Análises de expressão de genes importantes no metabolismo de xilose das leveduras Rhodotorula dairenensis e Pseudozyma hubeiensis e de outros fungos isolados a partir do trato intestinal de insetos que parasitam a cana-de-açúcar

Resumo

O setor sucroalcooleiro no Brasil é responsável por aproximadamente 3% do PIB nacional, do qual parte é em função da produção de açúcar e parte da produção de etanol. A completa utilização do substrato é um dos pré-requisitos para tornar os processos do etanol lignocelulósico economicamente competitivos. A glicose constitui em torno de 60% dos açúcares disponíveis no biomaterial celulósico. A fermentação dos açúcares disponíveis na biomassa celulósica apresenta um desafio único por causa da presença de outros açúcares, tais como xilose e arabinose. Em leveduras e demais organismos eucariotos, a conversão de D-xilose a D-xilulose ocorre em duas etapas: inicialmente D-xilose é reduzida a D-xilitol, pela enzima xilose redutase (XR); em seguida, D-xilitol é oxidado a D-xilulose, pela enzima xilitol desidrogenase (XDH). D-xilulose é fosforilada pela enzima xilulose quinase (XK), a D-xilulose 5-P. A D-xilulose-5P é convertida a gliceraldeído-3P e frutose-6P, ingressando na via da glicólise, chegando a piruvato que é convertido a etanol e vários outros produtos. As duas primeiras enzimas dessa rota (XR e XDH) possuem cofatores distintos provocando, assim, um desequilíbrio redox e impedindo a utilização anaeróbica destes açúcares além de ser uma das principais causas de excreção de xilitol. Pichia stipitis, Candida shehatae e Pachysole tannophilus são três leveduras reconhecidas como as melhores naturalmente fermentadoras de xilose. Entretanto, tais seres vivos são muitas vezes ineficientes para utilização industrial. A principal levedura utilizada na produção industrial de álcool combustível é a Saccharomyces cerevisiae. Porém, S. cerevisiae não reconhece xilose como uma fonte de carbono estritamente fermentável. Ao contrário, xilose é capaz de reprimir alguns genes, enquanto outros que são geralmente reprimidos em glicose mostram altos níveis de expressão na presença de xilose. Uma alternativa para que S. cerevisiae possa produzir etanol através destes açucares é modificá-la geneticamente com genes provenientes de microrganismos que naturalmente realizem esta conversão. Dessa forma este projeto visa caracterizar as leveduras Rhodotorula dairenensis e Pseudozyma hubeiensis e também outros fungos isolados do intestino de insetos parasitas da cana-de-açúcar, através de análises de expressão de genes importantes no metabolismo de xilose, medição de suas respectivas atividades enzimáticas, bem como avaliar a expressão destes em S. cerevisiae. (AU)