β‐glucosidases play a pivotal role in second‐generation biofuel (2G‐biofuel) production. For this application, thermostable enzymes are essential due to the denaturing conditions on the bioreactors. Random amino acid substitutions have originated new thermostable β‐glucosidases, but without a clear understanding of their molecular mechanisms. Here, we probe by different molecular dynamics simulation approaches with distinct force fields and submitting the results to various computational analyses, the molecular bases of the thermostabilization of the Paenibacillus polymyxa GH1 β‐glucosidase by two‐point mutations E96K (TR1) and M416I (TR2). Equilibrium molecular dynamic simulations (eMD) at different temperatures, principal component analysis (PCA), virtual docking, metadynamics (MetaDy), accelerated molecular dynamics (aMD), Poisson‐Boltzmann surface analysis, grid inhomogeneous solvation theory and colony method estimation of conformational entropy allow to converge to the idea that the stabilization carried by both substitutions depend on different contributions of three classic mechanisms: (i) electrostatic surface stabilization; (ii) efficient isolation of the hydrophobic core from the solvent, with energetic advantages at the solvation cap; (iii) higher distribution of the protein dynamics at the mobile active site loops than at the protein core, with functional and entropic advantages. Mechanisms i and ii predominate for TR1, while in TR2, mechanism iii is dominant. Loop A integrity and loops A, C, D, and E dynamics play critical roles in such mechanisms. Comparison of the dynamic and topological changes observed between the thermostable mutants and the wildtype protein with amino acid co‐evolutive networks and thermostabilizing hotspots from the literature allow inferring that the mechanisms here recovered can be related to the thermostability obtained by different substitutions along the whole family GH1. We hope the results and insights discussed here can be helpful for future rational approaches to the engineering of optimized β‐glucosidases for 2G‐biofuel production for industry, biotechnology, and science.

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Dentre as técnicas disponíveis para tratamento de água para abastecimento humano, pesquisas apontam a filtração em múltiplas etapas (FiME) como alternativa para algumas limitações da filtração lenta pelos tradicionais filtros de areia. Com o objetivo de amortecer picos de cor e turbidez da água afluente, a FiME propõe uma ou mais etapas de filtração antecedentes aos filtros lentos, podendo incorporar materiais não convencionais e resíduos na composição dos leitos filtrantes das suas etapas de filtração, agregando viés ambiental e econômico. Assim, o trabalho avaliou a eficiência do tratamento do sistema de FiME composto por três unidades de filtração ligadas em série, com meios filtrantes compostos por manta não tecida, resíduo de cerâmica vermelha e fibras de coco. O sistema piloto operou sob taxa de filtração de 3 m3/m2 dia ± 10%, em regime intermitente, através de dois Estágios distintos (Estágios 1 e 2). O monitoramento do sistema, associado às análises estatísticas realizadas, não evidenciou diferenças significativas entre os desempenhos alcançados nos dois Estágios. Os pré-filtros apresentaram eficiências médias de remoção de cor aparente de 60% e 46% para os Estágios 1 e 2, respectivamente, ao passo em que a eficiência média de remoção de turbidez alcançada foi de 64% no Estágio 1 e 57% para o Estágio 2, baseando-se, sobretudo, na capacidade de adsorção dos resíduos cerâmicos. A adição das camadas de manta não tecida foi pouco expressiva sobre a eficiência dos filtros, entretanto pôde agregar estabilidade na operação destes, haja vista os baixos Índices de Decaimento da Qualidade da Água (IDQA) alcançados.