Identificação e expressão heteróloga de transportadores de xilose em Saccharomyces cerevisiae

Abstract

A implementação de biorrefinarias é uma etapa essencial na busca por uma economia circular, bem como na diminuição da dependência por combustíveis fósseis. Nesse contexto, a biomassa lignocelulósica se apresenta como uma promissora fonte de energia em biorrefinarias, uma vez que se trata de uma matéria prima extremamente abundante e rica em açúcares que podem ser convertidos em biocombustíveis e uma ampla gama de compostos químicos. A xilose é o segundo açúcar mais abundante em biomassas lignocelulósicas, ficando atrás apenas da glicose. A eficiente utilização dessa pentose por microrganismos ainda é um dos grandes desafios que permeiam a utilização da biomassa em biorrefinarias. Saccharomyces cerevisiae é um dos principais organismos utilizados em processos fermentativos industriais. Entre os desafios relacionados à utilização dessa levedura para conversão de xilose em bioprodutos está o transporte de xilose. Nesse trabalho, foram prospectados genes putativos codificantes para novos transportadores de açúcares, em especial a xilose. Três novos genes codificantes para transportadores foram clonados em plasmídeos epissomais e inseridos na levedura S. cerevisiae EBY.VW4000. A linhagem expressando o gene codificante para o transportador denominado Saico apresentou a recuperação de crescimento em glicose, bem como a capacidade de internalizar xilose. Para avaliar a capacidade de consumo de xilose pela linhagem expressando o transportador Saico, foi construída uma linhagem contendo também o gene xylA (xilose isomerase de Piromyces sp), o qual permite o catabolismo de xilose por S. cerevisiae. Essa nova linhagem, em altas densidades celulares (5 - 10 g.L-1), foi capaz de fermentar xilose e glicose concomitantemente, produzindo xilitol (rendimento de 0,62 ± 0,07 g por g de xilose) e etanol, enquanto a linhagem apenas com a via da isomerização não conseguiu consumir xilose ou glicose nas mesmas condições fermentativas. Nesse trabalho foi descoberto um novo transportador de açúcares. Esse transportador é originário do fungo Saitoella complicata, e apresenta uma identidade 46,42% de similaridade com o transportador Hxt11 de S. cerevisiae. Essa novidade abre possibilidades para construções de linhagens mais robustas, com o objetivo de evitar o perfil diáuxico observado geralmente em S. cerevisiae. O consumo simultâneo de glicose e xilose é essencial para a diminuição do tempo de fermentação, aumentando a produtividade do processo e diminuindo as chances de contaminações generalizadas.