Genetic modification of industrial Saccharomyces cerevisiae strain to improve ethanol production and conditional flocculation

Orientadores: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, Anderson Ferreira da CunhaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A crescente necessidade da substituição de fontes de energia derivadas do petróleo por fontes renováveis de energia impulsionou pesquisas em todo o mundo. O etanol se enquadra fortemente como candidato para substituir combustíveis como, por exemplo, a gasolina. A produção de etanol brasileiro ocorre pela fermentação de açucares proveniente do caldo de cana, realizada por leveduras, fundamentalmente da espécie Saccharomyces cerevisiae. No processo fermentativo para a produção de etanol combustível no Brasil, a separação das leveduras após o esgotamento do açúcar é realizado por centrífugas de alta capacidade, o que torna o sistema complexo e dispendioso. Neste trabalho, linhagens de leveduras de laboratório e industriais foram transformadas por engenharia genética de modo que as leveduras reconhecessem o esgotamento da glicose do meio separando-se naturalmente e rapidamente. Para isso, plasmídeos e posteriormente, cassetes integrativos, foram construídos utilizando-se promotores, sensíveis a presença de glicose no meio, regulando a expressão de genes da floculação. Estes promovem a formação de agregados celulares que se separam do meio por decantação. Além disso, está relatado na literatura que mutantes respiratórios produzem uma maior quantidade de etanol. Então foi feita a deleção, em leveduras industriais, do gene PET191, cujo produto participa na montagem do citocromo c, que por sua vez é essencial para o funcionamento da cadeia respiratória nestes microorganismos. As leveduras deletadas apresentaram um aumento no rendimento da produção de etanol; na linhagem industrial JAY292, esse aumento foi de 4%. Isto pode refletir ao final de um ano, um aumento de 980 milhões de litros. Os resultados obtidos contribuem para o desenvolvimento tecnológico e industrial desta área estratégica para o paísAbstract: The increased need for replacing energy sources from fossil oil to renewable sources has prompted research initiatives throughout the world. Bioethanol is a highly competitive candidate to replace fuels such as gasoline. The production of Brazilian ethanol occurs by the fermentation of sugars from sugar cane juice by the yeast Saccharomyces cerevisiae. The industrial fermentation process used to produce ethanol fuel in Brazil includes a separation step by high-capacity centrifugation of the yeast cells after the exhaustion of the sugar, which makes the system complex and costly. In this work, laboratory and industrial yeast strains were transformed by genetic engineering techniques so that they are able to recognize the depletion of glucose from the medium and quickly separate by sedimentation, without the need of centrifugation. In order to reach this goal, plasmids and integrative cassettes were constructed using promoters sensitive to the presence of glucose in the environment regulating the expression of the genes that control flocculation. This genetic device promotes the formation of cellular aggregates that are separated from the medium by sedimentation only when glucose is depleted. Furthermore, it is reported in the literature that respiratory mutants produce a higher quantity of ethanol. Consequently, the PET191 gene was deleted in an industrial yeast strain; the gene product pet191 participates in the assembly of cytochome c, which is an essential component of the respiratory chain in these microorganisms. The deleted industrial strain JAY292 showed an increased production of ethanol by 4%. This percentage can be translated in an increase of more than 980 million liters of ethanol produced per year. These results are of great technological and industrial importance, and may contribute to the development of this strategic area for the countryDoutoradoGenetica de MicroorganismosDoutor em Genetica e Biologia Molecula

Iniciadores Oligonucleotideos De Dna, MÉtodo De IdentificaÇÃo De Marcadores Moleculares De Linhagens De Saccharomyces Cerevisae E Kit De AmplificaÇÃo E IdentificaÇÃo De RegiÕes PolimÓrficas Em Genes

INICIADORES OLIGONUCLEOTIDEOS DE DNA, MÉTODO DE IDENTIFICAÇÃO DE MARCADORES MOLECULARES DE LINHAGENS DE SACCHAROMYCES CERE VISAE E KIT DE AMPLIFICAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE REGIÕES POLIMÓRFICAS EM GENES. A presente invenção refere-se aos iniciadores ai igo nucleotideos de DNA sense e antisense, método de identificação e diferenciação e kit para amplificação e identificação de regiões polimórficas inseridas em genes de Saccharomyces cerevisae e suas regiões flanqueadoras visando o acompanhamento da comunidade de leveduras ao longo de processos fermentativos.BRPI1015987 (A2)C07H21/04C12Q1/68C12R1/865BR2010PI15987C07H21/04C12Q1/68C12R1/86