Engenharia genética de Saccharomyces cerevisiae para co-fermentação de xilose e glicose e produção de etanol de segunda geração

• Processo: 18/00888-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2018
• Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2020
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Acordo de Cooperação: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
• Pesquisador responsável: Leandro Vieira dos Santos
• Beneficiário: João Gabriel Ribeiro Bueno
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Saccharomyces cerevisiae Biotecnologia CRISPR-Cas9 Repressão catabólica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: co-fermentação | CRISPR-Cas9 | Etanol 2G | Repressão catabólica | Saccharomyces cerevisiae | Biotecnologia

Resumo

A matriz energética mundial tem como base o uso de compostos fósseis, como o petróleo, gás e carvão. Entretanto, nas últimas décadas, a comunidade mundial manifestou uma intensa preocupação relacionada às consequências causadas pelo uso desses compostos, como o aumento dos gases causadores do efeito estufa. O etanol de segunda geração (2G) produzido a partir biomassa lignocelulósica surge com um grande potencial de produção de energia a partir de uma matriz renovável e mais limpa. Um dos maiores desafios na implementação dessa tecnologia é o desenvolvimento de microrganismos robustos capazes de converter açúcares de materiais lignocelulósicos em etanol. Recentemente, nosso grupo desenvolveu cepas modificadas da levedura S. cerevisiae com alta capacidade de fermentar o açúcar de 5 carbonos xilose, presente em abundância na biomassa lignocelulósica. Entretanto, um grande gargalo tecnológico da fermentação 2G é o extenso tempo de consumo de xilose em comparação a glicose. A xilose só é assimilada após o consumo majoritário da glicose, devido a competição das moléculas de açúcar aos transportadores da levedura, que possuem maior afinidade a glicose. Existem poucos estudos na literatura que abrangem essa questão e nenhum transportador eficiente foi desenvolvido para solucionar esse desafio tecnológico. Assim sendo, este projeto tem como base o desenvolvimento de uma linhagem com eficiente co-fermentação dos açúcares xilose e glicose, diminuindo o tempo total de fermentação 2G e auxiliando na viabilização da tecnologia. Utilizaremos a metodologia CRISPR-Cas9 para deleção de três genes que codificam hexoquinases em duas linhagens fermentadoras de xilose desenvolvidas por nosso grupo. As cepas serão submetidas a um processo de evolução adaptativa direcionada, a fim de identificar alterações em sequências de transportadores de açúcares que aumentem a afinidade ao transporte de xilose, mesmo na presença de glicose, possibilitando a co-fermentação e reduzindo o tempo do processo.

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)

PALERMO, GISELE CRISTINA DE LIMA; COUTOUNE, NATALIA; BUENO, JOAO GABRIEL RIBEIRO; MACIEL, LUCAS FERREIRA; DOSSANTOS, LEANDRO VIEIRA. Exploring metal ion metabolisms to improve xylose fermentation in Saccharomyces cerevisiae. MICROBIAL BIOTECHNOLOGY, v. 14, n. 5, JUL 2021. (20/07918-7, 18/00888-5, 18/06254-8, 17/08519-6)

RIBEIRO BUENO, JOAO GABRIEL; BORELLI, GUILHERME; RIBEIRO CORREA, THAMY LIVIA; FIAMENGHI, MATEUS BERNABE; JOS, JULIANA; DE CARVALHO, MURILO; DE OLIVEIRA, LEANDRO CRISTANTE; PEREIRA, GONCALO A. G.; DOS SANTOS, LEANDRO VIEIRA. Novel xylose transporter Cs4130 expands the sugar uptake repertoire in recombinantSaccharomyces cerevisiaestrains at high xylose concentrations. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 13, n. 1, AUG 14 2020. (17/08519-6, 18/00888-5, 17/05078-9)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

BUENO, João Gabriel Ribeiro. Genetic engineering of Saccharomyces cerevisiae for co-fermentation of xylose and glucose to second-generation ethanol production. 2020. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia Campinas, SP.