Otimização da produção de etanol em S. cerevisiae a partir da regulação moderada de genes do metabolismo da glicose usando o sistema CRISPR-dCas9

• Processo: 22/04476-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira
• Beneficiário: João Miguel Spavieri
• Instituição Sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/15798-7 - Prospecção dos efeitos de transportadores endógenos de S. cerevisiae na produção de ácido succinico a partir de glicerol em uma linhagem modificada de levedura, BE.EP.IC
• Assunto(s): Etanol Leveduras Saccharomyces cerevisiae
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: CRISPR-dCas9 | Etanol | levedura | Regulação moderada | Saccharomyces cerevisiae | Engenharia genética de leveduras

Resumo

A crescente demanda pela produção de energia renovável tem fomentado o aprimoramento do processo industrial de obtenção de biocombustíveis. Nesse contexto, a reconfiguração de vias metabólicas da levedura S. cerevisiae - a "fábrica celular" de escolha para produção do bioetanol - apresenta-se como uma alternativa para aumento na produtividade. Tradicionalmente, o nocaute ou a superexpressão de determinados genes têm sido empregados para este fim. Para evitar o desvio do fluxo de carbono, uma estratégia utilizada para a melhora da fermentação da glicose é a deleção de genes envolvidos na síntese de glicerol, como GPD1 ou GPD2. No entanto, células gpd1-2” não são fermentadoras eficazes, uma vez que a síntese de glicerol é necessária para regulação osmótica e balanço de cofatores. Nota-se, então, que métodos de regulação da expressão gênica podem ser bastante vantajosos, uma vez que evitam os efeitos negativos das edições binárias. Sendo assim, este projeto propõe a utilização do sistema CRISPR-dCas9, baseada no emprego da endonuclease Cas9 sem capacidade catalítica, fusionada aos complexos Mxi1 e VPR para reprimir e ativar, respectivamente, a expressão de genes chave que alteram a produtividade de etanol. Os alvos de repressão serão os genes GPD a fim de se obter uma diminuída produção de glicerol, sem que isso leve às consequências adversas observadas em estudos de silenciamento desses mesmos genes. Da mesma forma, a ativação de álcool desidrogenases será testada para estimular uma maior produção do álcool de interesse. Sendo assim, a proposta aqui apresentada lança mão de técnicas arrojadas da biologia sintética para estudo de um fenômeno que há muito tem se debatido.