Engenharia de transportadores de xilose de Trichoderma reesei para melhoramento do sistema de transporte de açúcar em Saccharomyces cerevisiae

• Processo: 22/01751-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Bioquímica de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Roberto do Nascimento Silva
• Beneficiário: Iasmin Cartaxo Taveira
• Instituição Sede: Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/11655-4 - Estudos funcionais de redes de regulação gênica em Trichoderma reesei durante a formação de celulases, AP.TEM
• Assunto(s): Engenharia metabólica Engenharia de proteínas Xilose Trichoderma reesei Saccharomyces cerevisiae
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cerevisiae | engenharia de proteínas | S | Transportadores de açúcar | Xilose | Engenharia metabólica

Resumo

Uma vez que a produção do etanol de segunda geração (2G) ainda não é tão consolidada como a produção do etanol 1G, ainda há muito o que ser explorado para otimizar o processo. Dentre as possibilidades mais estudadas, o melhoramento da etapa de fermentação se destaca. A glicose e a xilose são os dois açúcares mais abundantes da biomassa lignocelulósica, desse modo é crucial que sejam eficientemente metabolizados. Em contrapartida, a levedura mais usada em bioprocessos é a Saccharomyces cerevisiae, que não é capaz de fermentar pentoses como a xilose. Portanto, é preciso melhorar tanto o metabolismo de pentoses da S. cerevisiae, quanto aprimorar o transporte desses açúcares. Desta forma, este projeto foca na linha de transportadores de xilose. Até os dias atuais muitos estudos têm buscado transportadores naturalmente específicos para xilose, mas a maioria deles possui mais afinidade para glicose do que pela xilose. Uma alternativa para construir leveduras que transportem xilose eficientemente envolve a engenharia desses transportadores, buscando aumentar sua afinidade pela pentose e diminuir sua afinidade pela glicose. Com base em análises prévias do nosso grupo de pesquisa, foram selecionados dois transportadores de açúcar de T. reesei (Tr62380 e Tr82309) a fim de solucionar essa problemática. A partir da análise das sequências desses transportadores, serão selecionados motivos descritos na literatura como importantes para o transporte de xilose e sítios de fosforilação para mutações nessas regiões dos transportadores. Em seguida, serão construídos modelos da proteína in silico e será feita uma análise de docking molecular para mensurar a potencial afinidade da proteína mutante por glicose e xilose e assim triar as mutações que podem ser mais interessantes. Após a triagem serão construídos cassetes de expressão que irão conter as proteínas mutantes e serão transformados em uma linhagem de S. cerevisiae sem transportadores de hexoses e capaz de metabolizar xilose. As proteínas terão seus parâmetros cinéticos mensurados em relação às proteínas selvagens. Ao final deste trabalho, é esperado que as mutações gerem proteínas mais eficientes no transporte de xilose, com uma menor afinidade por glicose. (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)

PEREIRA, LUCAS MATHEUS SOARES; TAVEIRA, IASMIN CARTAXO; MAUES, DAVID BATISTA; DE PAULA, RENATO GRACIANO; SILVA, ROBERTO N.. Advances in fungal sugar transporters: unlocking the potential of second-generation bioethanol production. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 109, n. 1, p. 21-pg., 2025-01-01. (22/01751-9, 19/11655-4, 22/14399-1)

TAVEIRA, IASMIN CARTAXO; CARRARO, CLAUDIA BATISTA; NOGUEIRA, KAROLINE MARIA VIEIRA; PEREIRA, LUCAS MATHEUS SOARES; BUENO, JOAO GABRIEL RIBEIRO; FIAMENGHI, MATEUS BERNABE; DOS SANTOS, LEANDRO VIEIRA; SILVA, ROBERTO N.. Structural and biochemical insights of xylose MFS and SWEET transporters in microbial cell factories: challenges to lignocellulosic hydrolysates fermentation. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 15, p. 24-pg., 2024-09-27. (19/11655-4, 22/01751-9)