Construção de cepas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae para a produção de ramnolipídeos a partir de sacarose
Autor(a)
Silva, Frederico Mendonça Bahia
Orientador(a) Coorientador(a)
Parachin, Nádia Skorupa
Data de aceite
2020-01-17
Data de disponibilizacao
2020-01-17
Data de publicacao
2020-01-17
Data de defesa submissao
2017-02-17
Citacao
SILVA, Frederico Mendonça Bahia. Construção de cepas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae para a produção de ramnolipídeos a partir de sacarose. 2017. 69 f., il. Dissertação (Mestrado em Biologia Molecular)—Universidade de Brasília, Brasília, 2017.
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2017.
Resumo Portugues
Biossurfactantes são moléculas anfifílicas com propriedades tensoativas produzidas por diversos organismos. Ramnolipídeos são biossurfactantes glicolipídicos originalmente isolados do sobrenadante de culturas da bactéria patogênica Pseudomonas aeruginosa e são produzidos concomitantemente a fatores de virulência após sinalização por quorum sensing. São compostos de uma ou duas moléculas de ramnose (mono- ou di-ramnolipídeos, respectivamente) acoplada(s) a uma ou duas moléculas de ácido graxo, mais especificamente ácido beta-hidroxialcanoil-beta-hidroxialcanoico (HAA). Ramnolipídeos são alternativas ecologicamente viáveis aos surfactantes petroquímicos. Entretanto, ainda não foi atingida uma produção em escala industrial economicamente viável desses, principalmente devido a altos custos de substratos e processamento e baixos rendimentos e produtividades. Diante desse cenário, o presente trabalho objetivou a construção de cepas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae para produção de ramnolipídeos a partir de sacarose. Para tal, seis enzimas responsáveis pela biossíntese de mono-ramnolipídeos em P. aeruginosa a partir de glicose-1-fosfato (RmlA, RmlB, RmlC, RmlD, RhlA e RhlB) foram funcionalmente produzidas em Saccharomyces cerevisiae. Ademais, o gene SUC2 de levedura que codifica uma invertase foi interrompido e a enzima sacarose fosforilase de Pelomonas saccharophila foi também produzida na levedura.
Duas cepas foram construídas: a cepa produtora de mono-ramnolipídeos RLP e a cepa intermediária produtora de dTDP-L-ramnose RHP. A produção de ambas as moléculas foi confirmada por microscopia confocal e espectrometria de massa, respectivamente. As cepas engenheiradas com as vias de biossíntese de dTDP-L-ramnose e mono-ramnolipídeos mostraram, pela primeira vez como prova de conceito, a produção dessas moléculas por um microrganismo eucariótico GRAS (do inglês, Generally Regarded As Safe) utilizando matéria-prima de baixo custo. Essas cepas mostram o potencial de continuar melhorando a produção de ramnolipídeos em bioprocesso industrial baseado em levedura para fazer com que se tornem um produto comercialmente competitivo globalmente.
Resumo Ingles
Biosurfactants are biological surface-active amphiphilic agents produced by many microorganisms. Rhamnolipids are glycolipid biosurfactants originally isolated from the supernatant of Pseudomonas aeruginosa cultures and are concomitantly produced with virulence factors upon quorum sensing signaling. They are composed of one or two molecules of rhamnose (mono- or di-rhamnolipid, respectively) linked to one or two fatty acid molecules, more specifically beta-hydroxyalkanoyl-beta-hydroxyalkanoic acid (HAA). Rhamnolipids are green alternatives to petrochemical surfactants. However, their production has still not reached an economically feasible production in industrial scale, mainly due to high substrates and processing costs and low productivities and yields. With this in mind, this study aimed at the construction of recombinant S. cerevisiae strains for mono-rhamnolipids production from sucrose. Six enzymes responsible for mono-rhamnolipids biosynthesis in P. aeruginosa from glucose-1-phosphate (RmlA, RmlB, RmlC, RmlD, RhlA and RhlB) were functionally expressed in Saccharomyces cerevisiae. Furthermore, the invertase encoding SUC2 gene from yeast was disrupted and the sucrose phosphorylase enzyme from Pelomonas saccharophila was also expressed in yeast.
Two strains were constructed: the mono-rhamnolipids production strain RLP and the intermediate dTDP-L-rhamnose producing strain RHP. Production of both molecules was confirmed by confocal microscopy and mass spectrometry, respectively. The engineered strains harboring biosynthesis pathways for dTDP-L-rhamnose and mono-rhamnolipids displayed, for the first time as a proof of concept, the production of these molecules by a GRAS eukaryotic microorganism using an inexpensive raw material. These constructs show the potential to further improve rhamnolipids production in a yeast-based industrial bioprocess to change rhamnolipids into a competitive global commodity.
Unidade academica
Instituto de Ciências Biológicas (IB)
Departamento
Departamento de Biologia Celular (IB CEL)
Programa de Pos-Graduacao
Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular
Agencia financiadora
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
Idioma
por
Tipo de documento
Dissertação
Formato
application/pdf
Direitos de acesso
Acesso Aberto
Termo de licenca
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