Estudos genômicos da expressão gênica global de "Aspergillus niger" crescido em bagaço e colmo de cana-de-açúcar = Global gene expression of "Aspergillus niger" grown on bagasse and culm of sugarcane

Autor(es)

Camila Cristina Sanchez

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Data de defesa: 2016
• Orientador: Fabio Marcio Squina

Resumo

O aumento pela demanda de utilização de energia e o consenso crescente sobre a necessidade de se reduzir significativamente as emissões de gases do efeito estufa e a dependência de combustíveis fósseis vem impulsionando o desenvolvimento e melhoramento da produção de biocombustíveis. O etanol é o biocombustível atualmente mais utilizado, sendo obtido a partir da fermentação dos açúcares extraídos principalmente da cana-de-açúcar (Brasil) e do milho (EUA), e estes dois países são responsáveis por aproximadamente 83% da produção mundial. A safra brasileira de cana-de-açúcar de 2015/2016 foi estimada em 655 milhões de toneladas, e deste total, aproximadamente 366 milhões foram destinados a produção de etanol (cerca de 28 bilhões de litros). Apesar desta grande produção, para atender a demanda mundial por biocombustível, grandes esforços vêm sendo feitos para aumentar estes números, e uma das opções seria a produção do denominado etanol de segunda geração (2G). Este etanol é produzido através da fermentação de açúcares liberados de polissacarídeos complexos encontrados na biomassa vegetal. Neste sentido, como subproduto do setor sucro-energético, estima-se que anualmente sejam gerados cerca de 178 milhões de toneladas de bagaço, o resíduo agroindustrial produzido em maior abundância no Brasil. E estudos sugerem que se 8% do bagaço for destinado à produção de etanol, o Brasil poderia aumentar cerca de 40% a produção deste biocombustível. Mas para a utilização deste bagaço e consequente produção do etanol 2G é necessário que diversos desafios biotecnológicos sejam superados, principalmente para diminuir o custo da hidrólise deste material. Deste modo, inúmeros estudos visam entender o metabolismo de micro-organismos que naturalmente evoluíram para utilizar os açúcares presentes na parede vegetal e as enzimas responsáveis pela quebra e modificação desses polissacarídeos (denominadas CAZymes) que são produzidas por eles. O fungo "Aspergillus niger" destaca-se como um ótimo produtor e secretor destas enzimas, e embora vários estudos já tenham sido realizados, pouco ainda é conhecido sobre seu metabolismo. Assim, o presente trabalho realizou estudos de transcriptômica (utilizando a abordagem de RNA-seq) e secretômica (através de espectrometria de massa) de "A. niger" crescido em colmo e bagaço por 6, 12 e 24 horas. Os resultados mostraram que a hidrólise dos substratos já se inicia logo após as 6 horas de inóculo, verificado através da presença de monômeros (principalmente xilose e glicose) nos sobrenadantes. Adicionalmente, foram observados 237 genes que codificam à CAZymes hiper-expressos, o que representa mais de 50% das CAZymes codificadas pelo genoma de A. niger, sendo cerca da metade encontrada no sobrenadante. As principais celulases, hemicelulases foram transcritas e secretadas, e de modo geral, os valores de expressão foram altos já nas primeiras seis horas de crescimento. A grande maioria dos genes que codificam às CAZymes foram hiper-expressos em colmo e bagaço, mas algumas diferenças quali e quantitativas foram verificadas, o que pode ser devido às diferenças na composição dos dois substratos utilizados. Além disso, foi verificado a hiper-expressão de diversos transportadores de açúcares e/ou putativos, fatores de transcrição e genes sem função conhecida, que podem estar relacionados direta ou indiretamente com o processo de sacarificação. Assim, este trabalho pode possibilitar a descoberta de novas proteínas relacionadas a degradação da biomassa vegetal, resultando na melhoria dos coquetéis enzimáticos e na redução do custo de produção do etanol 2G (AU)

• Processo FAPESP: 13/09541-4 - Estudos genômicos da expressão gênica global de Aspergillus niger crescido em bagaço e colmo de cana-de-açúcar
• Beneficiário: Camila Cristina Sanchez
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Mestrado