Uma nova estratégia de produção de poliidroxialcanoatos (PHA) por anaerobiose

• Processo: 17/50249-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de dezembro de 2018 - 31 de maio de 2024
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Convênio/Acordo: Organização Holandesa para a Pesquisa Científica (NWO)
• Pesquisador responsável: Jonas Contiero
• Beneficiário: Jonas Contiero
• Pesq. responsável no exterior: Mark M. C. van Loosdrecht
• Instituição no exterior: Delft University of Technology (TU Delft), Holanda
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisa em Bioenergia (IPBEN). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Rio Claro. Rio Claro , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/00158-2 - Análise comparativa da produção de PHA por Burkholderia spp e Escherichia coli modificada, BP.IC; 20/04528-3 - Uma nova estratégia de produção de poliidroxialcanoatos (PHA) por anaerobiose, BP.PD; 20/02246-0 - Engenharia evolutiva de Escherichia coli para a produção anaeróbica de polihidroxialcanoatos a partir de sacarose derivada da cana-de-açúcar, BP.DD; 19/07002-5 - Uma nova estratégia para a produção anaeróbia de poli-hidroxialcanoatos (PHAs), BP.PD
• Assunto(s): Engenharia metabólica Escherichia coli Bioprocessos Poli-hidroxialcanoatos Açúcares
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Anaerobic Bioprocesses | Cellular Shape Engineering | Escherichia Coli | Metabolic Engineering | Polyhydrixyalkanoates | Sugars

Resumo

Os plásticos têm um papel de grande importância na vida moderna. A produção atual ultrapassou a barreira dos 300 milhões de toneladas ao ano, gerando problemas com a deposição e penetração na cadeia alimentar. A substituição dos plásticos persistentes por plásticos de origem biológica e biodegradáveis (BB-plásticos) é em uma excelente oportunidade para reduzir a poluição ambienta! Os polidroxialcanoatos (PHAs) constituem BB- plásticos de grande interesse pois (1) estes podem ser abundantemente produzidos por microorganismos, nos quais (2) se acumulam como grânulos intracelulares, facilitando sua separação e purificação. (3) Os monómeros de PHAs podem ser posteriormente modificados sendo que (4) as características físico-químicas do polímero de PHA são moduladas segundo a natureza e abundância relativa das unidades monoméricas. No entanto, os custos de produção destes plásticos ambientalmente amigáveis ainda não são competitivos, especialmente num cenário de baixos preços para os combustíveis fósseis. Portanto, uma mudança tecnológica radical é necessária para tornar a produção de PHAs economicamente viável. Nós propomos uma reengenharia do metabolismo central do carbono em Escherichia coli para permitir a síntese anaeróbica de PHAs com mínima perda dos elétrons contidos no substrato de fermentação (sacarose). Tal formação anaeróbica de PHAs pode ser possível graças a três inovações fundamentais: (1) pela introdução de uma etapa de fosforólise da sacarose para aumentar a conservação de ATP durante o catabolismo do açúcar; (2) pelo estabelecimento de um metabolismo fermentativo com processos de oxidação/redução equilibrados de elétrons; (3) a engenharia do aumento do volume celular para aprimorar a capacidade de armazenamento de PHA. A proposta aproveita as propriedades e a abundância de sacarose (o Brasil é o maior produtor mundial). (AU)