Análise multiômica da levedura Rhodosporidium fluviale LM-2 visando a valorização biocatalítica da lignina

Autor(es)

Nathalia Vilela

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2022-05-13

Membros da banca

Fabio Marcio Squina; João Ricardo Moreira de Almeida; Thiago Olitta Basso; Elizabeth Bilsland; Marcelo Mendes Brandão

• Orientador: Fabio Marcio Squina; André Ricardo de Lima Damásio

Resumo

Atualmente, a busca por fontes renováveis de energia e matéria prima é constante devido tanto aos recorrentes problemas ambientais, quanto aos econômicos e sociais resultantes do uso contínuo de combustíveis fósseis. A utilização da biomassa lignocelulósica, por sua vez, apresenta-se como uma oportunidade sustentável, visando à produção de biocombustíveis pela fermentação da celulose e hemicelulose e a possível valorização da lignina para produção de compostos de alto valor agregado. O uso da lignina, contudo, ainda é bastante limitado, sendo esta geralmente incinerada para a produção de energia. Esta fração da biomassa corresponde a um polímero de estrutura complexa, sendo composto por diversas moléculas aromáticas, como, por exemplo, o ácido ferúlico. Alguns microrganismos produzem as chamadas enzimas ligninolíticas, as quais são responsáveis tanto pela degradação polimérica da lignina, quanto por sua assimilação e conversão. Nesse sentido, a descoberta de novas linhagens de microrganismos ligninolíticos juntamente com a compreensão dos seus respectivos sistemas enzimáticos são essenciais para impulsionar os processos de valorização da lignina. Desta forma, o presente trabalho caracterizou uma levedura isolada a partir de um consórcio microbiano cultivado com fragmentos de lignina. Esta levedura, nomeada Rhodosporidium fluviale LM-2 apresenta um genoma de 50,7 Mb com 17.942 genes. Dentre os genes codificadores de proteínas, destaca-se a presença e superexpressão de enzimas ligninolíticas como peroxidases e beta-eterase, bem como de enzimas relacionadas ao metabolismo de aromáticos, como a descarboxilase de ácidos fenólicos (phenolic acid decarboxilase-PDC). Esta última, converte o ácido ferúlico a 4-vinil guaiacol (4-VG), composto de alto valor agregado usado em indústrias alimentícias. Visando a uma aplicação biotecnológica, foram selecionados dois genes candidatos (Rf_PDC_A e Rf_PDC_B) da levedura R. fluviale LM-2 codificadores da enzima PDC para expressão recombinante em Saccharomyces cerevisiae. A linhagem recombinante expressando Rf_PDC_B produziu mais 4-VG do que a linhagem parental quando cultivada em meio rico contendo ácido ferúlico e em meio mínimo contendo hidrolisado lignocelulósico. Neste trabalho, em suma, empregou-se uma combinação de estratégias ômicas as quais permitiram a descrição de vias enzimáticas importantes para a degradação da lignina, sendo que uma delas foi aplicada para produção de biocomposto a partir de resíduos agroindustriais (AU)

• Processo FAPESP: 17/08166-6 - Desenvolvimento de uma levedura capaz de converter material lignocelulósico em ácido ferúlico
• Beneficiário: Nathália Vilela
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado