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Melhoramento da eficiência bacteriana no uso de xilose e co-substratos para produzir biopolímeros a partir de biomassa: engenharia da linhagem, otimização de processo e testes de aplicações

Processo: 16/00842-0
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
Vigência: 01 de agosto de 2016 - 31 de julho de 2019
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
Pesquisadores associados:José Gregório Cabrera Gomez ; Maria Manuela Regalo da Fonseca ; Maria Teresa Ferreira Cesário Smolders ; Marilda Keico Taciro ; Rubén Jesus Sánchez Rodríguez
Bolsa(s) vinculada(s):17/20324-6 - Seleção e implantação de metodologia para auto-hidrólise de bagaço de cana-de-açúcar e teste do crescimento e produção de biopolímeros por bactérias neste hidrolisado, BP.TT
Assunto(s):Biopolímeros  Biomateriais  Hidrolisado hemicelulósico  Biomassa  Poli-hidroxialcanoatos  Xilose  Reatores biológicos  Bioenergia 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Biocompatible polymers | Biodegradable Polymers | biomass | Hemicellulosic hydrolysates | polyhydroxyalkanoates | 3HB-co-3HHx | Biopolímeros bacterianos

Resumo

Esta proposta se concentra o desenvolvimento de bactérias eficientes no uso de açúcares oriundos de hidrolisados hemicelulósicos para produzir polihidroxialcanoatos (PHA), polímeros biodegradáveis e biocompatíveis. O PHA alvo é PHB-co-HHx, um copolímero de 3-hidroxibutirato (HB) e 3-hidroxi-hexanoato (HHx), dotado de flexibilidade suficiente para aplicações médicas, tornando-se mais flexível com o aumento do teor de HHx. Devido às suas propriedades, tem sido alvo de patentes e há empresas investindo na sua produção recentemente. Trabalhos anteriores indicaram que recombinantes de B. sacchari, abrigando genes adequados de Aeromonas sp, foram capazes de converter açúcares e hexanoato a PHB-co-HHx, com um teor de HHx até 15 vezes mais do que tipo selvagem. Uma vez que apenas 50% de hexanoato foi transformado em HHx, melhoramentos adicionais são vislumbrados neste projeto, bem como a modulação do teor de HHx, aumentando a gama de aplicações. Também foi demonstrado que a conversão de xilose a bioprodutos em B. sacchari, embora esteja entre os melhores, pode ainda ser melhorada e esse aspecto também será explorado nas recombinantes a serem construídas. Uma vez obtido o microorganismo apropriado, cultivos batelada alimentada em biorreator serão desenvolvidos e a melhor estratégia para adição tanto de fonte de carbono como co-substrato (hexanoato) serão buscadas, para atingir produtividades máximas de produção de PHB-co-HHx com alto teor de HHx. Ferramentas para análise de fluxos metabólicos serão empregadas em todas as etapas a fim de avaliar os micro-organismos estudados, a influência das modificações aplicadas, bem como das condições de processo conduzidos em biorreator, realimentando para a tomada de decisões em novas modificações genéticas e de processo. Copolímeros produzidos serão extraídos, purificados, (testando-se solventes denominados "verdes") e suas propriedades avaliadas para aplicações médicas. Nosso grupo do ICB USP está associada à IBB IST* (Instituto de Biotecnologia e Bioengenharia, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa), LAMAV UENF ** (Laboratorio de Materiais Avançados, Univ. Estadual Norte Fluminense,RJ, Brasil) e da Universidade de Westminster (Reino Unido) para desenvolver experimentos de biorreatores (e extração), caracterização de polímeros e aplicações médicas, respectivamente. Os recursos solicitados devem cobrir despesas locais e de envio de amostras. Bolsistas realizarão intercâmbios e pesquisadores visitantes também estão contempladas em projetos submetidos a outras agências. (AU)

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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)
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, . (10/51989-4, 16/00842-0)
OLIVEIRA-FILHO, EDMAR R.; DE MACEDO, MATHEUS A.; LEMOS, ALINE C. C.; ADAMS, FRIEDERIKE; MERKEL, OLIVIA M.; TACIRO, MARILDA K.; GOMEZ, JOSE GREGORIO C.; SILVA, LUIZIANA F.. Engineering Burkholderia sacchari to enhance poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) [P(3HB-co-3HHx)] production from xylose and hexanoate. International Journal of Biological Macromolecules, v. 213, p. 13-pg., . (16/00842-0)
OLIVEIRA-FILHO, EDMAR R.; SILVA, JEFFERSON G. P.; DE MACEDO, MATHEUS ARJONA; TACIRO, MARILDA K.; GOMEZ, JOSE GREGORIO C.; SILVA, LUIZIANA F.. Investigating Nutrient Limitation Role on Improvement of Growth and Poly(3-Hydroxybutyrate) Accumulation by Burkholderia sacchari LMG 19450 From Xylose as the Sole Carbon Source. FRONTIERS IN BIOENGINEERING AND BIOTECHNOLOGY, v. 7, p. 11-pg., . (16/00842-0)
OLIVEIRA-FILHO, EDMAR RAMOS; GOMEZ, JOSE GREGORIO CABRERA; TACIRO, MARILDA KEICO; SILVA, LUIZIANA FERREIRA. Burkholderia sacchari (synonym Paraburkholderia sacchari): An industrial and versatile bacterial chassis for sustainable biosynthesis of polyhydroxyalkanoates and other bioproducts. Bioresource Technology, v. 337, . (16/00842-0)
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, . (10/51989-4, 16/00842-0)

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PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE LINHAGENS MUTANTES DE PSEUDOMONAS, LINHAGENS MUTANTES DE PSEUDOMONAS E USO DAS MESMAS BR1020200043498 - Universidade de São Paulo (USP) . FELIPE MORILLO SANZ DIAS / Luiziana Ferreira da Silva / Jose Gregorio Cabrera Gomez - 04 de março de 2020