Engenharia da parede celular de cana-de-açúcar para aumentar a sacarificação

Resumo

A biomassa da cana-de-açúcar é rica em carboidratos complexos que podem ser extraídos e usados para produzir etanol de segunda geração (2G). Porém, devido a uma complexa interação entre xilanos, lignina e celulose, pré-tratamentos físicos e químicos precisam ser utilizados, aumentando os custos de produção e gerando resíduos que inibem a sacarificação e a fermentação. O conhecimento da parede celular da cana-de-açúcar é essencial para o desenvolvimento de estratégias biotecnológicas que reduzam essa recalcitrância. Xilanos são os principais polímeros aderidos às microfibrilas de celulose, também interagindo diretamente com a lignina. Essas interações são mediadas por arabinofuranose (Araf), ácido glucurônico (GlcA), que são adicionados à estrutura dos xilanos durante sua biossíntese, por xilano arabinosiltransferases (XAT) e xilano glucuroniltransferases (GUX), respectivamente. A cana-de-açúcar possui sete genes que codificam homólogos de XATs encontrados no trigo e no arroz. Silenciaremos todos esses genes XAT de cana-de-açúcar com o objetivo de melhorar a sacarificação de sua biomassa. A biomassa de Arabidopsis silenciada para os genes AtGUX1 e AtGUX2 é mais suscetível à hidrólise enzimática mesmo sem pré-tratamento, exigindo menos enzimas durante a sacarificação. Descobrimos que a cana silenciada para ScGUX2 (homólogo de AtGUX2) aumentou a sacarificação. Diante dessas constatações, o presente projeto propõe a produção de mudas de cana-de-açúcar silenciadas para ScXATs, ScGUX1 (homólogo de AtGUX1) e um duplo silenciamento de ScGUX1 e 2 para avaliar como a parede celular e os níveis de sacarificação são afetados. A longo prazo, este trabalho tem potencial para desenvolver uma cultivar de cana-de-açúcar de alto rendimento na produção de etanol 2G.