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Análise genômica da levedura xilanolítica Pseudozyma brasiliensis GHG001

Texto completo
Autor(es):
Renato Augusto Corrêa dos Santos
Número total de Autores: 1
Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
Data de defesa:
Membros da banca:
Gabriela Felix Persinoti; Rafael Silva Rocha
Orientador: Gustavo Henrique Goldman; Diego Mauricio Riaño Pachón
Resumo

Os fungos do Filo Basidiomycota são os organismos mais relevantes na decomposição de matéria orgânica no planeta, sendo que os membros do subfilo Agaricomycotina são as principais espécies envolvidas na desconstrução de biomassa lignocelulósica. A família Ustilaginaceae pertence ao subfilo Ustilaginomycotina, grupo-irmão de Agaricomycotina, e inclui importantes fitopatógenos de gramíneas e leveduras não patogênicas que têm se destacado pelo potencial biotecnológico, incluindo a produção de enzimas de degradação de polímeros da parede celular de plantas. O xilano é o principal componente da porção hemicelulósica da parede celular de plantas e o entendimento de sua degradação por fungos, bem como do transporte de seu monômero, a xilose, para o interior celular e seu metabolismo interno, são essenciais para a aplicação industrial e o melhoramento genético destes organismos, incluindo a produção de bioetanol de segunda geração. A levedura xilanolítica Kalmanozyma brasiliensis GHG001 (previamente Pseudozyma brasiliensis) é um membro de Ustilaginaceae isolada do trato intestinal de uma larva de Chrysomelidae que parasitava a cana-de-açúcar, durante o screening de leveduras capazes de fermentar xilose, tendo se destacado pela produção de uma endoxilanase da família GH11. As abordagens ômicas são valiosas para a exploração do potencial de degradação de biomassa lignocelulósica. Trabalhos previamente realizados incluem genômica comparativa de diversos grupos de fungos ascomicetos e basidiomicetos com foco na degradação de lignocelulose e a transcriptômica com RNA-seq em basidiomicetos já foi estudada para entendimento da degradação de lignocelulose limitando-se, no entanto, aos membros de Agaricomycotina. Apesar do seu potencial biotecnológico e da disponibilidade das sequências genômicas de diversos membros, a família Ustilaginaceae permanece subexplorada. Neste trabalho, abordagens ômicas são usadas para a exploração do potencial biotecnológico desta família de fungos com foco na degradação de xilano e no metabolismo de xilose. Inicialmente, a análise de transcriptômica com RNA-seq é usada para melhorar a compreensão do metabolismo de xilano e xilose em K. brasiliensis GHG001, incluindo a expressão de genes que codificam as enzimas de degradação de xilano, os transportadores putativos de xilose e possíveis proteínas reguladoras da transcrição. A análise de RNA-seq foi usada também para o melhoramento da anotação estrutural desta levedura. Em seguida, uma abordagem de genômica comparativa foi aplicada para a exploração de outros membros da família com genomas sequenciados, incluindo leveduras isoladas de flores de Heliconia psittacorum, Moesziomyces spp. e Pseudozyma sp. pro tempore, potencialmente novas espécies. As análises de RNA-seq melhoraram significativamente a anotação estrutural do genoma de K. brasiliensis GHG001 e contribuíram para o melhor entendimento do metabolismo de pentoses e da regulação da expressão gênica. As análises filogenéticas de Ustilaginaceae contribuíram para a Sistemática da família de fungos e permitiram não apenas alocar as novas leveduras sequenciadas, mas também possibilitaram o estudo da genômica comparativa. Por fim, a prevalência de Enzimas Ativas em Carboidratos (CAZymes) e a evolução (expansões e contrações) de famílias CAZymes e de Proteínas Associadas à Transcrição (TAPs) destacaram aspectos importantes para o levantamento de hipóteses sobre a família de fungos (AU)