Produção de etanol combustível pelo eucarioto mais rápido do planeta

Resumo

A produção de etanol combustível no Brasil é considerada um processo industrial bem estabelecido no país, no qual apresenta grande importância para economia e meio ambiente brasileiro. Este biocombustível deve ser utilizado na forma pura em veículos automotores leves "flex", e também adicionado na gasolina na proporção de 25%. Considerando que o Brasil é um dos maiores produtores de etanol no mundo, o desenvolvimento de estratégias para melhorar a produção do biocombustível é considerado de grande impacto na sustentabilidade ambiental e econômica. Uma possibilidade é a etapa da fermentação em altas temperaturas, utilizando micro-organismos termo-tolerantes. A Kluyveromyces marxianus é uma interessante levedura que apresenta: alta velocidade específica de crescimento, tolerância a altas temperaturas, capacidade de metabolizar uma grande variedade de açúcares, alta taxa de secreção/excreção, e relativa facilidade na manipulação genética. O objetivo deste estudo será a obtenção de uma linhagem de K. marxianus capaz de crescer em altas temperaturas (> 48 °C), baixo pH (< 2,5), alta concentração de etanol (> 10%) sob anaerobiose estrita. Estas propriedades poderão possibilitar o uso do micro-organismo nas mesmas condições das indústrias de etanol no Brasil. Espera-se que o crescimento do micro-organismo sob total anaerobiose seja o maior desafio neste projeto, e desta forma será realizado a seguinte estratégia: 1) primeiro, uma seleção de 20 linhagens de K. marxianus será realizado para se obter pelo menos 1 com as propriedades listada anteriormente; 2) no caso de uma linhagem já identificada com estas características, a engenharia evolutiva será realizada para aumentar a velocidade específica de crescimento, no qual será seguido por um sequenciamento do genoma e engenharia metabólica reversa, para identificar as características relevantes para crescimento em anaerobiose; 3) no caso de uma linhagem selecionada crescer em anaerobiose em meio YPD e não em meio sintético, um ajustamento do meio de cultura será realizado para identificar quais são as dificuldades para crescimento em anaerobiose (ex.: embalanço redox ou do meio); 4) no caso de não selecionar uma linhagem capaz de crescer em anaerobiose sob as condições previamente relatadas, análises genômicas e transciptomicas serão realizadas com K. marxianus e S. cerevisiae, para identificar os genes que esta levedura apresenta e serão posteriormente transferidos para a anterior, de forma que seja possível o crescimento da K. marxianus em total anaerobiose. (AU)