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Desenvolvimento do sistema CRISPR/Cas9 em Rhodococcus jostii RHA1 para produção de químicos de alto valor a partir de correntes de lignina

Processo: 18/18101-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de outubro de 2018
Situação:Interrompido
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
Convênio/Acordo: BBSRC, UKRI
Pesquisador responsável:Fábio Márcio Squina
Beneficiário:Victoria Ramos Sodré de Castro
Instituição-sede: Pró-Reitoria de Pós-Graduação, Pesquisa, Extensão e Inovação. Universidade de Sorocaba (UNISO). Sorocaba , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:15/50590-4 - Valorização da lignina em plantas de etanol celulósico: a conversão biocatalítica via ácido ferúlico a produtos químicos de alto valor, AP.BIOEN.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):20/05281-1 - Engenharia genética de Rhodococcus jostii RHA1 como estratégia para valorização de lignina, BE.EP.DD
Assunto(s):Biologia molecular   CRISPR-Cas9   Lignina   Rhodococcus

Resumo

No contexto da valorização de lignina, o uso de microorganismos como biocatalisadores para desconstrução e bioconversão da lignina é uma alternativa promissora à processos de catálise química tradicional. A espécie Rhodococcus jostii RHA1 é de particular interesse biotecnológico devido à sua capacidade de catabolizar um amplo espectro de compostos aromáticos, especialmente a lignina; todavia, este potencial ainda não foi amplamente realizado devido à ausência de ferramentas adequadas para manipulação genética. No presente projeto, propõe-se desenvolver as ferramentas necessárias para implementação do sistema CRISPR/Cas9 nesta espécie, as quais serão aplicadas para introduzir novas vias biossintéticas relacionadas à valorização de lignina. Como prova de conceito, propomos "nocautear" o gene CouM da via catabólica de p-hidróxi-cinamatos, a fim de obter linhagens mutantes capazes de acumular ácido ferúlico (AF) a partir de correntes de lignina derivadas de biorrefinarias. Devido a sua aplicação nas indústrias cosmética e farmacêutica, o AF representa um composto de alto valor comercial, além de poder ser convertido em outras moléculas interessantes, como o Álcool Coniferílico (AC). Este pode ser obtido a partir de AF através de uma via biossintética de 2 etapas, catalisadas pela ação sequencial de ácido carboxílico-redutases (CAR) e aldo-ceto redutases (AKR). Além de estar presentemente caracterizando CARs de diversas origens, nosso grupo descreveu uma nova AKR, isolada do cupim inferior Coptotermes gestroi (CgAKR-1), a qual apresenta interessantes constantes catalíticas utilizando 2-nitro-benzaldeído como substrato (Km = 0.15 mmol/L, kcat = 7.5 s1), além de atividade promíscua em diversos aldeídos aromáticos e alifáticos, incluindo coniferaldeído. Visando a produção de álcool coniferílico, pretendemos introduzir os genes correspondentes à CAR e CgAKR-1 em linhagens de R. jostii acumuladoras de AF. Além de ser um composto de alto valor agregado, o álcool coniferílico pode ser convertido em outros produtos de interesse comercial. Dentre estes, fragrâncias como eugenol e isoeugenol podem ser obtidas enzimaticamente a partir de álcool coniferílico através da ação de duas reações sequenciais, as quais esperamos também expressar em linhagens de R. jostii. Desta forma, espera-se que o presente trabalho possa contribuir não apenas com o desenvolvimento de novas ferramentas genéticas para esta espécie, como também ampliar o rol de produtos de podem ser obtidos biologicamente a partir de correntes ricas em lignina. (AU)

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Publicações científicas (4)
(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)
ALVAREDO PAIXAO, DOUGLAS ANTONIO; TOMAZETTO, GEIZECLER; SODRE, VICTORIA RAMOS; GONCALVES, THIAGO A.; UCHIMA, CRISTIANE AKEMI; BUCHLI, FERNANDA; ALVAREZ, THABATA MARIA; PERSINOTI, GABRIELA FELIX; DA SILVA, MARCIO JOSE; BRAGATTO, JULIANO; LIBERATO, MARCELO VIZONA; FRANCO CAIRO, JOAO PAULO L.; PAES LEME, ADRIANA FRANCO; SQUINA, FABIO MARCIO. Microbial enrichment and meta-omics analysis identify CAZymes from mangrove sediments with unique properties. Enzyme and Microbial Technology, v. 148, AUG 2021. Citações Web of Science: 0.
SODRE, VICTORIA; VILELA, NATHALIA; TRAMONTINA, ROBSON; SQUINA, FABIO MARCIO. Microorganisms as bioabatement agents in biomass to bioproducts applications. BIOMASS & BIOENERGY, v. 151, AUG 2021. Citações Web of Science: 0.
TRAMONTINA, ROBSON; BRENELLI, LIVIA BEATRIZ; SODRE, VICTORIA; FRANCO CAIRO, JOAO PAULO; TRAVALIA, BEATRIZ MEDEIROS; EGAWA, VIVIANE YOSHIMI; GOLDBECK, ROSANA; SQUINA, FABIO MARCIO. Enzymatic removal of inhibitory compounds from lignocellulosic hydrolysates for biomass to bioproducts applications. WORLD JOURNAL OF MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY, v. 36, n. 11 OCT 1 2020. Citações Web of Science: 3.
SODRE, VICTORIA; ARAUJO, JUSCEMACIA NASCIMENTO; GONCALVES, THIAGO AUGUSTO; VILELA, NATHALIA; KIMUS BRAZ, ANTONIO SERGIO; FRANCO, TELMA TEIXEIRA; NETO, MARIO DE OLIVEIRA; DE LIMA DAMASIO, ANDRE RICARDO; GARCIA, WANIUS; SQUINA, FABIO MARCIO. An alkaline active feruloyl-CoA synthetase from soil metagenome as a potential key enzyme for lignin valorization strategies. PLoS One, v. 14, n. 2 FEB 25 2019. Citações Web of Science: 1.

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