Engenharia metabólica de Saccharomyces cerevisiae para etanol de segunda geração a partir de xilo-oligossacarídeos e acetato

Resumo

A produção de biocombustíveis a partir de resíduos lignocelulósicos (LC) deve alimentar a matriz energética no futuro próximo. As leveduras desempenharão um papel importante como plataforma para os processos de conversão de açúcares derivados de biomassa LC a etanol combustível, por exemplo, mas também a outros combustíveis e produtos químicos. A fermentação de hidrolisados de LC representa muitos desafios científicos e tecnológicos. Por exemplo, a limitação de Saccharomyces cerevisiae na fermentação de açúcares de pentose (derivada-hemicelulose) e os processos de pré-tratamento que geram vários inibidores de crescimento da levedura (derivados de furano, fenólicos e ácidos orgânicos), reduzindo a eficiência da fermentação. Para superar a incapacidade de S. cerevisiae para fermentar a xilose e a xilodextrina (XOS) e, para solucionar a inibição por ácido acético, a presente proposta de pesquisa pretende implementar e melhorar o desempenho da via de consumo de XOS e acetato em linhagem industrial (SA-1) de S. cerevisiae geneticamente modificadas para transportar e consumir eficientemente xilose. Para isso, gene para transporte e consumo de XOS a genes da vi de consumo de acetato dependente de NADH serão clonados na linhagem industrial de S. cerevisiae. A cepa selecionada será geneticamente modificada usando uma abordagem baseada em sistema CRISPR / Cas9 de alta eficiência recentemente desenvolvida para a edição industrial do genoma S. cerevisiae. Para a construção da via de consumo de xilose, o gene da xilose isomerase (XI) de Pyromyces sp. será usado, e os genes de transporte e consumo de xilodextrina originados de Neurospora crassa serão usados para a reconstituição dessa via nas linhagens mencionadas. Além disso, a superexpressão do gene da acetil-CoA sintetase (ACS) de Salmonelas enterica será utilizada para aumentar a conversão de acetato em acetil-CoA e a expressão heteróloga do gene da acetaldeído desidrogenase (AADH) de Escherichia coli será usada para permitir a conversão de acetil-CoA em acetaldeído. As linhagens transformadas serão avaliadas em condições anaeróbicas de acordo com a capacidade de consumir xilose, XOS e acetato. O consumo de XOS e acetato irá expandir a capacidade de S. cerevisiae de utilizar plantas e representar o potencial para aumentar a eficiência da produção de biocombustíveis de segunda geração. (AU)