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Abordagens sistêmicas integradas para o desenvolvimento de leveduras como plataformas microbianas em biorrefinarias

Processo: 20/07918-7
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
Vigência: 01 de fevereiro de 2021 - 31 de janeiro de 2023
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Biologia e Fisiologia dos Microorganismos
Pesquisador responsável:Leandro Vieira dos Santos
Beneficiário:Leandro Vieira dos Santos
Instituição-sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Pesq. associados: Chrispian William Theron ; Douglas Bruce Kell ; Marie F. Gorwa Grauslund ; Nádia Maria Vieira Sampaio ; Thamy Lívia Ribeiro Corrêa
Assunto(s):Engenharia metabólica  Biotecnologia  Fisiologia  Fermentação  Leveduras  Saccharomyces cerevisiae  Transdução de sinais  Biorrefinarias  Bioenergia 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Biorrenováveis | Engenharia metabólica | Fermentação C5 | Saccharomyces cerevisiae | sinalização celular | tolerância a estresse | Biotecnologia e fisiologia microbiana

Resumo

A matriz energética mundial continua a depender fortemente de fontes fósseis de energia, cuja combustão tem um forte impacto negativo nos níveis de emissão de gases causadores do efeito estufa. As crescentes preocupações climáticas fomentam o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis que empregam o uso de fontes renováveis de energia. Nesse contexto, microrganismos podem ser modificados geneticamente e utilizados como plataformas microbianas eficientes em biorrefinarias, visando à conversão de açúcares da biomassa em biocombustíveis e bioquímicos. Em nosso projeto FAPESP anterior, utilizamos abordagens de engenharia metabólica para desenvolver linhagens modificadas de Saccharomyces cerevisiae, e criamos um atlas genômico, estabelecendo um conjunto de mutações que remodelam o metabolismo celular e aceleram a conversão de xilose em biocombustíveis. No entanto, várias limitações ainda precisam ser superadas a fim de produzir uma plataforma microbiana robusta para futuras biorrefinarias. Neste projeto, uma abordagem sistêmica integrada será aplicada para: i. Engenharia de proteínas transportadoras de membrana visando o aumento da eficiência de assimilação de xilose e redução da repressão catabólica na co-fermentação C5/C6 (Módulo Yeast MCF.A). Neste módulo, será utilizado um sistema HTS automatizado de construção de bibliotecas de proteínas sintéticas para evolução dirigida de transportadores C5, combinado com o uso de biossensores geneticamente modificados e classificação das bibliotecas por citometria de fluxo (FACS); ii. O módulo MCF.B investigará a rede de sinalização que regula a assimilação e fermentação da xilose em S. cerevisiae. Um painel de biossensores fluorescentes in vivo para monitoramento single-cell em tempo real das três principais vias de detecção de açúcar em leveduras será usado para estudar o efeito de um conjunto de mutações identificadas em nosso projeto anterior que aumenta a utilização da xilose. Os dados serão utilizados para modificar racionalmente as vias de reconhecimento e sinalização da xilose e desenvolver linhagens que consomem xilose em taxas similares a glicose; iii. O último módulo MCF.C visa integrar dados biofísicos, bioquímicos e multi-ômicos para explorar a integridade da parede celular e respostas ao estresse induzido por inibidores 2G em leveduras, com foco em compostos fenólicos. O projeto terá colaborações internacionais, estabelecendo uma rede ampla de pesquisa e de intercâmbio de estudantes. As abordagens combinadas resolverão os principais gargalos no desenvolvimento de plataformas microbianas eficientes e robustas a serem usadas como base em biorrefinarias industriais. (AU)

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
PALERMO, GISELE CRISTINA DE LIMA; COUTOUNE, NATALIA; BUENO, JOAO GABRIEL RIBEIRO; MACIEL, LUCAS FERREIRA; DOSSANTOS, LEANDRO VIEIRA. Exploring metal ion metabolisms to improve xylose fermentation in Saccharomyces cerevisiae. MICROBIAL BIOTECHNOLOGY, v. 14, n. 5, . (20/07918-7, 18/00888-5, 18/06254-8, 17/08519-6)

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