Variações gênicas e transcricionais associadas a vantagens evolutivas e robustez em leveduras industriais para produção de etanol 2G

Autor(es)

Sheila Tiemi Nagamatsu

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2019-04-05

Membros da banca

Marcelo Falsarella Carazzolle; Anderson Ferreira da Cunha; Marcelo Mendes Brandão; Gabriela Felix Persinoti; Jose Eduardo Krieger

• Orientador: Marcelo Falsarella Carazzolle

Resumo

O uso excessivo do petróleo apresenta diversos pontos negativos, sendo dois mais relevantes: dependência econômica e danos ambientais. Nesse contexto, o etanol foi inserido como uma das fontes de energia renováveis mais relevantes, e isso reflete diretamente na quantidade de publicações e patentes envolvendo o tema. Atualmente, são apresentados dois tipos de produção: primeira geração (1G), que utiliza açúcares fermentescíveis, e segunda geração (2G), utilizando biomassa como fonte de açúcar. Sendo a produção 2G a que enfrenta maiores desafios devido à etapa de desconstrução de biomassa para liberação dos açúcares. Entre eles podemos citar: a presença de açúcares não consumíveis pela levedura Saccharomyces cerevisiae, estando a xilose em maior quantidade; e a geração de compostos tóxicos, como furfural, hidroximetilfurfural (HMF), ácido acético e compostos fenólicos liberados durante o processo de desconstrução da biomassa. Dessa forma, a seleção de cepas mais resistentes e o desenvolvimento de leveduras por técnicas de engenharia genética e evolutiva se mostram como uma etapa fundamental para aumento da eficiência da fermentação. Nesse cenário, esse projeto atua em duas problemáticas, consumo de xilose e resistência a HMF. Na primeira problemática foram realizadas análises de genômica e transcriptômica de leveduras geneticamente modificadas para consumo de xilose, a fim de identificar gargalos metabólicos que aumentasse a eficiência da reação. Durante as análises foram identificados genes relacionados ao metabolismo de ferro, entre eles o gene ISU1, indicando uma relação entre esse metal e a enzima xilose isomerase, responsável pela conversão de xilose em xilulose. Enquanto para estudar o mecanismo de resistência a HMF foram selecionadas cepas resistentes e suscetíveis da levedura industrial SA-1 para que os fenótipos contrastantes pudessem ser comparados por um estudo de genômica populacional. Além disso, a levedura SA-1 foi comparada a outras leveduras industriais com o intuito de identificar genes que sofreram alterações benéficas durante a evolução de leveduras consumidoras de cana-de-açúcar. Dessa forma foram detectados genes sob pressão seletiva positiva relacionados à homeostase de ferro e a estresses nessas cepas durante o processo evolutivo. Portanto, esse trabalho foi capaz de identificar diversas rotas metabólicas que podem ser testadas para a construção de uma cepa industrial de segunda geração que seja mais eficiente na produção de etanol 2G (AU)

• Processo FAPESP: 14/26905-2 - Desenvolvimento de métodos de bioinformática para identificação de QTLs relacionados à robustez em leveduras industriais (Saccharomyces cerevisiae)
• Beneficiário: Sheila Tiemi Nagamatsu
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto