Construção de biofábrica microbiana para produção de ácido 3-hidroxipropiônico utilizando o sistema CRISPR/Cas

• Processo: 21/12060-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2022
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Nádia Maria Vieira Sampaio
• Beneficiário: Leonardo Blankenburg Lins Barroso Arruda
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Engenharia metabólica Biofabricação Repetições palindrômicas curtas agrupadas e regularmente espaçadas Sistemas CRISPR-Cas Saccharomyces cerevisiae Desenvolvimento sustentável
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: ácido 3-hidroxipropiônico | Biorrenováveis | Cas | Crispr | Engenharia metabólica | Saccharomyces cerevisiae | Biofábricas microbianas

Resumo

A economia global é fortemente dependente da indústria petroquímica, o que tem contribuído para um agravamento das mudanças climáticas. Nesse contexto, o desenvolvimento de microrganismos capazes de produzir bioquímicos renováveis é fundamental para o desenvolvimento de uma bioeconomia sustentável. Visando contribuir com a solução deste desafio, o presente projeto tem como objetivo o desenvolvimento de uma cepa de Saccharomyces cerevisiae capaz de produzir ácido 3-hidroxipropiônico (3-HP) a partir de glicose, um substrato renovável e abundante. O ácido 3-HP é considerado um químico plataforma de alto valor agregado, pois pode ser convertido em diversos derivados com aplicações na produção de tintas, materiais superabsorventes, plásticos, entre outros. Para tanto, uma coleção de seis cepas de laboratório e industriais serão avaliadas em testes de tolerância ao 3-HP a fim de determinar a mais promissora para ser utilizada como plataforma de produção. O design da linhagem, já em andamento, combina dados de literatura, assim como dados provenientes de otimização in silico utilizando modelos metabólicos de escala genômica para identificação de modificações genéticas, ainda não descritas, com potencial de favorecer a biossíntese de 3-HP via malonil-CoA. A construção da cepa produtora será realizada em etapas utilizando a técnica CRISPR-Cas para integração dos genes de interesse no genoma de levedura. Finalmente, o impacto dessas modificações genéticas no crescimento e estabilidade da cepa final serão avaliados através do monitoramento de variações nas taxas de crescimento e produção ao longo de 80 gerações. Espera-se que os resultados obtidos contribuirão para o desenvolvimento de uma linhagem prova-de-conceito para produção de 3-HP que servirá como base para futuros projetos de otimização.