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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/63503
Type: | Dissertação |
Title: | Aplicação da lipase Eversa® Transform 2.0 na síntese de biolubrificantes por meio de simulações computacionais |
Authors: | Cavalcante, Francisco Thálysson Tavares |
Advisor: | Santos, José Cleiton Sousa dos |
Co-advisor: | Fonseca, Aluísio Marques da |
Keywords: | Biolubrificantes;Docagem molecular;Dinâmica molecular |
Issue Date: | 2021 |
Citation: | CAVALCANTE, Francisco Thálysson Tavares. Aplicação da lipase Eversa® transform 2.0 na síntese de biolubrificantes por meio de simulações computacionais. 2021. 69f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Fortaleza, 2021. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | Biolubrificantes vem ganhando mais participação de mercado dado o aumento do interesse na substituição do uso de lubrificantes derivados de petróleo. Eles são produzidos usando matérias primas renováveis tais como óleos vegetais, e lipases podem ser utilizadas como catalisadores para suas sínteses, tornando estes processos mais ambientalmente amigáveis. Dentre as inovações criadas com ferramentas de engenharia enzimática, a lipase Eversa® Transform 2.0 surge como uma formulação enzimática, geneticamente modificada, de menor custo e possui alta atividade para produção de biodiesel, ácidos graxos e biolubrificantes. Além da engenharia enzimática, ferramentas computacionais, tais como a docagem e dinâmica molecular, podem ser aliadas no desenvolvimento de produtos competitivos e de baixo impacto ambiental. Estas ferramentas de simulação possibilitam o entendimento do mecanismo reacional de um processo, economizam no gasto de reagentes, e embasam a escolha dos materiais e condições que podem ser usados em processos reais. Desta forma, este trabalho propôs a modelagem e análise de reações de síntese de biolubrificantes derivados do ácido oleico, usando diferentes tipos de álcoois e a lipase Eversa® Transform 2.0 como catalisadora das reações. A partir das docagens moleculares foi observado que as interações predominantes entre os ligantes e os resíduos de aminoácidos que compõem o sítio ativo da lipase e seus arredores, foram de Van der Waals ou hidrofóbicas. Nas simulações de dinâmicas moleculares foi constatado que essas interações proporcionaram a estabilidade do complexo lipase-ligante, visto o baixo número de ligações de hidrogênio formadas nos tempos de simulação. Além disso, a pouca variação na posição dos complexos lipase/ligante em relação às suas conformações iniciais nas etapas de produção, atestaram que as poses de docagem escolhidas foram adequadas para descreverem as conformações dos ligantes na região do sítio ativo da lipase. Estes resultados proporcionam uma visão estrutural das interações entre a lipase Eversa® e ésteres graxos usados como lubrificantes e indicam quais possivelmente seriam os melhores álcoois usados para o processo, mas não podem atestar com segurança o comportamento dos sistemas propostos em condições experimentais, visto que muitas outras variáveis, tais como a atividade enzimática, mecanismos de inibição do catalisador, alteração do equilíbrio reacional, dentre outras, podem alterar significativamente a dinâmica do processo. |
Abstract: | Biolubricants have been gaining more market share given the increased interest in replacing the use of petroleum-based lubricants. They are produced using renewable raw materials such as vegetable oils, and lipases can be used as catalysts for their syntheses, making these processes more environmentally friendly. Among the innovations created with enzymatic engineering tools, lipase Eversa® Transform 2.0 appears as an enzymatic formulation, genetically modified, of lower cost, and has high activity for the production of biodiesel, fatty acids, and biolubricants. In addition to enzymatic engineering, computational tools, such as docking and molecular dynamics, can be allied in the development of competitive products with low environmental impact. These simulation tools make it possible to understand the reaction mechanism of a process, save on the expense of reagents, and support the choice of materials and conditions that can be used in real processes. Thus, this work proposed the modeling and analysis of synthesis reactions of biolubricants derived from oleic acid, using different types of alcohols and the lipase Eversa® Transform 2.0 as a catalyst for the reactions. From the molecular dockings, it was observed that the predominant interactions between the ligands and the amino acid residues that make up the active site of the lipase and its surroundings were Van der Waals or hydrophobic. In the molecular dynamics simulations, it was found that these interactions provided the stability of the lipase-ligand complex, given the low number of hydrogen bonds formed in the simulation times. Furthermore, the low variation in the position of the lipase/ligand complexes concerning their initial conformations in the production steps, attested that the chosen docking poses were adequate to describe the conformations of the ligands in the region of the active site of the lipase. These results provide a structural view of the interactions between lipase Eversa® and fatty esters used as lubricants and indicate which would possibly be the best alcohols used for the process, but they cannot reliably attest to the behavior of the proposed systems under experimental conditions, since many other variables, such as enzymatic activity, inhibition mechanisms of the catalyst, alteration of the reaction equilibrium, among others, can significantly alter the dynamics of the process. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/63503 |
Appears in Collections: | DEQ - Dissertações defendidas na UFC |
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