The growing demand for energy and the need to replace chemical technologies and non- renewable fuels in a sustainable and efficient way place the bioconversion of lignocellulosic biomass at the center of the current energy discussion. However, the high recalcitrance of this material makes its degradation a non-trivial task, even after undergoing physical-chemical pretreatments. The biotechnological solution applied to overcome this problem is the use of enzymes capable of acting synergistically in the efficient degradation of this biopolymers. In this context, lytic polysaccharide monooxygenases (LPMOs) oxygen and copper-dependent enzymes that demonstrate the ability to improve the performance of traditional hydrolytic enzymes have emerged. As it is an enzyme class with many peculiarities in relation to the others traditionally used in biomass bioconversion, the knowledge acquired in the last decade is disconnected, approaching several aspects of the enzyme in isolation. The present work aims to study the LPMO from Thermothelomyces thermophilus M77 (formerly Myceliophthora thermophila), connecting the main study points applied in LPMOs in a single enzyme. In the first part, a sequence and active site analysis was performed, as well as a biochemical characterization. The enzyme has a well-preserved active site among the LPMOs of the AA9 family, and has only the LPMO domain in its sequence. The enzyme has high thermal stability over a wide pH range (4 to 10), has a better performance on an amorphous cellulosic substrate and has ascorbic acid, as the preferred reducing agent among those tested. Regarding the co-substrate origin, MtLPMO9A was able to use both H₂O₂ and O₂, however, for both cases, the need for high levels of reducing agent was observed. Another analysis revealed that the enzyme has a synergistic effect on cellulosic pulp degradation when combined with traditional cellulases cellobiohydrolase (Cel7A) and endoglucanase (Cel7B); leading to an increase of 83.17% and 84.00% in products generated in association with Cel7A and Cel7B respectively. The second part of the work was concerned with evaluating the use of MtLPMO9A in photoactivated systems in the presence of photosensitizers. Starting with the commonly used chlorophyllin, this system made the enzyme much more efficient in the first reaction times, increasing the enzymatic activity in relation to the standard system. The investigation of the use of methylene blue as a photo-activator of MtLPMO9A was also carried out, determining the ideal conditions of this system. Thus, it was possible to generalize the LPMO/photosensitizer interaction, stating that the good performance of the latter in activating the enzyme is related to the mechanism by which it returns to its grounded state (Type I). The results obtained lead to an understanding of the mechanism of action of MtLPMO9A, as well as pointing to its great potential in adding enzyme mixtures, increasing the efficiency of biomass conversion. In addition, by connecting the various aspects studied in LPMOs, such results help to build a solid and connected knowledge of this class of enzymes.

A crescente demanda por energia e a necessidade de substituir tecnologias químicas e combustíveis não renováveis de forma sustentável e eficiente colocam a bioconversão da biomassa lignocelulósica no centro da discussão energética atual. No entanto, a alta recalcitrância desse material torna sua degradação uma tarefa não trivial, mesmo após submetida a pré-tratamentos físico-químicos. A solução biotecnológica aplicada para contornar este problema é a utilização de enzimas capazes de atuar sinergicamente na degradação eficiente deste biopolímeros. Nesse contexto, emergiram as monooxigenases líticas de polissacarídeos (LPMOs - do inglês: lytic polysaccharide monooxygenases), enzimas dependentes de oxigênio e cobre que demonstram capacidade de melhorar o desempenho de enzimas hidrolíticas tradicionais. Por se tratar de uma classe de enzima com muitas peculiaridades em relação às outras tradicionalmente empregadas na bioconversão de biomassa, os conhecimentos adquiridos na ultima década se mostram desconexos, abordando vários aspectos da enzima de forma isolada. O presente trabalho visa o estudo da LPMO de Thermothelomyces thermophilus M77 (anteriormente Myceliophthora thermophila), conectando os principais pontos de estudo aplicados em LPMOs em uma única enzima. Na primeira parte foi realizada uma análise de sequencia e de sítio ativo, bem como uma caracterização bioquímica. A enzima tem um sítio ativo bem conservado entre as LPMOs da família AA9, e possui apenas o domínio de LPMO na sua sequencia. A enzima tem alta estabilidade térmica em uma ampla faixa de pHs (4 a 10), possui melhor desempenho em um substrato celulósico amorfo e tem o ácido ascórbico, como o agente redutor preferencial dentre os testados. Em relação a origem de co-substrato, MtLPMO9A se mostrou capaz de utilizar tanto H₂O₂ quanto O₂, entretanto, para ambos os casos era foi observado a necessidade de altos níveis de agente redutor. Outra análise revelou que a enzima tem um efeito sinérgico na degradação de polpa celulósica quando combinada com celulases tradicionais celobiohidrolase (Cel7A) e endoglucanase (Cel7B); levando um aumento de 83,17% e 84,00% nos produtos gerados na associação com Cel7A e Cel7B respectivamente. A segunda parte do trabalho se reteve em avaliar o uso da MtLPMO9A em sistemas fotoativados na presença de fotossensibilizadores. Iniciando pela comumente usada clorofilina, esse sistema fez com que a enzima fosse muito mais eficiente nos primeiros tempos de reação, aumentando a atividade enzimática em relação ao sistema padrão. Ainda foi realizada a investigação do uso do azul de metileno como foto-ativador da MtLPMO9A determinando as condições ideais desse sistema. Dessa forma, foi possível generalizar a interação LPMO/ fotossensibilizador afirmando que o bom desempenho deste ultimo em ativar a enzima é relacionado ao mecanismo pelo qual ele retorna ao seu estado fundamental (Tipo I). Os resultados obtidos levam a uma compreensão do mecanismo de ação da MtLPMO9A, bem como apontam para seu grande potencial em agregar misturas enzimáticas aumentando a eficiência da bioconversão da biomassa. Além disso, ao conectar os diversos aspectos estudados em LPMOs, tais resultados auxiliam na construção de um conhecimento sólido e conexo desta classe de enzimas.