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Avaliação de potenciais alvos moleculares em Clostridium spp. para a obtenção de 1,3 propanodiol a partir de glicerol

Processo: 19/12044-9
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 23 de outubro de 2019
Vigência (Término): 22 de dezembro de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
Pesquisador responsável:Valeria Reginatto Spiller
Beneficiário:Valeria Reginatto Spiller
Anfitrião: Hans-Peter Karl Heinrich Duerre
Instituição-sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
Local de pesquisa : Ulm University, Alemanha  
Assunto(s):Clostridium   Xilose

Resumo

Várias cepas de clostrídios metabolizam o glicerol (C3) por duas vias metabólicas: o ramo redutor e o ramo oxidativo. Na via redutora, o glicerol é desidratado a 3-hidroxipropionaldeído (3-HPA). O 3-HPA é reduzido novamente a 1,3-PDO, sendo a coenzima NADH, necessária à redução, gerada pela via oxidativa do glicerol, mantendo assim o equilíbrio redox intracelular. A manutenção deste balanço redox pode ser crítico para a síntese de 1,3-PDO a partir do glicerol. A geração de equivalentes redutores intracelulares depende principalmente da oxidação de carboidratos. A hidrólise de resíduos agrícolas contendo lignocelulose libera monossacarídeos fermentáveis como glicose (C6) e xilose (C5). C6 pode ser usado como fonte de carbono por muitos microrganismos em fermentações industriais, mas apenas um número restrito de microrganismos é capaz de consumir C5. A fermentação de C3 e a co-fermentação de C3 e C5 por clostrídios serão as estratégias usadas para regular o suprimento de NADH, com o objetivo de aumentar a produção de 1,3-PDO. A capacidade de produção de 1,3-PDO de C. beijerinckii, C. pasteuranium e C. butyricum será avaliada em ensaios fermentativos usando glicerol puro e em combinação com xilose. Os níveis de expressão gênica, nas duas condições de fontes de carbono, dos genes dhaB1, dhaD1, dhaK, hydA e Pfo que codificam a glicerol desidratase (GDHt), glicerol desidrogenase (GDH), dihidroxiacetona quinase (DHAK), hidrogenase (HYD), piruvato-ferredoxina oxidoredutase (PFOR), enzimas chave envolvidas no metabolismo do glicerol em Clostridium, serão determinadas e comparadas com as respectivas atividades enzimáticas. Amostras de células clostridiais serão coletadas ao longo dos ensaios de fermentação das quais serão feitas a extração do mRNA e a síntese do cDNA, para a realização do qRT-PCR para os genes selecionados. Essas ações servirão de base para uma futura engenharia metabólica das cepas de Clostridium para a produção de 1,3-PDO.