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Estudo das vias de catabolismo de ácido propiônico para obtenção de mutantes mais eficientes na conversão deste substrato em unidades 3-hidroxivalerato (3HV) em um copolímero biodegradável

Processo: 96/02289-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de julho de 1996 - 31 de dezembro de 1998
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
Pesquisador responsável:Margaretti Simões Oliveira
Beneficiário:Margaretti Simões Oliveira
Instituição-sede: Instituto de Pesquisas Tecnológicas S/A (IPT). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Poli-hidroxialcanoatos 

Resumo

A produção de polihidroxialcanoatos por bactérias a partir de carboidratos de baixo custo no país vem sendo estudada no Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S/A - IPT desde 1989, visando sua aplicação na produção de plásticos biodegradáveis. Um dos resultados relevantes obtidos foi o isolamento de linhagens bacterianas capazes de utilizar a sacarose para acumular polihidroxibutirato (P3HB). Entre estas, destaca-se a linhagem IPT-101 que apresentou valores de velocidade específica de crescimento (µmax) superiores aos da linhagem normalmente empregada industrialmente (Alcaligenes eutrophus), tendo sobre esta a vantagem adicional de consumir sacarose, substrato de baixo custo no país. Considerando que as condições testadas na seleção de linhagens não foram adaptadas individualmente às linhagens avaliadas, tendo sim como base as condições usualmente aplicadas à linhagem padrão (Alcaligenes eutrophus DSM 545), a otimização das condições de cultivo e acúmulo em fermentador poderá tornar esta bactéria ainda mais interessante para a aplicação industrial. Para a obtenção de polímero com características mais adequadas à produção de plástico biodegradável, no entanto, é necessária a incorporação de unidades de 3-hidroxivalerato de modo a formar o copolímero P(3HB-co-3HV), o que usualmente é feito fornecendo-se ácido propiônico à bactéria no período em que está acumulando o polímero. Entretanto em bactérias, de modo geral, a eficiência de conversão de ácido propiônico em unidades 3HV é muito baixa, representando apenas cerca de 10% do valor máximo teórico (1,35 g/g, GOMEZ et al, 1996). Esta baixa eficiência pode ser explicada por mecanismos muito eficazes de degradação de ácido propiônico. Neste trabalho, pretende-se obter mutantes da linhagem bacteriana IPT-101 deficientes no catabolismo de ácido propiônico. Serão primeiramente identificadas as vias utilizadas por esta bactéria para o catabolismo de ácido propiônico, estudando-se mutantes obtidos por métodos clássicos, bem como a linhagem selvagem. Serão selecionados aqueles que, apesar de incapazes de utilizar o ácido propiônico como única fonte de carbono para a multiplicação celular, ainda sejam capazes de utilizá-lo, direcionando-o preferencialmente para as vias de síntese de unidades 3HV e posterior acúmulo intracelular de copolímero, quando em presença de sacarose e ácido propiônico. Espera-se, com isto, chegar a uma maior eficiência na conversão de propionato em unidades 3HV. Por fim, genes envolvidos nas vias anteriormente apontadas deverão ser clonados e identificados, visando à obtenção de mutantes estáveis, através da deleção de parcelas significativas dos genes e obtenção de novos mutantes por recombinação. Esta última etapa deverá ser realizada no Institut für Mikrobiologie, sob orientação do Prof. Dr. Alexander Steinbüchel, através de auxílio solicitado ao programa RHAE/CNPq, solicitando-se à FAPESP recursos para a realização das etapas iniciais no país que contribuirão para implementar condições mínimas aos nossos laboratórios para o uso de técnicas moleculares de trabalho. (AU)