Engenharia genômica de leveduras para produção de etanol 2G em biorrefinarias

Abstract

O etanol de segunda geração (2G), obtido a partir da biomassa lignocelulósica, surge como alternativa sustentável à matriz energética atual, especialmente no Brasil, onde o bagaço da cana-de-açúcar representa uma fonte abundante e logisticamente viável para essa produção. No entanto, a eficiência da fermentação da xilose, principal açúcar da fração hemicelulósica, ainda é um dos principais gargalos tecnológicos. A levedura Saccharomyces cerevisiae, amplamente utilizada na produção de etanol de primeira geração (1G), não metaboliza naturalmente xilose e apresenta baixa eficiência na captação deste açúcar, especialmente na presença de glicose, devido à inativação de seus transportadores por repressão catabólica e degradação via ubiquitinação. A hipótese é que a truncagem da porção N-terminal de três transportadores endógenos de S. cerevisiae Hxt1, Hxt7 e Gal2 melhoraria sua estabilidade na membrana plasmática e, consequentemente, otimizaria a captação e fermentação da xilose. Para isso, foram construídas linhagens da cepa industrial MP-C5 expressando versões truncadas dos transportadores, e conduzidos ensaios de crescimento em galactose, e ensaios fermentativos em meios contendo xilose (YPX),e cofermentações com xilose e sacarose (YPSX). Os resultados demonstraram que as linhagens modificadas apresentaram maior produção de etanol em ambos os meios, com destaque para a cepa MP-C5-TH7, que atingiu cerca de 1,8 g L⁻¹ de etanol em YPX e 4,5 g L⁻¹ em YPSX, superando significativamente a linhagem controle. A linhagem com o transportador Gal2p também mostrou desempenho superior na sua versão com transportador truncado na membrana. Esses dados indicam que o truncamento N-terminal dos transportadores contribuiu para a maior eficiência fermentativa, possivelmente por reduzir sua endocitose e melhorar a captação simultânea de glicose e xilose. A estratégia apresentada se mostra promissora para o desenvolvimento de linhagens industriais mais robustas e eficientes para a produção de etanol 2G, contribuindo para a viabilidade econômica de biorrefinarias integradas.