QTL mapping of traits related to fermentative robustness of industrial strain PE-2 (Saccharomyces cerevisiae)

Autor(es)

Alessandro Luis Venega Coradini

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de Alimentos
• Data de defesa: 2019-07-02

Membros da banca

Gonçalo Amarante Guimarães Pereira; Thiago Olitta Basso; Marcelo Mendes Brandão; Sandra Regina Ceccato Antonini; Anderson Ferreira da Cunha

• Orientador: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira

Resumo

Os combustíveis renováveis, como o bioetanol, ganharam grande atenção mundial nas últimas décadas devido ao seu potencial uso como substituto dos combustíveis fósseis. De fato, a crescente preocupação com as consequências ambientais decorrentes do uso de combustíveis fósseis acelerou a busca por processos que visem incrementar a produção de combustíveis renováveis. Neste contexto, as leveduras industriais têm atraído a atenção de grupos de pesquisa e empresas de biotecnologia, uma vez que são consideradas excelentes "backgrounds" para o desenvolvimento de novos bioprodutos. Entre essas leveduras industriais destacamos a linhagem industrial Pedra-2(PE-2) amplamente utilizada nas usinas de etanol brasileiras devido a sua alta produtividade e capacidade de tolerar condições de estresse tipicamente encontradas nas destilarias. Embora a análise genômica da cepa PE-2 tenha auxiliado no entendimento da relação entre sua estrutura genômica e sua prevalência em dornas de fermentação das usinas brasileiras, a base genética de sua robustez permanece não esclarecida e seu conhecimento pode contribuir para criar linhagens mais produtivas. Assim, utilizamos uma abordagem de análise de QTL (Quantitative trait loci) para desvendar a base genética da resistência da linhagem JAY270 (derivada de PE-2) ao stress oxidativo e baixo pH, condições tipicamente encontradas durante o processo de fermentação do bioetanol. Primeiro, foram desenvolvidas abordagens "high-throughput" que permitiram isolar e fenotipar uma grande quantidade de segregantes de JAY270 em condições de estresse oxidativo (8mM H2O2) e baixo pH (pH=2.1). Em seguida, usando a metodologia Bulk Segregant Analysis (BSA), mapeamos os principais QTLs associados a cada característica estudada. Para a condição de estresse oxidativo, foram identificados três QTL nos cromossomos II, IV e XV. Nestas regiões, com base na característica de cada SNP e frequência dos mesmos em uma população sequenciada de S. cerevisiae, chegamos a 9 genes candidatos - ADH1, HAL9, DUF1, MDM20, FTH1, YBP1, SNO2 e KCS1, MET8. Todos esses genes já foram relacionados à resistência ao estresse oxidativo em leveduras, o que corrobora com nossos resultados. Em relação a resistência a baixo pH, duas regiões localizadas nos cromossomos X e XIII foram identificadas contendo 7 genes candidatos - SOP4, MNN5, MNN11, GAS1, TGL3 e DIA1. Através da aplicação da análise de hemizigosidade recíproca (RHA) fomos capazes de resolver o principal QTL localizado no cromossomo XIII ao nível de gene, revelando o alelo GAS1 como o principal responsável pela tolerância da linhagem PE-2 ao baixo pH. Estes resultados fornecem informações genéticas importantes sobre duas características industriais relevantes o que pode ajudar no desenvolvimento de linhagens mais produtivas a serem aplicadas na produção de bioprodutos (AU)

• Processo FAPESP: 14/26719-4 - Mapeamento e estudo de QTLs relacionados à robustez da levedura industrial Pedra-2 (Saccharomyces cerevisiae)
• Beneficiário: Alessandro Luis Venega Coradini
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado