Engenharia metabólica para a produção de Etileno Glicol por Komagataella Phaffii a partir de hidrolisados de biomassa

Abstract

A mudança para uma economia circular é fundamental para abordar as crescentes ameaças ambientais e de saúde pública. Os carboidratos da biomassa vegetal representam uma fonte promissora de matéria-prima para bioprocessos, permitindo a produção sustentável de compostos químicos por meio de fontes renováveis. Com diversas aplicações industriais, o etileno glicol (EG), um composto orgânico de 2-carbonos, desempenha um papel fundamental como matéria-prima na fabricação de tereftalato de polietileno (PET), fluidos anticongelantes, solventes, polímeros e resinas. Em estudos anteriores, nosso grupo de pesquisa desenvolveu uma linhagem de levedura recombinante de K. phaffii capaz de produzir EG a partir de xilose por meio de uma nova rota biossintética baseada na via de Dahms. A via é composta pelas enzimas XDH (xilose desidrogenase), XD (xilonato desidratase), ALDO (dehidro-deoxi xilonato aldolase) e ALDR (aldeído redutase). Entretanto observou-se que essa linhagem também foi capaz de oxidar glicolaldeído à ácido glicólico (AG) por meio da atividade de aldeído desidrogenase (ALDH) endógena. Visando identificar ALDH(s) e ALDH(s) nativas da levedura, 6 genes putativos para ALDR e ALDH foram selecionados e usados para construção de módulos de deleção baseados na toxina mazF de Escherichia coli. Inicialmente, para gerar sequências flanqueadoras nos cassetes de deleção, fragmentos de 1.293 a 1.916 pb correspondentes aos genes alvos foram amplificados e clonados no vetor pGEM-T easy. Em seguida, cada plasmídeo foi digerido com enzimas de restrição específicas, e o cassete de deleção contendo 4.796 pb, foi inserido entre as sequências flanqueadoras do gene alvo. Foram construídos os plasmídeos pGem-ALD6_mazF, pGem-YDR541C_mazF, onde os últimos caracteres representam o gene alvo de K. phaffii. Posteriormente, os módulos foram liberados do vetor por digestão com notI, e usados para transformar a levedura. Após ciclos de transformação e confirmação, foi possível obter uma linhagem recombinante com a deleção do gene YDR541C. Análises em andamento estão sendo realizadas para confirmar o efeito da deleção na produção de EG e AG e no metabolismo da levedura. Paralelamente, uma série de fermentações em biorreator de bancada foi conduzida, explorando diferentes condições de pH e pO2 (pressão parcial de oxigênio) a fim de determinar as melhores condições para a produção de EG. Apesar de não ser possível determinar as condições ótimas de produção, obteve-se 47,5% de aumento de produção de EG em condição estabelecida nesse trabalho em comparação a anterior.