Identificação e expressão heteróloga de transportadores de xilose em Saccharomyces cerevisiae

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Honorato, Victor Mendes
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/47309
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2019.
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spelling Honorato, Victor MendesTrichez, DéboraAlmeida, João Ricardo Moreira de2024-01-16T21:40:18Z2024-01-16T21:40:18Z2024-01-162019-03-13HONORATO, Victor Mendes. Identificação e expressão heteróloga de transportadores de xilose em Saccharomyces cerevisiae. 2019. 98 f., il. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Química e Biológica) — Universidade de Brasília, Brasília, 2019.http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/47309Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2019.A implementação de biorrefinarias é uma etapa essencial na busca por uma economia circular, bem como na diminuição da dependência por combustíveis fósseis. Nesse contexto, a biomassa lignocelulósica se apresenta como uma promissora fonte de energia em biorrefinarias, uma vez que se trata de uma matéria prima extremamente abundante e rica em açúcares que podem ser convertidos em biocombustíveis e uma ampla gama de compostos químicos. A xilose é o segundo açúcar mais abundante em biomassas lignocelulósicas, ficando atrás apenas da glicose. A eficiente utilização dessa pentose por microrganismos ainda é um dos grandes desafios que permeiam a utilização da biomassa em biorrefinarias. Saccharomyces cerevisiae é um dos principais organismos utilizados em processos fermentativos industriais. Entre os desafios relacionados à utilização dessa levedura para conversão de xilose em bioprodutos está o transporte de xilose. Nesse trabalho, foram prospectados genes putativos codificantes para novos transportadores de açúcares, em especial a xilose. Três novos genes codificantes para transportadores foram clonados em plasmídeos epissomais e inseridos na levedura S. cerevisiae EBY.VW4000. A linhagem expressando o gene codificante para o transportador denominado Saico apresentou a recuperação de crescimento em glicose, bem como a capacidade de internalizar xilose. Para avaliar a capacidade de consumo de xilose pela linhagem expressando o transportador Saico, foi construída uma linhagem contendo também o gene xylA (xilose isomerase de Piromyces sp), o qual permite o catabolismo de xilose por S. cerevisiae. Essa nova linhagem, em altas densidades celulares (5 - 10 g.L-1), foi capaz de fermentar xilose e glicose concomitantemente, produzindo xilitol (rendimento de 0,62 ± 0,07 g por g de xilose) e etanol, enquanto a linhagem apenas com a via da isomerização não conseguiu consumir xilose ou glicose nas mesmas condições fermentativas. Nesse trabalho foi descoberto um novo transportador de açúcares. Esse transportador é originário do fungo Saitoella complicata, e apresenta uma identidade 46,42% de similaridade com o transportador Hxt11 de S. cerevisiae. Essa novidade abre possibilidades para construções de linhagens mais robustas, com o objetivo de evitar o perfil diáuxico observado geralmente em S. cerevisiae. O consumo simultâneo de glicose e xilose é essencial para a diminuição do tempo de fermentação, aumentando a produtividade do processo e diminuindo as chances de contaminações generalizadas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF).The implementation of biorefineries is an essential step towards the development of a more circular economy, as well as to the decrease fossil fuels dependence. In this context, lignocellulosic biomass is a promising feedstock once it is rich in sugars that can be converted into different biofuels and chemical compounds. Following glucose, xylose is the second most abundant sugar in plant biomass, and its efficient utilization by microorganisms is still a major challenge to the implementation of biorefineries for lignocellulosic biomass. Saccharomyces cerevisiae is one of the main organisms involved in fermentative industrial processes. The transport of xylose is a major bottleneck in the utilization of this yeast for the conversion of xylose into bioproducts. In this work, new putative genes coding for xylose transporters were prospected. Three new genes were cloned in episomal plasmids and inserted in the EBY.VW4000 Saccharomyces cerevisiae strain. The strain containing the gene coding for the Saico transporter was able to recover growth on glucose phenotype, as well as the ability to internalize xylose. To evaluate xylose consumption capacity, a strain harbouring not only the Saico transporter, but also the genes xylA (coding for Piromyces sp. xylose isomerase) and XKS1, introducing a xylose catabolism pathway was constructed. This new strain, under high cell densities (5 - 10 g.L-1), was able to simultaneously consume glucose and xylose, producing xylitol (with a productivity of 0,62 ± 0,07 g per g of xylose) and ethanol, while the negative control strain was not able of consuming any of the sugars in the same conditions. In this work, a new sugar transporter was discovered. This transporter is originally from the fungus Saitoella complicata, and presents an identity 46,42% similar to Hxt11 from S. cerevisiae. This novel transporter opens up possibilities for the construction of more robust strains, with the objective of avoiding the diauxic profile generally observed in S. cerevisiae when using glucose and xylose simultaneously. The co-fermentation of both sugars is essential for reducing fermentation time, optimizing the process productivity and decreasing chances of bacterial contamination.Instituto de Química (IQ)Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e BiológicaporIdentificação e expressão heteróloga de transportadores de xilose em Saccharomyces cerevisiaeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisEngenharia genéticaXiloseSaccharomyces cerevisiaeSaitoella complicatainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBORIGINAL2019_VictorMendesHonorato.pdf2019_VictorMendesHonorato.pdfapplication/pdf3743724http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/47309/1/2019_VictorMendesHonorato.pdf08d1537857e265f2f3fcd404d11c1ad9MD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain102http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/47309/2/license.txtaed4704d04bb260d4decd80db311aaa5MD52open access10482/473092024-01-16 18:40:18.542open accessoai:repositorio2.unb.br:10482/47309U3VibWlzc8OjbyBlZmV0aXZhZGEgZGUgYWNvcmRvIGNvbSBsaWNlbsOnYSBjb25jZWRpZGEgcGVsbyBhdXRvciBlL291IGRldGVudG9yIGRvcyBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcy4KBiblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestopendoar:2024-01-16T21:40:18Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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