Identificação de assinaturas sistêmicas associadas à tolerância ao etanol em linhagens de Saccharomyces cerevisiae

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Wolf, Ivan Rodrigo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Saccharomyces cerevisiae; Bioinformática; Biologia celular; Biologia de sistemas; Tolerância ao etanol; Bioinformatics; Systems biology; Cell biology; Ethanol tolerance
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/182554

A crescente demanda por combustíveis fósseis e as instabilidades econômicas relacionadas à sua utilização despertam o interesse no desenvolvimento de biocombustíveis tais como o bioetanol. O processo de produção mais comum do bioetanol é a tecnologia de primeira geração, no qual o organismo mais amplamente utilizado é a levedura Saccharomyces cerevisiae. No entanto, a alta concentração de etanol gera toxicidade para S. cerevisiae e constitui um dos fatores limitantes na produção deste bioetanol. Assim, a produção de linhagens mais resistentes a esse estressor constitui um ponto chave no desenvolvimento dos processos biotecnológicos relacionados ao bioetanol. Nesse contexto, análises sistêmicas são pouco empregadas para o entendimento do fenômeno de tolerância ao etanol, deixando a busca por genes candidatos algo bastante laborioso e custoso. Assim, as diferenças entre linhagens pouco tolerantes (LT) e altamente tolerantes (HT) ao etanol (EtOH) foram analisadas por meio de ferramentas de bioinformática como a biologia de sistemas e a análises de transcriptomas. Os resultados mostraram que as linhagens HT e LT utilizam inicialmente um sistema de resposta à estresse comum, mas que devido as mudanças na estrutura das redes metabólicas, regulatórias e de interação proteína-proteína de cada linhagem, mecanismos de resposta ao estresse por etanol distintos são ativados em cada grupo. As linhagens LT mantém a homeostase da célula com o ciclo celular ativo, efetuando o ajuste dos metabolismos ao custo de que elementos transponíveis ficam ativos e agentes anti oxidantes importantes deixam de ser produzidos, permitindo que ocorram danos no DNA. As linhagens HT interrompem seu ciclo celular e boa parte do metabolismo, porém, elas mantêm a produção e reparo de proteínas para estabilizar as membranas celulares e o controle de espécies reativas de oxigênio (ROS) em conjunto com a metabolização do etanol. Uma vez que o EtOH está sendo utilizado para obtenção de carbono no ciclo do ácido cítrico, as linhagens HT resistem a concentrações maiores de etanol. Assim, o conhecimento aqui gerado poderá ser aproveitado para enriquecer as discussões futuras sobre o fenômeno estudado e o desenvolvimento biotecnológico.