Estudo em biorreator e análise de fluxos metabólicos em cepas recombinantes de Burkholderia sacchari na conversão de xilose e ácido hexanóico em copolímero poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxihexanoato [P(3HB-co-3HHx)].

• Autor(a) principal: Silva, Jefferson Gonçalves Pinheiro
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/42/42132/tde-23122021-183934/
• topic: B. sacchari LFM344 pBBR1MCS-2 :: phaPCJAsp; B. sacchari LFM344 pBBR1MCS-2::phaPCJAsp; Análise de fluxos metabólicos; Analysis of metabolic transfers; Biodegradable copolymers; Bioreactor tests; Copolímeros biodegradáveis; Ensaios em biorreator; Poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxihexanoato); Poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate); Xilose; Xylose

O impacto ambiental de produtos de origem petroquímica, como os plásticos, têm levado à busca por materiais similares que sejam ambientalmente corretos e possam ser produzidos a partir de fontes renováveis. Uma alternativa são os polihidroxialcanoatos (PHA), uma família de poliésteres termoplásticos ou elastoméricos, biodegradáveis e biocompatíveis, acumulados por algumas bactérias. A incorporação e a modulação de monômeros variáveis à estrutura dos PHA apresentam potencial para o desenvolvimento de novos materiais para aplicações médicas. A literatura e patentes recentes apontam copolímeros de poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxihexanoato (3HB-co-3HHx) como produtos de grande potencial nesta área. Foram construídos, no laboratório de Bioprodutos do Instituto de Ciências Biomédicas-USP, recombinantes da bactéria Burkholderia sacchari, abrigando genes de Aeromonas sp, com o objetivo de se ter um organismo seguro capaz de produzir altos teores do copolímero. Este trabalho estudou aspectos da produção do copolímero 3HB-co-3HHx a partir de xilose e ácido hexanóico, por esses recombinantes, para dar subsídios à produção deste material com diferentes teores de 3HHx, potencialmente capazes de conferir variações nas propriedades e aplicações deste. Analisaram-seos perfis desses recombinantes, frente ao consumo de xilose e ácido hexanóico, para propor alternativas metabólicas para o aprimoramento no consumo de xilose por esses mutantes a partir da análise de fluxos metabólicos. A xilose foi selecionada como principal fonte de carbono por ser uma pentose oriunda de hidrolisados hemicelulósicos do bagaço de cana-de-açúcar que se apresenta como um resíduo da produção de etanol de segunda geração. Foram testados seis recombinantes, abrigando os genes P, C e J de Aeromonas sp. ou Aeromonas hydrophila, em frascos agitados, selecionando-se o recombinante B. sacchari LFM344 pBBR1MCS-2::phaPCJAsp para ensaios em biorreator.Esses experimentos, em meio de cultura contendo xilose mais ácido hexanóico como fontes de carbono,permitiram delimitar: a velocidade específica máxima de crescimento (&#956 maxX=0,18 h,-1), a eficiência de conversão de xilose em monômeros de 3HB (Y3HB/xil=0,40 g.g-1) e a eficiência de conversão de ácido hexanóico em monômeros de 3HHx (Y3HHx/AHex=0,89 g.g-1), este último maior do que dados reportados na literatura.Foram propostas e aplicadas condições para experimentos visando modular o teor de 3HHx no copolímero a partir de xilose e ácido hexanóico em biorreator.As células foram capazes de acumular entre35 a 64% da biomassa na forma de PHA.Os teores de 3HHx nos copolímeros variaram de 10 mol% a 40mol %, mostrando que é possível controlar a composião monomérica e as propriedades do material. Os valores obtidos foram superiores a experimentos da literatura com glicose e ácido hexanóico. Finalmente, utilizaram-se os programas Metatool e Matlab para analise preliminar de fluxos metabólicos, sendo observada a necessidade de se melhorar a produção de poder redutor (NADPH) pela célula.