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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Desenvolvimento e caracterização de uma linhagem de Yarrowia lipolytica para o consumo de xilose através da expressão heteróloga do gene de xilose isomerase de Piromyces (Strain E2) : Development and characterization of an Yarrowia lipolytica strain for xylose consumption through heterologous expression of xylose isomerase gene from Piromyces (Strain E2)
Title Alternative: Development and characterization of an Yarrowia lipolytica strain for xylose consumption through heterologous expression of xylose isomerase gene from Piromyces (Strain E2)
Author: Paiva, Mateus da Rosa Nunes, 1992-
Advisor: Papes, Fabio, 1975-
Abstract: Resumo: Atualmente, tem-se interesse na manipulação do genoma de microorganismos para benefício do ser humano, especialmente para a produção de compostos de valor econômico. Além disso, processos para a substituição de produtos energéticos derivados do petróleo possuem grande importância. Sabe-se que alguns desses derivados podem ser substituídos por ácidos graxos obtidos de microorganismos acumuladores de lipídeos. A levedura Yarrowia lipolytica é capaz de produzir altos níveis de lipídeos, sendo considerada modelo em pesquisas com microorganismos oleogênicos, pois é de fácil cultivo, possui metabolismo de vias lipogênicas já descrito e é passível de manipulação genética. Via-de-regra, microorganismos com potencial de interesse comercial utilizam hexoses, como glicose e frutose, como fontes de carbono. No entanto, outra fonte de carbono que encontra grande interesse atual para processos bioquímicos industriais é a xilose, açúcar de cinco carbonos (pentose), por sua grande disponibilidade de obtenção a partir de material lignocelulósico, sendo, portanto, de baixo custo. Há microorganismos naturalmente capazes de consumir xilose, através de duas vias, a saber, a oxirredutiva, compartilhada por fungos, e a via da xilose isomerase, presente em bactérias. Saccharomyces cerevisiae jáfoi manipulada em ambas as vias, levando a um aumento significativo no consumo de xilose e melhoria de seu uso em vários processos industriais. O presente projeto propôs o desenvolvimento de linhagens de Y. lipolytica, uma levedura oleogênica, para que esta seja capaz de consumir xilose, obtendo transformantes contendo genes de xilose isomerase bacterianos. Nossos resultados preliminares apontam que esta modificação se mostrou capaz de levar à produção de óleos quando há consumo de xilose, com valores de consumo da pentose de até 90% do total presente no meio, apontando apossibilidade futurado uso destas leveduras em processos industriais para produção de óleos e derivados a partir de fonte de carbono do tipo lignocelulósico (principalmente pelos resultados de crescimento, consumo de xilose e glicose e produção de massa lipídica e massa seca). Outros dados indicam que o acúmulo absoluto de lipídeos em meio com 100x menos nitrogênio do que os tradiocionais, em massa seca, é tênue, com todas as linhagens obtidas acumulando de 10% a 30% de lipídeos, indicando que experimentos adicionais devem ser conduzidos para tornar essa espécie uma efetiva plataforma biotecnológica para a produção de oleoquímicos derivados de origem lignocelulósica

Abstract: The manipulation of genomes of microorganisms for human interests, especially for obtaining valuable compounds, is a very significant field. Therefore, processes for the substitution of petroleum-derived energetic products have fundamental relevance. It is known that some of these products can be substituted by fatty acids obtained from microorganisms that accumulate lipids. The yeast Yarrowia lipolytica can produce high levels of lipids, and it is the model species used in research focusing on oil-producing microorganisms, due to ease of growing and genetic manipulation. Usually, microorganisms of commercial interest use hexoses, such as glucose and fructose, as their energy sources; however, xylose, a five carbon monosaccharide, is a carbon substrate with great interest for industrial processes because it can be easily obtained from biomass-derived lignocellulosic material. The creation of microorganisms capable of consuming both hexoses and pentoses are the focus of many projects. There are microorganisms naturally capable of consuming xyloses through two distinct metabolic pathways: the oxi-reductive one, present in fungal species, and the xylose isomerase pathway, present in bacteria. Saccharomyces cerevisiae had been manipulated in both pathways, giving rise to strain with higher xylose consumption levels, improving its use in industrial processes. This project aim was the development of Y. lipolytica strains with increased xylose consumption capacity, through the generation of genetically modified strains developed by the insertion of bacterial xylose isomerase genes in their genome. At the end of this project, the genetic manipulations had been successful in the high lipid synthesis and accumulation from xylose, pointing towards a future where Yarrowia lipolytica could be used as a biotechnological platform for oleochemicals production from lignocellulosic substrate in an industrial scale (mainly because of the growth, xylose and glucose consumption levels and lipid and dry cell masses); in another side, some problematic results point towards new ways and experiments in need of making, so this yeast can finally be an effective microorganism for the production of oils and derivatives by using lignocellulosic carbon sources
Subject: Yarrowia lipolytica
Piromyces
Xilose
Xilose isomerase
Lipídeos
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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