Expressão heteróloga de celulases em Kluyveromyces marxianus para utilização em bioprocesso consolidado de produção de etanol celulósico

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Rodrigues, Marina Quádrio Raposo Branco
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; BR; Bioquímica e Biologia molecular de plantas; Bioquímica e Biologia molecular animal; Mestrado em Bioquímica Agrícola; UFV
• Palavras-chave em Português: Kluyveromyces marxianus; Bioprocesso; Etanol; Bioprocess; Ethanol; CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULAR
• Link de acesso: http://locus.ufv.br/handle/123456789/2441

O alto custo de celulases constitui uma das principais barreiras para a bioconversão de lignocelulose em etanol, e o acoplamento da produção de celulases à sacarificação e fermentação simultânea do bagaço, em Bioprocesso Consolidado, pode contribuir para a viabilização deste processo. Para tanto, seria necessário um agente biocatalizador, ou um consórcio de micro-organismos, capaz de secretar enzimas celulolíticas e fermentar os açúcares resultantes a etanol. A levedura Kluyveromyces marxianus desponta no cenário biotecnológico de produção de etanol por apresentar características chave - como termotolerância, capacidade de produção de etanol em ambiente aerado e alto potencial para secreção de proteínas - para uso em Bioprocesso Consolidado. Neste trabalho, K. marxianus UFV-3 foram transformadas com cassetes de expressão contendo os genes eng1 ou cbhA de A. niger, que codificam respectivamente uma endoglucanase e uma celobiohidrolase, com secreção dirigida pelo peptídeo sinal α-MF de K. lactis, sob controle do promotor PGK de S. cerevisiae, e a marca de seleção kanMX. Foram obtidos clones cbhA com expressão e secreção diferencial, em relação à cepa não transformada, sugerindo que o promotor PGK, de S. cerevisiae, e o peptídeo sinal α-MF, de K. lactis, são reconhecidos pela maquinaria de expressão e secreção de K. marxianus UFV-3. A caracterização de um clone cbhA, com maior secreção de celobiohidrolase recombinante, sugere que a expressão heteróloga leva a mudanças metabólicas e no perfil de secreção de proteínas nas células recombinantes. A Metodologia de Superfície de Resposta foi utilizada para estudo e otimização das condições de cultivo que favorecem a secreção de proteínas endógenas e heteróloga em K. marxianus UFV-3. Nossos resultados indicam que o crescimento micelial de K. marxianus, observado em condições limitantes de crescimento, está altamente relacionado ao aumento da secreção de proteínas nestas condições. Os resultados apresentados sobre a manipulação genética e condições que favorecem a secreção de proteínas em K. marxianus UFV-3 abrem perspectiva para a obtenção de um consórcio de leveduras recombinantes e selvagens - com capacidade de secreção de celulases, hidrólise da celulose e fermentação dos açúcares resultantes - para aplicação em Bioprocesso Consolidado na produção de etanol celulósico.