A influência dos genes hfsB e hfsD para alta produção de etanol em T. thermossacharolyticum

• Processo: 22/02499-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 08 de janeiro de 2023
• Vigência (Término): 13 de dezembro de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Daniel Groban Olson
• Beneficiário: Layse Costa de Souza
• Supervisor: Christopher David Herring
• Instituição Sede: Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Local de pesquisa: Dartmouth College, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 21/10838-8 - Melhoramento da rota de produção de etanol por bactérias termofílicas a partir do engenheiramento da ferredoxina: expressão heteróloga e avaliação in vitro, BP.DD
• Assunto(s): Biotecnologia Bioengenharia Metabolismo eletrolítico Hidrogenase Produção de etanol Biomassa lignocelulósica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Electron metabolism | Hydrogenase | Pathway improvement | T | thermossacharolyticum | Biotechnology and Bioengineering

Resumo

A produção de etanol de segunda geração a partir de biomassa lignocelulósica tem grande potencial de ajudar a ultrapassar os desafios energéticos, ambientais e climáticos da atualidade. Para realizar a fermentação da biomassa lignocelulósica, diversos grupos de pesquisa estudam a utilização da bactéria Clostridium themocellum, uma das melhoras solubilizadoras de celulose dentre todos os microrganismos conhecidos. No entanto, para esse processo ser economicamente viável, C. thermocellum precisa produzir etanol com altos rendimentos e títulos. Trabalhos realizados até o momento foram apenas parcialmente sucedidos neste quesito. Alto rendimentos e títulos de etanol já foram alcançados em uma bactéria distantemente relacionadas, a Thermoanaerobacterium saccharolyticium. Resultados em T. saccharolyticum apontam um papel crucial para os genes codificados pelo operon hfsABCD. Esses genes codificam para hidrogenases, proteínas que transferem eletrons do açucar para o etanol e para protons de hidrogênio, e permitem o balanceamento das reações redox durante a fermentação. Foi observado que os genes hfsC e hfsD são essenciais na obtenção de alto rendimento de etanol. Estes genes parecem ter suas atividades reguladas negativamente pela presença dos genes hfsA e hfsB. Este projeto busca investigar os mecanismos pelos quais a presença de hfsD leva a altos níveis de etanol e baixos níveis de H2, e busca compreender como este gene está relacionado as outras subunidades do mesmo operon. Portanto, uma série de manipulações genéticas serão realizadas em T. thermossacharolyticum e será realizadas uma investigação para entender se realmente HfsB possui uma atividade reguladora ou se HfsD possui interação com outras proteínas. Se comprovado ser um elemento chave no metabolismo para elevar a produção de etanol, seremos capazes de otimizar as cepas obtidas até o momento e estaremos mais perto de tornar os biocombustíveis de segunda geração uma alternativa ainda mais competitiva. (AU)