Melhoramento da Produção de 3-HP a Partir de Biomassa Lignocelulósica Através de Evolução Acelerada de Genes Definidos Pelo Usuário

• Processo: 25/10188-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 29 de setembro de 2025
• Data de Término da vigência: 28 de março de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Nádia Maria Vieira Sampaio
• Beneficiário: Thaís Tereza Aguiar dos Reis
• Supervisor: Chang Liu
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of California, Irvine (UC Irvine), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 23/00824-5 - Mapeamento genômico funcional para identificação de genes associados à tolerância ao 3HP em leveduras, BP.DD
• Assunto(s): Evolução dirigida Saccharomyces cerevisiae Xilose isomerase Biologia sintética
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Evolução dirigida | Químicos de segunda geração | Saccharomyces cerevisiae | Transportador | Xilose isomerase | 3-Hp | Biologia Sintética

Resumo

A produção eficiente de combustíveis e químicos de segunda geração a partir de hidrolisados de biomassa lignocelulósica requer o desenvolvimento de biofábricas robustas capazes de metabolizar glicose e xilose e de tolerar inibidores celulares e altas concentrações do produto final. Nosso grupo de pesquisa atualmente têm trabalhado na construção de uma cepa de levedura capaz de produzir ácido 3-hidróxipropiônico (3-HP), um químico plataforma relevante, a partir de biomassa lignocelulósica renovável. Nós identificamos o metabolismo de xilose e s toxicidade do 3-HP representam grandes desafios que impedem a viabilidade da cadeia de produção de ponta a ponta. Evolução contínua in vivo é uma abordagem poderosa para melhorar a função de proteínas e enzimas. Ao contrário de protocolos tradicionais laboriosos, que têm demonstrados sucesso limitado para os alvos propostos aqui, o sistema de replicação ortogonal de DNA (OrthoRep) possibilita evoluções radicalmente aceleradas de genes sob pressão seletiva em levedura. Aplicaremos essas técnica em estado da arte desenvolvida no laboratório do Dr. Chang Liu para obter mutantes para dois alvos biotecnológicos relevantes: i. xilose isomerase, que catalisa uma reação limitante requerida para o influxo de xilose, e ii. um transportador de ácidos orgânicos (BAP2) putativo identificado na minha pesquisa de doutorado, que pode melhorar a tolerância tanto a 3-HP quanto ao hidrolisado lignocelulósico. Aplicando o potencial de OrthoRep de acelerar a evolução da XI e do BAP2, nós nos posicionamos para realizar avanços significativos da edição de cepas robustas para altos títulos e maior estabilidade em aplicações industriais. (AU)