Regulação bidirecional racional de genes estratégicos para o metabolismo de xilose em S. cerevisiae

• Processo: 23/14095-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Fellipe da Silveira Bezerra de Mello
• Beneficiário: Laura Diniz
• Instituição Sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Biologia sintética Saccharomyces cerevisiae Xilose Engenharia genética
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biologia Sintetica | CRISPR-dCas9 | Etanol 2G | Saccharomyces cerevisiae | Xilose | Xks1 | Engenharia genética

Resumo

Diante dos prejuízos causados pelos combustíveis fósseis, há uma busca crescente por combustíveis renováveis. O etanol de segunda geração (E2G), disponível em escala comercial no Brasil e com baixa pegada de carbono, é produzido através da fermentação da xilose, açúcar de cinco carbonos abundante na biomassa lignocelulósica residual da produção do bioetanol de primeira geração. À vista disso, a edição de vias metabólicas de Saccharomyces cerevisiae - principal microrganismo usado na fermentação industrial - se mostrou relevante para viabilizar o aumento de produtividade, já que essa levedura é incapaz de fermentar pentoses naturalmente. Para além da inserção de genes codificantes de enzimas de entrada da via de consumo de xilose (xilose isomerase ou xilose redutase/xilitol desidrogenase), técnicas de deleção completa ou inserção repetitiva de determinados genes têm sido comumente usadas para otimizar o fenótipo nas cepas recombinantes. Como exemplo, a superexpressão de XKS1 ou deleção de GRE3 são edições comuns em cepas 2G, mas cujos trade-offs podem impedir um metabolismo ótimo. Neste cenário, a regulação fina da expressão gênica se demonstra como alternativa viável para evitar os efeitos deletérios de edições binárias. Assim, este projeto propõe o uso do sistema CRISPR-dCas9 para modular a expressão de genes alvo fundamentais para o metabolismo de xilose em S. cerevisiae: o alvo de superexpressão será XKS1, e de repressão será GRE3. Assim, serão analisadas diferentes taxas de expressão destes genes de forma inédita, lançando mão de uma ferramenta avançada da biologia sintética e contribuindo para construção de vias metabólicas eficientes para o fenótipo de interesse.