ReMaSSing encontra SCRaMbLE: uso da recombinação por Cre/Lox, seleção e retrocruzamento para evoluir a levedura sintética Sc2.0

Resumo

O projeto Sc2.0 é um esforço internacional para criar um genoma totalmente sintético da Saccharomyces cerevisiae. Um aspecto fundamental do design sintético é a inclusão de sítios LoxPsym, que permitem a indução de variações estruturais no genoma por meio do SCRaMbLE (Recombinação e Modificação do Cromossomo Sintético por Evolução Mediada por Lox). Essa abordagem mutagênica notável pode ser usada para melhorar os fenótipos de interesse industrial da levedura. Com um objetivo semelhante, temos mapeado loci quantitativos (QTL) de tolerância ao estresse em leveduras recombinantes por meio do ReMaSSing (Seleção e Retrocruzamento Massal Reiterado). A seleção de populações sob estresse enriquece os QTL de tolerância, enquanto o retrocruzamento interrompe sua ligação genética com alelos não adaptativos, refinando a resolução do mapeamento. Aqui, propomos combinar o ReMaSSing com o SCRaMbLE em um protocolo simples de evolução para melhorar a tolerância da levedura a inibidores lignocelulósicos. Após rearranjos cromossômicos mediados por Cre/Lox, o ReMaSSing será aplicado para selecionar variantes adaptativas e eliminar mutações deletérias causadas pela recombinação extensiva do SCRaMbLE. Interessantemente, a levedura brasileira de bioetanol PE-2 será cruzada com a levedura sintética syn6.5, resultando na transferência de características relevantes para a indústria para o genoma syn6.5. Por outro lado, a introgressão de cromossomos sintéticos no fundo genético da PE-2 pode transformar a levedura de bioetanol em uma cepa adequada ao SCRaMbLE. O sequenciamento por nanopore revelará as novas variantes cromossômicas formadas. O projeto será conduzido na Universidade de Manchester, Reino Unido, no Laboratório de Patrick Cai, um dos principais grupos do consórcio Syn2.0. Além do alto impacto e visibilidade internacional, o projeto irá disseminar a tecnologia de genomas sintéticos no Brasil e promover sua aplicação no desenvolvimento de cepas industriais.