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Compreensão do metabolismo de Saccharomyces cerevisiae durante fermentação de açúcares lignocelulósicos para produção de etanol de segunda geração

Resumo

A tecnologia de etanol celulósico (2G) consiste na transformação dos polímeros da parede celular vegetal em etanol. A etapa de pré-tratamento quebra a estrutura lignocelulósica para facilitar o acesso das enzimas durante a hidrólise, onde ocorre a monomerização dos polímeros, permitindo que os açúcares sejam metabolizados pelas leveduras. Pelo fato de naturalmente não consumirem pentoses, as leveduras Saccharomyces cerevisiae são manipuladas geneticamente utilizando duas vias metabólicas: redutiva/oxidativa e isomerização. Na primeira, o consumo de xilose gera um desbalanço redox; a segunda não possui uma enzima muito eficiente, tornando o consumo mais lento. Outro gargalo é a repressão catabólica, que inibe o consumo de xilose na presença de glicose. O recente início das operações das primeiras unidades industriais 2G no Brasil vêm permitindo a avaliação de desempenho fermentativo das leveduras desenvolvidas e testadas até então apenas em laboratório. Com isso, abre-se uma janela de oportunidades para identificação de características passíveis de serem observadas unicamente em escala industrial. Neste contexto, este projeto propõe um estudo completo do metabolismo de uma levedura comercial geneticamente modificada utilizando técnicas de transcriptoma em associação com análises de proteômica durante a fermentação 2G em escala de laboratório e industrial. Esta abordagem viabilizará a análise do efeito a nível molecular de determinados estímulos sobre a levedura de acordo com o meio de cultivo e a escala do ensaio, permitindo a identificação dos possíveis gargalos de seu metabolismo. Além disso, a partir dos dados gerados será possível a construção de uma "enciclopédia" de proteínas e genes diferencialmente expressos em diferentes pontos da cinética da fermentação. Os dados serão usados para validar as hipóteses identificadas para que sejam usadas em programas de melhoramento genético visando a otimização do desempenho de linhagens industriais e melhorias de processo, com a consequente redução dos custos de produção. (AU)