Desenvolvimento e avaliação in silico de uma plataforma de expressão baseada em E. coli para a produção de enzimas envolvidas na degradação de biomassa lignocelulósica

Resumo

A conversão da biomassa lignocelulósica em açúcares fermentescíveis através de hidrólise enzimática ainda constitui um passo de alto custo para a produção de etanol de segunda geração. Para superar esse inconveniente, além de aumentar a eficiência do complexo enzimático, é importante diminuir os custos de produção utilizando-se ferramentas de Engenharia Genética e de otimização de processos. Neste contexto, o desenvolvimento de sistemas de expressão heterólogos mais eficientes e que complementem sistemas convencionais (geralmente fungos filamentosos) representa um tema de interesse para a viabilização da produção do etanol celulósico. O projeto aqui apresentado tem como objetivo desenvolver e avaliar uma plataforma de produção de enzimas recombinantes utilizando Escherichia coli. Através do emprego de técnicas de Biologia Molecular, novas linhagens serão desenvolvidas de forma a não dependerem do uso de antibióticos no meio de cultura. O cultivo celular livre de antibióticos será feito utilizando-se uma linhagem de E. coli (SE1) que é capaz de manter a estabilidade plasmidial por meio de um sistema "antídoto-toxina". Utilizando-se as linhagens modificadas e capazes de expressar enzimas modelo (endo-1,4-beta-glicanase, endo-1,4-beta-xilanase, beta-xilosidase), serão obtidos parâmetros críticos de fermentação em biorreatores, como a taxa de crescimento celular e de biossíntese de produto (enzimas) em condições de cultivo com alta densidade celular. Esses parâmetros serão comparados aos de linhagens convencionais (BL21(DE3)), permitindo uma detalhada avaliação técnico-econômica e ambiental por meio do software de simulação SuperPro Designer®. Espera-se obter, dessa forma, além do desenvolvimento de novas linhagens de E. coli capazes de produzir enzimas sem o uso de antibióticos, uma avaliação criteriosa do impacto econômico e ambiental dessa nova tecnologia na produção de enzimas e proteínas recombinantes, gerando novos conhecimentos direcionados à viabilização do etanol de segunda geração no Brasil. (AU)