Explorando a diversidade de leveduras convencionais e não-convencionais para aumentar a tolerância a estresses nos processos de geração de bioetanol

• Processo: 23/02363-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2024
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: Marcelo Falsarella Carazzolle
• Beneficiário: Giovanna Carolina Resk Maklouf Correa
• Instituição Sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Bioengenharia Bioetanol Diversidade Saccharomyces cerevisiae Biologia computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioengenharia | Bioetanol | Diversidade | Leveduras Não-Convencionais | Saccharomyces cerevisiae | Bioinformática

Resumo

O bioetanol, produzido pela fermentação de açúcares obtidos a partir de culturas energéticas, é o biocombustível mais utilizado no mundo e apresenta demanda crescente. Entretanto, a aumento de sua produtividade é limitada por desafios relacionados ao cultivo, particularmente no que diz respeito à disponibilidade de terras e aos impactos ambientais negativos das práticas agrícolas intensivas, além do desenvolvimento de leveduras mais robustas e produtivas. A espécie Saccharomyces cerevisiae tem sido tradicionalmente empregada neste setor, capaz de naturalmente fermentar hexoses com alta eficiência. Entretanto, para o consumo de outros açúcares, como a xilose na produção de etanol de segunda geração, modificações genéticas são indispensáveis. Ainda, outro importante desafio é a resistência aos estresses inerentes do processo industrial, que prejudicam o metabolismo do microrganismo, gerando baixos rendimentos. Portanto, a presente proposta prevê a prospecção de fenótipos de interesse biotecnológico em leveduras pouco exploradas para este propósito, seguido do mapeamento genético e engenharia metabólica da cepa de interesse. Na primeira fase, uma biblioteca de S. cerevisiae e outras leveduras não-convencionais serão fenotipadas quanto à sua termotolerância, resistência a ácidos orgânicos, aldeídos e etanol, baixo pH e crescimento em diferentes fontes de carbono. Na segunda fase, a arquitetura genética de fenótipos extremos encontrados será caracterizada por análises in silico e técnicas de Biologia Sintética serão empregadas para viabilizar a aplicação comercial do chassi escolhido. Assim, vislumbra-se o desenvolvimento de novas cepas ao mesmo tempo que mecanismos de resistências possivelmente negligenciados serão investigados. Os resultados gerados são cruciais para a competitividade da indústria do bioetanol, particularmente no Brasil, onde é um importante pilar econômico.