Engenharia metabólica de Saccharomyces cerevisiae para produzir etanol de segunda geração a partir de xilo-oligossacarídeos

Resumo

A produção de biocombustíveis a partir de resíduos lignocelulósicos (LC) deve alimentar a matriz energética no futuro próximo. As leveduras desempenharão um papel importante como plataforma para os processos de conversão de açúcares derivados de biomassa LC a etanol combustível, por exemplo, mas também a outros combustíveis e produtos químicos. A fermentação de hidrolisados de LC representa muitos desafios científicos e tecnológicos. Por exemplo, a limitação de Saccharomyces cerevisiae na fermentação de açúcares de pentose (derivada-hemicelulose) e os processos de pré-tratamento que geram vários inibidores de crescimento da levedura (derivados de furano, fenólicos e ácidos orgânicos), reduzindo a eficiência da fermentação. Para superar a incapacidade de S. cerevisiae para fermentar a xilose e a xilodextrina (XOS), a presente proposta de pesquisa está integrada ao projeto temático FAPESP (BBSRC-FAPESP 2015/50612-8, BB/P017460/1) e pretende implementar e melhorar o desempenho da via de consumo de XOS em linhagem laboratorial (CEN.PK113-7D) e industrial (SA-1) de S. cerevisiae geneticamente modificadas para transportar e consumir eficientemente xilose. As cepas selecionadas serão geneticamente modificadas usando uma abordagem baseada em sistema CRISPR / Cas9 de alta eficiência recentemente desenvolvida para a edição industrial do genoma S. cerevisiae. Para a construção da via de consumo de xilose, o gene da xilose isomerase (XI) de Pyromyces sp. será usado, e os genes de transporte e consumo de xilodextrina originados de Neurospora crassa serão usados para a reconstituição dessa via nas linhagens mencionadas. Os microrganismos modificados serão selecionados por engenharia evolutiva quanto à melhoria na eficiência da utilização de xilose e xilodextrina, em condições anaeróbicas. O transporte e o consumo de xilodextrina ampliarão as capacidades de S. cerevisiae em utilizar derivados de plantas e representará um potencial para aumentar a eficiência da produção de biocombustíveis de segunda geração.