Engenheiramento genético de Aspergillus niger para a produção de um coquetel enzimático otimizado

Resumo

Como forma de reduzir o uso das tecnologias atuais, empregando matérias-primas de origem fóssil, muitos esforços vêm sendo realizados para maior emprego de energias renováveis, através do modelo de biorrefinarias. A principal matéria-prima utilizada em biorrefinarias é a biomassa lignocelulósica, a qual será, posteriormente, convertida em produtos de alto valor agregado. Os principais constituintes da parede celular vegetal dessas biomassas são celulose, hemicelulose e lignina, fortemente entrelaçadas e quimicamente ligadas. Apesar da proposta eficiente e renovável das biorrefinarias, um dos principais desafios encontra-se na obtenção de coquetéis enzimáticos adequados, ou seja, que sejam capazes de converter eficientemente a biomassa, apesar da recalcitrância da parede celular. Esses coquetéis, por sua vez, devem ser ricos em CAZymes, enzimas específicas para clivagem da complexa rede de polissacarídeos, e altamente secretadas por fungos filamentosos. Em relação à etapa enzimática, o desenvolvimento de novos e aprimorados coquetéis utilizando-se fungos filamentosos como plataforma produtora requer maior conhecimento sobre as enzimas constituintes, a fim de se obter um produto otimizado para a degradação de determinada biomassa. Um dos avanços mais recentes e importantes foi o reconhecimento das mono-oxigenases líticas de polissacarídeos (LPMOs), capazes de oxidar regiões cristalinas da cadeia de celulose e melhorando notavelmente a hidrólise da biomassa. Considerando o exposto, este projeto tem como objetivo geral o engenheiramento genético de uma linhagem de Aspergillus niger visando o melhoramento do coquetel enzimático produzido por este fungo para obter-se maior eficiência na degradação parcial de palha de cana-de-açúcar e resíduo de eucalipto, buscando-se assim obtenção majoritária de celo-oligossacarídeos. A utilização de oligossacarídeos ao invés de monossacarídeos pode apresentar vantagens no processo fermentativo posterior, diminuindo a competição com microrganismos contaminantes. O engenheiramento da cepa será realizado utilizando o sistema CRISPR-Cas9 para a deleção de alguns genes e fatores de transcrição, além da super-expressão de algumas enzimas fundamentais na produção de celo-oligossacarídeos como LPMOs e endoglucanases na cepa engenheirada. (AU)