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From residues to clove: Harnessing novel phenolic acid decarboxylase for 4-Vinyl guaiacol production in industrial Yeast

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Autor(es):
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Vilela, Nathalia ; Gorkovskiy, Anton ; Herrera-Malaver, Beatriz ; Tramontina, Robson ; Cairo, Joao Paulo L. Franco ; Mandelli, Fernanda ; Goncalves, Thiago ; Sodre, Victoria ; Steensels, Jan ; Damasio, Andre ; Verstrepen, Kevin J. ; Squina, Fabio Marcio
Número total de Autores: 12
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: FOOD AND BIOPRODUCTS PROCESSING; v. 151, p. 8-pg., 2025-03-06.
Resumo

Growing demand for sustainable alternatives to petroleum-derived aromatic compounds highlights lignocellulosic biomass as a potentially valuable resource. Although cellulose and hemicellulose, the major components of lignocellulose, are widely used in biofuel and chemical production, lignin, another predominant plant biomass component, remains underutilized. Chemical pretreatment methods for lignocellulose, such as mild alkali, can release cross-linked hydroxycinnamic acids such as ferulic acid, a precursor to various aroma compounds such as 4-vinyl guaiacol (4-VG), which has a clove-like aroma. To improve 4-VG production, an industrial strain of Saccharomyces cerevisiae Ethanol RedTM was engineered to express a novel phenolic acid decarboxylase (PDC) gene from Rhodosporidium fluviale LM-2, Rf_PDC_B. Mutant strain expressing Rf_PDC_B achieved 4-VG levels comparable to those reported in the literature after 48 h of fermentation using maize pericarp hydrolysate as the substrate, demonstrating efficient biotransformation of ferulic acid from lignocellulosic hydrolysates into 4-VG. In summary, a transformed cell line was created for the direct biocatalytic production of aromatic compounds from lignocellulosic hydrolysates. This study contributes to the development of novel technologies related to the sustainable production of high-value compounds derived from lignin. (AU)

Processo FAPESP: 20/05784-3 - EMU concedido no processo 15/50590-4: sistema cromatográfico e detectores para análise de açúcares e monolignois de lignocelulose
Beneficiário:Fábio Márcio Squina
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
Processo FAPESP: 22/05731-2 - BEYOND: estabelecendo uma fábrica celular fúngica para produção de proteínas recombinantes
Beneficiário:André Ricardo de Lima Damasio
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 22/08958-8 - Desenvolvimento de microrganismos e enzimas termofílicas envolvidas na degradação e reaproveitamento de plásticos fósseis
Beneficiário:Fábio Márcio Squina
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 15/50590-4 - Valorização da lignina em plantas de etanol celulósico: a conversão biocatalítica via ácido ferúlico a produtos químicos de alto valor
Beneficiário:Fábio Márcio Squina
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
Processo FAPESP: 20/10593-2 - Aplicação de ferramentas de CRISPR/Cas9 para o desenvolvimento de uma linhagem de Saccharomyces cerevisiae capaz de produzir 4-vinil guaiacol a partir de hidrolisados de biomassa
Beneficiário:Nathália Vilela
Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
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
Processo FAPESP: 21/04254-3 - Desenvolvimento de conceitos de biorrefinaria via conversão de ácido cumarico em compostos de alto valor
Beneficiário:Robson Tramontina
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado