Análise sistêmica, engenharia metabólica e avaliação econômica da utilização de hidrolisados hemicelulósicos em bioprocessos

• Processo: 10/51989-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2011
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2013
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: Luiziana Ferreira da Silva
• Beneficiário: Luiziana Ferreira da Silva
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Bioprocessos Bioenergia Biocombustíveis Plásticos biodegradáveis Etanol Xilose Hidrolisado hemicelulósico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Analise De Fluxo Metabolico | Etanol | Hidrolisado Hemicelulosico | Plasticos De Biodegradavel | Polihidroxialcanoatos | Xilose
• Publicação FAPESP: https://media.fapesp.br/bv/uploads/publicacoes/pasta_bioen_jun2012_86.pdf

Resumo

Este projeto está relacionado com a produção de biocombustíveis e biopolímeros a partir de resíduos lignocelulósicos. Dentre os açúcares que compõem a lignocelulose, a xilose, presente na hemicelulose, é recuperada mais facilmente e com melhores rendimentos do que a glicose celulósica. Dessa maneira, o objetivo deste trabalho é aumentar a eficiência (rendimento e produtividade) de bioprocessos utilizando a fração hemicelulósica da biomassa. Serão utilizadas duas linhagens tolerantes aos compostos inibitórios presentes no hidrolisado hemicelulósico: a linhagem etanologênica, Escherichia coli KO11 e a linhagem produtora de polihidroxialcanoatos (PHA), Burkholderia sp. F24. Esta pesquisa aborda aspectos fundamentais para o melhoramento de microrganismos buscando atingir níveis de rendimentos e produtividades necessários para aplicação comercial de biocombustíveis e bioplásticos a partir de hidrolisados hemicelulósicos. Para isso, propõem-se as seguintes estratégias: (i) construção de modelos in silico de base genômica do metabolismo de xilose; (ii) através de análise dos modelos irá se propor uma estratégia de engenharia metabólica visando o redirecionamento dos fluxos metabólicos e conseqüente aumento de rendimento e produtividade do bioproduto. (iii) Serão aplicadas também técnicas de eco-biotecnologia, como cultivos de engenharia evolutiva e alimentação aeróbia dinâmica, para se obter linhagens com melhores desempenhos (esta atividade será desenvolvida em cooperação com a Dra Maria Reis do Depto de Química da Universidade Nova Lisboa), (iv) As melhores linhagens obtidas neste trabalho serão utilizadas em experimentos em cultivos em batelada alimentada a fim de se obter altas densidades celulares. Em algumas destas etapas o hidrolisado poderá ser obtido em colaboração com o Dr. A. Aprigio (Inst. Físico-Quimica da USP São Carlos) (v) A partir dos valores de rendimento e produtividades alcançados neste trabalho será realizada uma avaliação econômica preliminar da produção de PHB utilizando hidrolisado hemicelulósico integrada a uma biorrefinaria de cana-de-açúcar, para verificar o potencial econômico desta tecnologia. (AU)

Publicações científicas

(6)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

GUAMAN, LINDA P.; BARBA-OSTRIA, CARLOS; ZHANG, FUZHONG; OLIVEIRA-FILHO, EDMAR R.; GOMEZ, JOSE GREGBRIO C.; SILVA, LUIZIANA F.. Engineering xylose metabolism for production of polyhydroxybutyrate in the non-model bacterium Burkholderia sacchari. Microbial Cell Factories, v. 17, MAY 15 2018. (10/51989-4, 16/00842-0)

RADUAN ALEXANDRINO, PAULO MOISES; MENDONCA, THATIANE TEIXEIRA; GUAMAN BAUTISTA, LINDA PRISCILA; CHERIX, JULIANO; LOZANO-SAKALAUSKAS, GABRIELA CAZONATO; FUJITA, ANDRE; RAMOS FILHO, EDMAR; LONG, PAUL; PADILLA, GABRIEL; TACIRO, MARILDA KEICO; et al. Draft Genome Sequence of the Polyhydroxyalkanoate-Producing Bacterium Burkholderia sacchari LMG 19450 Isolated from Brazilian Sugarcane Plantation Soil. GENOME ANNOUNCEMENTS, v. 3, n. 3, p. 2-pg., 2015-05-01. (12/51533-6, 10/51989-4)

RADUAN ALEXANDRINO, PAULO MOISES; MENDONCA, THATIANE TEIXEIRA; GUAMAN BAUTISTA, LINDA PRISCILA; CHERIX, JULIANO; LOZANO-SAKALAUSKAS, GABRIELA CAZONATO; FUJITA, ANDRE; RAMOS FILHO, EDMAR; LONG, PAUL; PADILLA, GABRIEL; TACIRO, MARILDA KEICO; et al. Draft Genome Sequence of the Polyhydroxyalkanoate-Producing Bacterium Burkholderia sacchari LMG 19450 Isolated from Brazilian Sugarcane Plantation Soil. MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS, v. 3, n. 3, MAY-JUN 2015. (10/51989-4, 12/51533-6)

FERREIRA-SILVA, LUIZIANA; TACIRO, MARILDA KEICO; RAICHER, GIL; MONIZ PICCOLI, ROSANE APARECIDA; MENDONCA, THATIANE TEIXEIRA; GARCEZ LOPES, MATEUS SCHREINER; CABRERA GOMEZ, JOSE GREGORIO. Perspectives on the production of polyhydroxyalkanoates in biorefineries associated with the production of sugar and ethanol. International Journal of Biological Macromolecules, v. 71, n. SI, p. 2-7, NOV 2014. (10/51989-4, 10/51692-1, 10/51935-1, 10/50454-0)

GUAMAN, LINDA P.; OLIVEIRA-FILHO, EDMAR R.; BARBA-OSTRIA, CARLOS; GOMEZ, JOSE G. C.; TACIRO, MARILDA K.; DA SILVA, LUIZIANA FERREIRA. xylA and xylB overexpression as a successful strategy for improving xylose utilization and poly-3-hydroxybutyrate production in Burkholderia sacchari. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, v. 45, n. 3, p. 165-173, MAR 2018. (10/51989-4, 16/00842-0)

FERREIRA-SILVA, LUIZIANA; TACIRO, MARILDA KEICO; RAICHER, GIL; MONIZ PICCOLI, ROSANE APARECIDA; MENDONCA, THATIANE TEIXEIRA; GARCEZ LOPES, MATEUS SCHREINER; CABRERA GOMEZ, JOSE GREGORIO. Perspectives on the production of polyhydroxyalkanoates in biorefineries associated with the production of sugar and ethanol. International Journal of Biological Macromolecules, v. 71, p. 6-pg., 2014-11-01. (10/50454-0, 10/51692-1, 10/51935-1, 10/51989-4)