ReMaSSing encontra SCRaMbLE: uso da recombinação por Cre/Lox, seleção e retrocruzamento para evoluir a levedura sintética Sc2.0

• Processo: 23/06203-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2024
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Ana Paula Jacobus
• Beneficiário: Lucas Souza de Bem
• Supervisor: Patrick Yizhi Cai
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisa em Bioenergia (IPBEN). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Rio Claro. Rio Claro , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Manchester, Inglaterra
• Vinculado à bolsa: 21/13906-4 - Protocolos para mapeamentos de loci quantitativos em Saccharomyces cerevisiae baseados em seleções e retrocruzamentos em massa, BP.DD
• Assunto(s): Proteína 9 associada à CRISPR Repetições palindrômicas curtas agrupadas e regularmente espaçadas Saccharomyces cerevisiae
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cas9 | Cre | Crispr | lox recombination | Saccharomyces cerevisiae | SCRaMbLE | Synthetic Biology | Biologia Molecular de Leveduras

Resumo

O projeto Sc2.0 é um esforço internacional para criar um genoma totalmente sintético da Saccharomyces cerevisiae. Um aspecto fundamental do design sintético é a inclusão de sítios LoxPsym, que permitem a indução de variações estruturais no genoma por meio do SCRaMbLE (Recombinação e Modificação do Cromossomo Sintético por Evolução Mediada por Lox). Essa abordagem mutagênica notável pode ser usada para melhorar os fenótipos de interesse industrial da levedura. Com um objetivo semelhante, temos mapeado loci quantitativos (QTL) de tolerância ao estresse em leveduras recombinantes por meio do ReMaSSing (Seleção e Retrocruzamento Massal Reiterado). A seleção de populações sob estresse enriquece os QTL de tolerância, enquanto o retrocruzamento interrompe sua ligação genética com alelos não adaptativos, refinando a resolução do mapeamento. Aqui, propomos combinar o ReMaSSing com o SCRaMbLE em um protocolo simples de evolução para melhorar a tolerância da levedura a inibidores lignocelulósicos. Após rearranjos cromossômicos mediados por Cre/Lox, o ReMaSSing será aplicado para selecionar variantes adaptativas e eliminar mutações deletérias causadas pela recombinação extensiva do SCRaMbLE. Interessantemente, a levedura brasileira de bioetanol PE-2 será cruzada com a levedura sintética syn6.5, resultando na transferência de características relevantes para a indústria para o genoma syn6.5. Por outro lado, a introgressão de cromossomos sintéticos no fundo genético da PE-2 pode transformar a levedura de bioetanol em uma cepa adequada ao SCRaMbLE. O sequenciamento por nanopore revelará as novas variantes cromossômicas formadas. O projeto será conduzido na Universidade de Manchester, Reino Unido, no Laboratório de Patrick Cai, um dos principais grupos do consórcio Syn2.0. Além do alto impacto e visibilidade internacional, o projeto irá disseminar a tecnologia de genomas sintéticos no Brasil e promover sua aplicação no desenvolvimento de cepas industriais.