Caracterização de elementos promotores responsivos ao auto-indutor de quorum sensing (QS) tipo 2 (AI-2) em Zymomonas mobilis

• Processo: 17/13197-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2017
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2020
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Pesquisador responsável: Luiz Roberto Nunes
• Beneficiário: Luiz Roberto Nunes
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Adrian Robert Walmsley ; Ivarne Luis dos Santos Tersariol
• Assunto(s): Bioenergia Bioprocessos Bactérias gram-negativas Zymomonas mobilis Percepção de Quorum Expressão gênica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: elementos promotores | quorum sensing | Zymomonas mobilis | Genômica Estrutural e Funcional

Resumo

A bactéria Gram-negativa Zymomonas mobilis apresenta diversas características que a tornam atrativa para a produção industrial de diferentes bioprodutos, incluindo o bioetanol. Por exemplo, Z. mobilis pode ser cultivada tanto em condições aeróbicas como anaeróbicas, é capaz de converter glicose a etanol com uma eficiência ainda maior do que a própria Saccharomyces cerevisiae e tolera maiores concentrações deste álcool durante o processo de fermentação. Além disso, técnicas de manipulação genética foram desenvolvidas para esta bactéria, que vem sendo modificada geneticamente e/ou adaptada para produzir diversos produtos de alto valor agregado (como levano, sorbitol, lactato, polihidroxibutirato e 2,3-butanodiol, entre outros), além de incorporar fontes alternativas de carbono às suas vias metabólicas, como as pentoses xilose e arabinose. Dessa forma, Z. mobilis vem sendo vista como um microrganismo de grande potencial para a indústria de bioconversão e um melhor entendimento acerca dos mecanismos por ela utilizados para o controle de sua expressão gênica pode auxiliar no desenvolvimento de novas linhagens geneticamente manipuladas, com elevada capacidade de produção industrial. Nesse sentido, foi demonstrado recentemente que Z. mobilis é capaz de responder ao indutor de quorum sensing (QS) do tipo 2 (denominado auto-indutor 2, ou AI-2). O AI-2 é uma das moléculas utilizadas por bactérias para controlar o processo de QS, responsável por avaliar a densidade populacional do meio e sincronizar seu comportamento em escala comunitária. A ativação da resposta QS leva à diminuição no ritmo de crescimento celular, ao mesmo tempo em que ativa a expressão de genes envolvidos com uma série de atividades alternativas. Nesse sentido, se genes de interesse industrial forem incorporados ao genoma de Z. mobilis, sob o controle de promotores responsivos a AI-2, seria possível induzir sua expressão de maneira controlada, através da adição deste sinalizador às culturas, já que Z. mobilis, embora sensível a AI-2, não é capaz de sintetizá-lo. Dessa forma, o projeto aqui proposto tem por objetivo caracterizar a resposta de Z. mobilis ao sinalizador de QS AI-2, identificando os genes/operons que têm sua expressão modulada em resposta a esta molécula, bem como os elementos cis-ativadores (promotores) e trans-ativadores (fatores de transcrição) que medeiam este processo. Estes estudos levarão ao isolamento e compreensão acerca do funcionamento dos primeiros promotores indutíveis em Z. mobilis, que poderão ser desenvolvidos (e futuramente patenteados) em uma importante ferramenta para a manipulação desta bactéria, com amplas possibilidades de aplicação na indústria de bioprocessamento, já que permitirá a expressão de transgenes nesta bactéria, sob situações controladas e otimizadas. (AU)

Publicações científicas

(7)

(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)

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ALENCAR, VALQUIRIA CAMPOS; SILVA, JULIANA DE FATIMA DOS SANTOS; VILAS BOAS, RENATA OZELAMI; FARNEZIO, VINICIUS MANGANARO; DE MARIA, YARA N. L. F.; ACIOLE BARBOSA, DAVID; ALMEIDA, ALEX TRAMONTIN; DE SOUZA, EMANUEL MALTEMPI; MULLER-SANTOS, MARCELO; JABES, DANIELA L.; et al. The Quorum Sensing Auto-Inducer 2 (AI-2) Stimulates Nitrogen Fixation and Favors Ethanol Production over Biomass Accumulation in Zymomonas mobilis. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, v. 22, n. 11, JUN 2021. (17/08112-3, 17/13197-8)

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