Microbiomas termofílicos fermentadores de lignocelulose: caracterização da comunidade microbiana*

• Processo: 24/00411-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Lee Howard Lynd
• Beneficiário: Carolinne Rosa de Carvalho
• Instituição Sede: Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/25682-0 - Laboratório de biocombustíveis avançados de segunda geração, AP.BIOEN.SPEC
• Assunto(s): Etanol
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cocultures | Consolidated Bioprocessing | Ethanol | Microbial cellulose utilization | Biotechnology and Bioengineering

Resumo

Os microrganismos fermentadores de celulose e hemicelulose evoluíram no contexto de comunidades microbianas obtidas a partir de inóculos ambientais indefinidos, ou "microbiomas de lignocelulose", com diferentes espécies desempenhando papéis complementares na solubilização e fermentação. As evidências de desempenho, composição e mecanismos subjacentes dos microbiomas termofílicos de lignocelulose informa o desenvolvimento de sistemas microbianos definidos para a produção de biocombustíveis de segunda geração e também fornece uma fonte de novos microrganismos que poderiam ser desenvolvidos em biocatalisadores industriais. O declínio da solubilização de carboidratos fracionados foi identificado para culturas puras e co-cultivos de Clostridium thermocellum para gramínea, palha de milho e bagaço de cana-de-açúcar, mas não é observado para microbiomas de lignocelulose. Isso fornece um impulso adicional para estudar esses microbiomas para obter informações mais robustas quanto ao avanço do bioprocessamento. Utilizando ferramentas ômicas e bioinformática, propomos caracterizar o microbioma relação a degradação da lignocelulose quanto à diversidade taxonômica, aos papéis funcionais e ao perfil de expressão gênica sob condições específicas. A análise de todo o conjunto de genes funcionais encontrados nas amostras do biorreator nos permitirá revelar potenciais rotas metabólicas que ocorrem neste sistema, bem como os microrganismos envolvidos. Estas informações poderão fornecer subsídios para otimizar o processo de fermentação e a eficiência da degradação da lignocelulose. A partir dos dados ômicos, seremos capazes de construir uma biblioteca de organismos-chave (principalmente voltados para a solubilização e utilização de carboidratos), selecionando os isolados mais abundantes ou encontrando outros complementares de bibliotecas conhecidas. Por fim, espera-se definir microbiomas ou co-cultivos mínimos que permitam realizar experimentos de solubilização e/ou desempenho de fermentação.