da biomassa lignocelulósica. Este estudo estabelece uma estrutura experimental robusta para futuras abordagens de proteômica quantitativa e integração multiômica, com vistas à elucidação dos mecanismos regulatórios subjacentes à bioconversão do bagaço de cana-de-açúcar e ao suporte ao desenho racional de consórcios fúngicos para aplicações em biorrefinarias lignocelulósicas.