|
Abstract:
|
O etanol de segunda geração (2G) é o etanol produzido a partir de materiais lignocelulósicos como o bagaço da cana-de-açúcar. Todavia, a produção do etanol 2G ainda é limitada pela falta de um microrganismo que seja, ao mesmo tempo, capaz de fermentar xilose e tolerar compostos inibitórios como os ácidos carboxílicos. Dentre as alternativas utilizadas para viabilizar tal organismo estão (1) o isolamento de leveduras que naturalmente possuam as características desejadas, e (2) a modificação genética de leveduras de espécies conhecidas. Dentre as leveduras que naturalmente fermentam xilose, a espécie Spathasphora passalidarum tem se destacado por sua excelente capacidade de converter esta pentose em etanol. Todavia, a tolerância desta levedura frente aos ácidos carboxílicos ainda é pouco conhecida e deve ser analisada. Dentre as leveduras que foram geneticamente modificadas para fermentar xilose, encontram-se linhagens recombinantes de Saccharomyces cerevisiae. A fermentação da xilose por essas linhagens foi possibilitada por uma série de modificações genéticas que hoje já são bem estabelecidas. Essas linhagens, entretanto, continuam sendo fortemente inibidas pela presença dos ácidos carboxílicos, de forma que, modificações genéticas adicionais são necessárias para torná-las mais tolerantes à esses inibidores. Dentre as modificações mais promissoras, encontra-se a sobre expressão do gene TAL1. Esse gene codifica uma transaldolase da fase não oxidativa da via das pentoses fosfato e a sua sobre-expressão já mostrou que melhora a tolerância de linhagens recombinantes de S. cerevisiae frente ao ácido acético e ao ácido fórmico. Todavia, os trabalhos que realizaram a sobre-expressão do gene TAL1 utilizaram linhagens laboratoriais de S. cerevisiae que, sabidamente, são menos robustas do que linhagens industriais. Recentemente, nosso grupo de pesquisa construiu uma linhagem S. cerevisiae (JDY-01) de origem industrial que, além de conter as modificações necessárias para fermentar xilose, sobre-expressa o gene TAL1. O perfil de crescimento e o perfil fermentativo desta linhagem na presença de concentrações crescentes de ácido acético ou de ácido fórmico foi analisado neste trabalho. Além disso, o presente trabalho avaliou a tolerância da levedura S. passalidarum (UFMG-HMD 2.1) frente aos mesmos ácidos. Todas as análises foram feitas utilizando xilose e/ou glicose como fonte de carbono. Os resultados para a levedura S. passalidarum mostraram que a levedura é altamente sensível aos ácidos testados, sendo intolerante a concentrações tão baixas quanto 30 mM de ácido acético ou 6 mM de ácido fórmico. A sensibilidade da levedura foi independente da fonte de carbono e indicou que dificilmente esta levedura poderia ser empregada na produção de etanol 2G. Os resultados para a linhagem JDY-01 mostraram que, quando crescida na presença de xilose e em condições aeróbias, a linhagem teve a sua tolerância ao ácido acético melhorada pela sobre-expressão do gene TAL1. Nestas condições, a cepa foi capaz de crescer na presença de até 60 mM de ácido acético. Igualmente, na co-fermentação de xilose e glicose acrescida de 30 mM de ácido acético, a cepa se mostrou levemente mais tolerante à presença deste inibidor. A tolerância observada foi acompanhada por uma leve melhora na co-fermentação da xilose. Todavia, quando apenas xilose estava presente no meio, a sobre-expressão do gene TAL1 não interferiu no perfil fermentativo da linhagem JDY-01. De forma similar, a sobre-expressão do gene TAL1 não melhorou a tolerância da linhagem ao ácido fórmico. O fato da sobre-expressão do gene TAL1 não ter melhorado a tolerância da linhagem JDY-01, parece estar associado a problemas nas etapas iniciais da via de metabolização da xilose, ou à baixa expressão do gene. |
