Engenharia metabólica de Saccharomyces cerevisiae para a produção de etanol de segunda geração a partir de xilooligossacarídeos e acetato.

Autor(es)

Dielle Pierotti Procópio

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP/BC)
• Data de defesa: 2021-12-07

Membros da banca

Thiago Olitta Basso; Anderson Ferreira da Cunha; Leandro Vieira dos Santos; Adilson José da Silva; Luiziana Ferreira da Silva

• Orientador: Thiago Olitta Basso

Resumo

A expansão da população humana tem levantado importantes questões relacionadas, por exemplo, à necessidade do aumento da demanda por alimentos, água, energia, bem como com os danos ao clima e ao meio ambiente. Nossa maior parte da fonte de energia provém do petróleo e a produção massiva de dióxido de carbono está ligada às mudanças climáticas globais. Os resíduos lignocelulósicos estão atraindo um interesse crescente no mundo inteiro como uma nova matriz energética para substituir o uso de recursos fósseis. Recentemente, com o desenvolvimento de estratégias de engenharia metabólica para a melhoria de linhagens microbianas, a fermentação pela levedura mais amplamente utilizada, a Saccharomyces cerevisiae, assumiu uma nova importância, proporcionando um potencial significativo para a produção de biocombustíveis e bioquímicos. Com base nessas afirmações, linhagens de S. cerevisiae tem sido modificadas para fermentar açúcares derivados de materiais lignocelulósicos. Entretanto, a fermentação da biomassa lignocelulósica apresenta uma série de desafios, posto que a geração dos açúcares fermentescíveis a partir dos resíduos lignocelulósicos requer pré-tratamentos químicos e físico-químicos severos os quais geram vários compostos tóxicos que inibem o crescimento dessa levedura que, por sua vez, afetará o rendimento dos produtos alvo. É também mencionada a incapacidade da levedura S. cerevisiae de fermentar todos os açúcares derivados da biomassa lignocelulósica, os quais devem ser abordados para viabilizar a produção industrial de biocombustíveis e bioquímicos. Portanto, na presente tese, nossos objetivos tiveram como foco alguns destes desafios, incluindo i) desenvolver uma linhagem de levedura capaz de fermentar xilose eficientemente, quando comparada com sua cepa parental. A linhagem evoluída obtida, DPY06, apresentou um aumento de 70% na taxa de consumo de xilose às 72h de cultivo em comparação com a linhagem parental; ii) expandir as capacidades da uma linhagem de S. cerevisiae para fermentar xilooligossacarídeos. Para atingir tal objetivo, foi construída a linhagem SR8A6S3-CDT2-GH432/7. Cultivos realizados em xilana hidrolisada resultaram em um rendimento de etanol 84% superior que o cultivo controle; iii) a seleção da uma linhagem de S. cerevisiae que é naturalmente mais adaptada ao crescimento na presença dos inibidores tóxicos presentes nos hidrolisados lignocelulósicos. Esse estudo reveleou o excelente desempenho da linhagem industrial SA-1; iv) investigar como uma linhagem industrial de S. cerevisiae responde ao ácido p-cumárico. Os dados obtidos indicaram importantes mudanças fisiológicas em cultivos de quimióstato na presença de 7 mM de p-cumárico e v) investigar a síntese de bio-polímeros por uma linhagem de S. cerevisiae capaz de fermentar xilose e acetato. (AU)

• Processo FAPESP: 18/01759-4 - Engenharia metabólica de Saccharomyces cerevisiae para produzir etanol de segunda geração a partir de xilo-oligossacarídeos
• Beneficiário: Dielle Pierotti Procópio
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado