Clonagem de transportadores de xilose de Scheffersomyces stipitis em Saccharomyces cerevisiae recombinante

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Scheid, Bruna
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/132768
Resumo: TCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciências Biológicas. Biologia.
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spelling Clonagem de transportadores de xilose de Scheffersomyces stipitis em Saccharomyces cerevisiae recombinantebiocombustíveis,Scheffersomyces stipitisSaccharomyces cerevisiaexiloseTCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciências Biológicas. Biologia.A tendência mundial em reduzir e substituir o uso de combustíveis fósseis por formas mais renováveis de energia intensificou a procura por alternativas mais sustentáveis, como por exemplo, tecnologias que viabilizem a produção do etanol de segunda geração a partir de resíduos lignocelulósicos subutilizados na indústria (bagaço, palha e folhas de cana-de-açúcar), convertendo os polissacarídeos contidos nessa biomassa em energia. Esse material lignocelulósico é rico em xilose, uma pentose que não é metabolizada eficientemente pela levedura industrial Saccharomyces cerevisiae. Diferentes abordagens têm sido utilizadas com o objetivo de aperfeiçoar esta levedura para uma metabolização mais eficiente de xilose, dentre elas a expressão heteróloga de proteínas vindas de organismos que naturalmente fermentam esta pentose. A levedura Scheffersomyces stipitis possui um metabolismo eficiente para a fermentação de xilose, contudo, não se adequa as condições adversas da indústria para a produção de etanol. Neste trabalho, uma biblioteca genômica de S. stipitis foi utilizada para clonar genes envolvidos no transporte de xilose, um passo limitante na fermentação deste açúcar pelas leveduras. Os plasmídeos contendo insertos de DNA de S. stipitis foram inseridos em uma linhagem de S. cerevisiae recombinante que sobre-expressa as enzimas para a metabolização de xilose, mas não possui transportadores de hexoses (hxt-null). Esta linhagem permitiu isolar clones de interesse (contendo genes de transportadores de açúcares) pelo crescimento em meio de cultivo contendo xilose como única fonte de carbono. Dentre as noventa linhagens isoladas inicialmente, duas (BBY-D1Ss24 e BBY-D1Ss37) se destacaram pelo perfil de consumo de açúcares e produção de etanol a partir de hexoses e xilose. Nossos resultados indicam que os transportadores presentes nestes transformantes são capazes de transportar uma variedade de açúcares, incluindo as hexoses glicose e frutose, e a pentose xilose. Embora ambas as linhagens consumam xilose, este açúcar foi apenas fermentado pela linhagem BBY-D1Ss24. Através da análise do mapa de restrição dos insertos de DNA presentes nos plasmídeos, concluímos que a sequência presente no plasmídeo inserido na linhagem BBY-D1Ss24 provavelmente corresponde ao gene XUT1, e a expressa na linhagem BBY-D1Ss37 ao gene QUP2, ambos genes da família de transportadores de açúcares presentes no genoma de S. stipitis. A abordagem experimental utilizada no presente trabalho permitiu isolar genes de transportadores de xilose, contribuindo para o estudo e otimização da produção de etanol de segunda geração.The global trend to reduce and replace the use of fossil fuels with more renewable forms of energy intensified the search for more sustainable alternatives, such as technologies that enable the production of second-generation ethanol from lignocellulosic wastes underutilized by industry (bagasse, straw and leaves from sugarcane), converting the polysaccharides contained in this biomass into energy. This lignocellulosic material is rich in xylose, a pentose that is not metabolized efficiently by the industrial yeast Saccharomyces cerevisiae. Different approaches have been used with the aim of improving this yeast for efficient xylose metabolism, among them the heterologous expression of proteins derived from organisms that naturally ferment this pentose. The yeast Scheffersomyces stipitis has an efficient metabolism for xylose fermentation, however, is not suitable for the adverse industrial conditions of ethanol production. In this work, a genomic library of S. stipitis was used to clone genes involved in the transport of xylose, a limiting step in the fermentation of this sugar by yeasts. Plasmids containing DNA inserts of S. stipitis were inserted into a recombinant S. cerevisiae strain overexpressing the enzymes for xylose metabolism, but lacking hexose transporters (hxt-null). This strain allowed the isolation of clones of interest (containing sugar transporter genes) by growth in culture medium containing xylose as a sole carbon source. Among the ninety initially isolated strains, two (BBY-D1Ss24 and BBY-D1Ss37) stood out by the sugar consumption profile and ethanol production from xylose and hexoses. Our results indicate that the transporters present in these transformants are capable of carrying a variety of sugars, including the hexoses glucose and fructose, and the pentose xylose. Although both strains consumed xylose, this sugar was only fermented by strain BBY-D1Ss24. Through restriction analysis of the DNA inserts present in the plasmids, the sequence of the one expressed in the strain BBY-D1Ss24 probably corresponds to the XUT1 gene, and in strain BBY-D1Ss37 probably is the QUP2 gene, both genes from the family of sugar transporters present in the genome of S. stipitis. The experimental approach used in this study allowed us to isolate xylose transporter genes, contributing to the study and optimization of the production of second-generation ethanol.Florianópolis, SC.Stambuk, Boris Juan Carlos UgarteSales, Ma. Belisa Bordin deUniversidade Federal de Santa CatarinaScheid, Bruna2015-05-12T15:04:21Z2015-05-12T15:04:21Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis80application/pdfhttps://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/132768porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2015-05-12T15:04:21Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/132768Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732015-05-12T15:04:21Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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