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

Processo: 17/13197-8
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
Vigência: 01 de outubro de 2017 - 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
Pesq. associados: Adrian Robert Walmsley ; Ivarne Luis dos Santos Tersariol
Assunto(s):Bioprocessos  Bactérias gram-negativas  Zymomonas mobilis  Percepção de Quorum  Expressão gênica 

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
(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)
BARBOSA, DAVID ACIOLE; MENEGIDIO, FABIANO BEZERRA; ALENCAR, VALQUIRIA CAMPOS; GONCALVES, RAFAEL S.; SANTOS SILVA, JULIANA DE FATIMA; VILAS BOAS, RENATA OZELAMI; LIMA FAUSTINO DE MARIA, YARA NATERCIA; JABES, DANIELA LEITE; DE OLIVEIRA, REGINA COSTA; NUNES, LUIZ R. ParaDB: A manually curated database containing genomic annotation for the human pathogenic fungi Paracoccidioides spp.. PLoS Neglected Tropical Diseases, v. 13, n. 7 JUL 2019. Citações Web of Science: 0.
MENEGIDIO, FABIANO B.; BARBOSA, DAVID ACIOLE; GONCALVES, RAFAEL DOS S.; NISHIME, MARCIO M.; JABES, DANIELA L.; DE OLIVEIRA, REGINA COSTA; NUNES, LUIZ R. Bioportainer Workbench: a versatile and user-friendly system that integrates implementation, management, and use of bioinformatics resources in Docker environments. GIGASCIENCE, v. 8, n. 4 APR 2019. Citações Web of Science: 1.

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