Modificações genéticas em Clostridium acetobutylicum visando o aumento da produção de álcoois

Abstract

Fontes limitadas de combustíveis fósseis, instabilidade no preço do petróleo e a necessidade de reduzir as emissões de dióxido de carbono na atmosfera estimulam a necessidade de se explorar novas tecnologias na produção de combustíveis líquidos usando matéria-prima renovável. Entre os biocombustíveis produzidos atualmente o butanol (1-butanol, n-butanol), desperta particular interesse, devido a características energéticas que o tornam um combustível promissor para motores de combustão. A biossíntese desse álcool está presente no gênero Clostridium, cujo metabolismo fermentativo é capaz de produzir acetona, butanol e etanol. Entretanto, a engenharia metabólica desses micro-organismos para produção de bioálcool é particularmente difícil de ser realizada, uma vez que as vias fermentativas são bastante ramificadas e possuem sistema de restrição diferenciado. O objetivo desse trabalho foi desenvolver um bioprocesso envolvendo modificações genéticas em cepas de C. acetobutylicum para o aumento da produção de álcoois. Para suplantar o sistema de restrição, linhagens de E. coli contendo o plasmídeo com o gene da metiltranferase otimizado (φ3TIm) foram utilizadas para metilação no DNA. A otimização da produção de álcoois foi realizada através do nocaute dos genes associados à formação de ácidos acético e butírico (pta e buk), assim como a expressão da álcool desidrogenase secundária de C. beijerinckii na linhagem resultante. Os resultados mostram que o DNA metilado em E. coli é resistente a ação da enzima de restrição Cac284I do C. acetobutylicum. Os genes pta e buk foram deletados e a produção de ácidos foi consideravelmente diminuída. O aumento da produção de butanol e etanol foi vista na cepa A1(Δpta), porém a cepa AB1 (ΔptaΔbuk) manteve os níveis produção butanol e de etanol semelhantes aos da cepa selvagem. Não houve produção de isopropanol em nenhum dos mutantes após a transformação com vetor epissomal. Esta proposta é uma das primeiras inciativas do país voltadas para a manipulação genética de clostrídios para a produção de biocombustíveis, os ganhos em termos de conhecimento serão bastante amplos e poderá servir como base para inúmeros desenvolvimentos futuros.