Programmable balancing of growth and formation of poyhydroxyalkanoates in Escherichia coli

• Processo: 13/50357-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2014
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2018
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Acordo de Cooperação: Organização Holandesa para a Pesquisa Científica (NWO)
• Pesquisador responsável: José Gregório Cabrera Gomez
• Beneficiário: José Gregório Cabrera Gomez
• Pesquisador Responsável no exterior: Walter M. van Gulik
• Instituição Parceira no exterior: Delft University of Technology (TU Delft), Holanda
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Biopolímeros Poli-hidroxialcanoatos Escherichia coli Biologia molecular Metaboloma Proteômica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Escherichia Colo | In Vivo Kinetic Modeling | Polyhydroxyalkanoates | Quantitative Multi Omics | Redox Balance

Resumo

A substituição de produtos petroquímicos, tais como plásticos, por materiais renováveis gerados a partir de biomassa é uma prioridade nas agendas tecnológicas de nossos países. Para uma transição bem sucedida, cepas produtoras eficientemente desenhadas serão requeridas. Décadas de pesquisa têm melhorado nosso conhecimento no funcionamento de redes metabólicas, entretanto, a compreensão quantitativa dos mecanismos regulatórios está longe de ser completo. Com este projeto, almeja-se o desenvolvimento de modelos quantitativos para estabelecer um balanço programável entre crescimento e formação de produto. Utilizando como caso de estudo a produção de bioplásticos (polihidroxialcanoatos) em Escherichia coli, pretende-se abordar as seguintes questões: Quais intermediários do metabolismo central são os sinais que determinam a velocidade de crescimento? Pode-se reprogramar o direcionamento de recursos celulares entre a geração de produto de interesse e a formação de biomassa, alterando-se estes sinais e/ou as rotas de sinalização? Para identificar e estudar os papéis desses "metabólitos sinalizadores" na interação entre as redes metabólicas e regulatórias, serão manipuladas a natureza e disponibilidade de nutrientes e será modificada a estequiometria líquida da glicólise. Para melhorar a compreensão das mudanças sistêmicas após as manipulações propostas, serão obtidos dados quantitativos da velocidade de crescimento, fluxos metabólicos, mudanças transcricionais, perfis proteômicos e concentrações de metabólitos intracelulares. Pretende-se desenvolver um modelo abrangente capaz de descrever as mudanças observadas e predizer o resultado de outras intervenções metabólicas. Com a colaboração entre nossos laboratórios na Universidade de Delft e na Universidade de São Paulo, uma equipe multidisciplinar será formada com especialistas em biologia molecular, síntese de polihidroxialcanoatos, metabolômica, proteômica, fluxômica e modelagem metabólica. Para troca de conhecimento e divulgação dos resultados, planeja-se um curso avançado em conjunto no Brasil intitulado "Biologia Sistêmica microbiana", reuniões a cada seis meses e um workshop aberto ao final do projeto. (AU)

Publicações científicas

(5)

(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)

OLAVARRIA, KAREL; CARNET, ALEXANDRE; VAN RENSELAAR, JOACHIM; QUAKKELAAR, CASPAR; CABRERA, RICARDO; DA SILVA, LEONOR GUEDES; SMIDS, ARON L.; ANDRES VILLALOBOS, PABLO; VAN LOOSDRECHT, MARK C. M.; WAHL, S. ALJOSCHA. An NADH preferring acetoacetyl-CoA reductase is engaged in poly-3-hydroxybutyrate accumulation in Escherichia coli. Journal of Biotechnology, v. 325, p. 215-224, JAN 10 2021. (13/50357-2)

CARDINALI-REZENDE, JULIANA; RADUAN ALEXANDRINO, PAULO MOISES; PEREIRA DE SOUZA NAHAT, RAFAEL AUGUSTO THEODORO; VIEIRA SANT'ANA, DEBORA PARRINE; SILVA, LUIZIANA FERREIRA; CABRERA GOMEZ, JOSE GREGORIO; TACIRO, MARILDA KEICO. Draft Genome Sequence of Pseudomonas sp. Strain LFM046, a Producer of Medium-Chain-Length Polyhydroxyalkanoate. MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS, v. 3, n. 4, JUL-AUG 2015. (10/51692-1, 13/50357-2, 14/08061-1)

OLAVARRIA, KAREL; MARONE, MARINA PUPKE; OLIVEIRA, HENRIQUE DA COSTA; RONCALLO, JUAN CAMILO; DA COSTA VASCONCELOS, FERNANDA NOGALES; DA SILVA, LUIZIANA FERREIRA; CABRERA GOMEZ, JOSE GREGRIO. Quantifying NAD(P)H production in the upper Entner-Doudoroff pathway from Pseudomonas putida KT2440. FEBS OPEN BIO, v. 5, p. 908-915, 2015. (13/24087-8, 13/50357-2)

DE OLIVEIRA, RAFAEL DAVID; NOVELLO, VANIA; DA SILVA, LUIZIANA FERREIRA; CABRERA GOMEZ, JOSE GREGORIO; CARRILLO LE ROUX, GALO ANTONIO. Glucose metabolism in Pseudomonas aeruginosa is cyclic when producing Polyhydroxyalkanoates and Rhamnolipids. Journal of Biotechnology, v. 342, p. 54-63, DEC 10 2021. (13/50357-2)

CARDINALI-REZENDE, JULIANA; RADUAN ALEXANDRINO, PAULO MOISES; PEREIRA DE SOUZA NAHAT, RAFAEL AUGUSTO THEODORO; VIEIRA SANT'ANA, DEBORA PARRINE; SILVA, LUIZIANA FERREIRA; CABRERA GOMEZ, JOSE GREGORIO; TACIRO, MARILDA KEICO. Draft Genome Sequence of Pseudomonas sp. Strain LFM046, a Producer of Medium-Chain-Length Polyhydroxyalkanoate. GENOME ANNOUNCEMENTS, v. 3, n. 4, p. 2-pg., 2015-07-01. (10/51692-1, 13/50357-2, 14/08061-1)