Aplicação da Biologia Sintética para modificação de Saccharomyces cerevisiae visando controle da contaminação bacteriana na indústria sucroalcooleira

• Processo: 23/16767-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Vigência (Início): 01 de março de 2024
• Vigência (Término): 30 de novembro de 2024
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: Henrique Iglesias Neves
• Beneficiário: Henrique Iglesias Neves
• Empresa Sede: Biotech Business Biotechnology Solutions Ltda
• CNAE: Fabricação de álcool ; Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Vinculado ao auxílio: 23/13031-3 - Aplicação da biologia sintética para modificação de Saccharomyces cerevisiae visando controle da contaminação bacteriana na indústria sucroalcooleira, AP.PIPE
• Assunto(s): Biologia sintética Etanol Fermentação Saccharomyces cerevisiae Infecções bacterianas Setor sucroenergético
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biologia Sintetica | endolisinas | Etanol | fermentação | Saccharomyces cerevisiae | Biologia Sintética

Resumo

Os biocombustíveis são um tema central na busca pelo desenvolvimento sustentável. O Brasil é o segundo maior produtor mundial de etanol de primeira geração e utiliza a levedura Saccharomyces cerevisiae para fermentar principalmente mosto de cana-de-açúcar em etanol. Dado a enorme escala, o processo não é estéril e ocorrem perdas consideráveis ocasionadas por contaminações bacterianas. Estas contaminações reduzem o rendimento da fermentação e podem causar interrupção do processo para limpeza da estrutura. Estimativas apontam perdas potenciais de mais de 25% da produção em decorrência de contaminações. Para tentar controlar essa contaminação usa-se antibióticos e, ao fim da fermentação, as leveduras são tratadas com ácidos e reutilizadas. Este processo seleciona bactérias resistentes tanto aos antibióticos como ao pH ácido e ao teor de etanol dentro das dornas. Além de consumir os nutrientes da matéria-prima, tais bactérias produzem ácidos que prejudicam o metabolismo das leveduras e reduzem sua viabilidade. Apesar destas perdas, as soluções presentes no mercado focam em aprimoramentos de leveduras para produção. Tais alternativas não focam na contaminação e exigem aplicações recorrentes dos produtos, o que encarece a produção e podem elevar o surgimento de resistência das bactérias aos antibióticos utilizados. Neste projeto, propomos a construção de uma cepa de levedura por bioengenharia capaz de produzir e secretar endolisinas. Estas enzimas, produzidas por bacteriófagos, atacam a parede celular das bactérias, reduzem a sua resistência e levam à sua ruptura. Espera-se que a presença desta cepa atue no controle das contaminações e persista ao longo dos ciclos da fermentação. Se confirmada essa previsão, representará um importante avanço para a indústria e constituirá em um método totalmente biológico e contínuo no controle das contaminações, sem a necessidade de suplementação externa e permitirá redução do uso de ácidos e antibióticos e aumento da produção de etanol. Para atingir esse objetivo, utilizaremos ferramentas de biologia sintética com padronização de segmentos de DNA para facilitação da clonagem, bem como criação de plasmídios para estas construções. Esta plataforma poderá futuramente ser expandida para oferecer diversas soluções ao mercado em áreas de Bioeconomia, nos segmentos de Biotecnologia Industrial, Agronegócio e Alimentos. (AU)