Identification of QTL related to 5- (Hydroxymethyl) furfural resistance in Saccharomyces cerevisiae

Autor(es)

Fellipe da Silveira Bezerra de Mello

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de Alimentos
• Data de defesa: 2019-09-04

Membros da banca

Gonçalo Amarante Guimarães Pereira; Jeferson Gross; Gabriela Felix Persinoti; André Ricardo de Lima Damásio

• Orientador: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira; Gleidson Silva Teixeira

Resumo

A necessidade de substituir combustíveis fósseis motivou a pesquisa em fontes de energia renováveis. No Brasil, o etanol de segunda geração é uma alternativa importante aos combustíveis derivados do petróleo. Nesse contexto, a levedura Saccharomyces cerevisiae tem sido demonstrada como um microrganismo com potencial comercial. No entanto, os aldeídos subprodutos com características inibitórias – como o 5-(hidroximetil)furfural (HMF) –, derivados do pré-tratamento da biomassa, são uma barreira ao metabolismo das leveduras. Neste trabalho, avaliou-se o uso do crescimento estático em microplacas de 96 poços como alternativa para os diferentes padrões de agitação utilizados em ensaios fenotípicos de S. cerevisiae, juntamente com correlações robustas de OD que corrigem o baixo limite de absorbância encontrado em espectrofotômetros convencionais. Para automatizar o cálculo desses parâmetros fisiológicos, criamos o OCHT®, um software de análise fenotípica de alto rendimento e de código aberto para processamento, análise e visualização de dados de crescimento de leveduras. Juntos, a padronização do cultivo e a análise de dados permitiram a avaliação e comparação de quatro linhagens de S. cerevisiae (FMY001, JAY270, NCYC505 e CEN.PK-122) em meios contendo aldeídos inibidores de crescimento, normalmente encontrados em hidrolisados produzidos a partir da biomassa de cana. Identificamos FMY001 (derivado da SA-1) como uma linhagem tolerante a altas concentrações de HMF, furfural e vanilina, produzindo biomassa na presença de até 80 mM HMF. A análise individual de segregantes derivados de FMY001 revelou um segregante haplóide (FMY097) com tolerância ao HMF semelhante ao diplóide parental. Após a coleta de dois pools de segregantes do cruzamento FMY097/BY4742 com alta e baixa tolerância ao HMF, a comparação genômica de 38820 perfis de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) entre os dois grupos permitiu a identificação de uma região no cromossomo II altamente associada com o fenótipo. A região do pico contém 4 genes com mutações únicas não-sinônimas: SEA4, PKC1, SRO77 e MIX23. Este estudo permitiu entender melhor a arquitetura genética da resistência ao HMF, que poderia ser estendida a outros aldeídos. A análise recíproca da hemizigozidade pode elucidar ainda mais SNPs específicos relacionados à resistência a HMF (AU)

• Processo FAPESP: 15/06677-8 - Engenharia metabólica e identificação de QTLs relacionados à tolerância ao HMF em Saccharomyces cerevisiae
• Beneficiário: Fellipe da Silveira Bezerra de Mello
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto