Construction of recombinant bacteria to produce ethanol and biopolymers from sugars present on sugarcane bagasse hydrolysates

• Grant number: 09/11933-2
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Master
• Start date: March 01, 2010
• End date: October 31, 2011
• Field of knowledge: Biological Sciences - Microbiology - Applied Microbiology
• Principal Investigator: Luiziana Ferreira da Silva
• Grantee: Rominne Karla Barros Freire
• Host Institution: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brazil

Abstract

Resíduos lignocelulósicos renováveis são substratos proeminentes para a produção sustentável de biocombustíveis, como o etanol, e de biopolímeros, como os polihidroxialcanoatos (PHAs). Porém, o desenvolvimento de um processo de bioconversão competitivo requer microrganismos eficientes na conversão de hexoses e pentoses, principalmente de glicose e xilose, principais açúcares disponíveis após a hidrólise de tais resíduos. Ainda que a xilose seja um dos principais componentes da lignocelulose e o segundo açúcar mais abundante da natureza, a sua utilização eficiente ainda representa uma barreira técnica. Neste trabalho pretende-se utilizar uma mesma estratégia para desenvolver novos recombinantes a partir das linhagens etanologênicas Escherichia coli KO11 e Klebsiella oxytoca P2, para a produção de etanol, e a partir da selvagem Burkholderia sacchari LFM101, para a produção de polihidroxialcanoatos. Esses recombinantes serão construídos pela superexpressão dos genes xylAB e xylFGH, responsáveis pelo catabolismo e transporte de xilose, os quais serão inseridos em plasmídeos sob um promotor que não está sob o controle de reguladores de transcrição envolvidos com a repressão catabólica. Dessa forma, a estratégia aqui proposta é aumentar o consumo de xilose por essas linhagens e, ao mesmo tempo, avaliar se ocorre redução da repressão catabólica para melhorar o desempenho dessas bactérias na produção de etanol e biopolímeros. A etapa final deste trabalho é utilizar esses recombinantes em experimentos de produção a partir de hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar e avaliar o desempenho destes na produção de etanol e PHA, comparando-os as suas parentais. Será feita uma análise de fluxos metabólicos para verificar se há um modelo que represente esse fenômeno, bem como propor novas modificações, se necessário.

Academic Publications

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FREIRE, Rominne Karla Barros. Engineering bacteria to produce ethanol and biopolymers using sugars derived from sugarcane bagasse hydrolysate.. 2012. Master's Dissertation - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Ciências Biomédicas (ICB/SDI) São Paulo.