Genomic and metabolic analysis of alchols and acids production in Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum GSU5 from different sugars

El cambio climático es una amenaza para las diversas formas de vida de nuestro planeta. Este efecto se debe en parte al uso de combustibles fósiles. Los biocombustibles son una de las alternativas más prometedoras. Entre los más comunes se encuentran los alcoholes (butanol, etanol) que se pueden obtener de la fermentación microbiana. Se aisló una cepa termofílica y anaeróbica, que se clasificó como miembro del género Thermoanaerobacterium según el análisis de la secuencia del gen de RNAr 16S. La comparación con otros miembros del género indicó que pertenece a la especie T. thermosaccharolyticum, y fue designado Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum GSU5. Se identificaron los genes que codifican las enzimas de las vías de síntesis de butanol y etanol. GSU5 es capaz de producir butanol y etanol utilizando diferentes azúcares. Además se logró escalar la producción en fermentadores utilizándose xilosa y glucosa. Como era esperable, estos cultivos mostraron un aumento de biomasa y de producción de solventes comparado con los cultivos en tubos. Se observó un aumento en la concentración relativa de butanol mostrando un aumento en el flujo de carbono hacia este alcohol. Por otro lado, el análisis genómico utilizando dbCAM (servidor empleado para anotación automática de sitios activos para carbohidratos) reveló la presencia de varias enzimas hidrolíticas. en particular enzimas involucradas en la degradación de xilano. Utilizando Cromatografía líquida de alta resolución se observó que la cepa es capaz de degradar xilano y residuo agrícola de caña de azúcar (RAC). GSU5 fue capaz de producir butanol y etanol utilizando xilano y residuo agrícola de caña de azúcar como fuentes de carbono.Climate change is a threat to the diverse life forms of our planet. This phenomenon is partially due to the preferential use of fossil fuels. The use of biofuels is one of the most promising alternatives. Among the most common biofuels are alcohols such as butanol and ethanol that can be obtained from microbial fermentation. A novel thermophilic and anaerobic strain was isolated in Buenos Aires, Argentina, and classified as a member of the Thermoanaerobacterium genus based on 16S rRNA analysis. Comparison of its genome with other members of the genus indicated it belongs to the T. thermosaccharolyticum species, and was designated Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum GSU5. Genes encoding the key enzymes leading to n-butanol and ethanol synthesis were identified. This microorganism was able to produce butanol and ethanol using different sugars. Additionally, production was scaled in a bioreactor using xylose and glucose as carbon sources. As expected, these cultures produced a much higher biomass and solvent production than tube cultures. The relative amounts of acids and alcohols varied in each case. Genomic analysis by dbCAN (server for automated Carbohydrate-active enzyme annotation) revealed the presence of several hydrolytic enzymes, particularly enzymes involved in the degradation of xylan. Using High Resolution Liquid Chromatograph (HPLC) we observed that GSU5 was able to degrade xylan and sugarcane agricultural residue. GSU5 was able to produce solvents and acids from both substrates.Fil: Díaz Peña, Rocío. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Ethanol production by novel thermophilic anaerobe isolate/S via consolidated bioprocessing

The research work summarizes a very significant, industrially and globally important topic. Particularly the isolation of microorganisms efficient in fermentation at higher than normal temperature and utilizing renewable biomass, is of economic importance. The work presented in this thesis with future perspective has a potential for larger scale consolidated bioprocessing for ethanol production.<br /