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Type: TESE DIGITAL
Title: Análise comparativa do mecanismo de secreção de proteínas heterólogas em Aspergillus nidulans = Comparative analysis of the heterologous protein secretion in Aspergillus nidulans
Title Alternative: Comparative analysis of the heterologous protein secretion in Aspergillus nidulans
Author: Calzado, Felipe, 1991-
Advisor: Damásio, André Ricardo de Lima, 1983-
Abstract: Resumo: Como forma de diminuir o uso de energias de origem fóssil e aumentar a utilização de energias renováveis, há um grande incentivo mundial recente no desenvolvimento de biorrefinarias, o que envolve processos de conversão integrada de biomassa vegetal e equipamentos para produção de energia, combustíveis e produtos químicos renováveis. Nesta perspectiva o etanol de segunda geração obtido a partir da conversão de biomassa vegetal lignocelulósica em açúcares fermentáveis tem sido foco de muitas pesquisas atualmente a fim de viabilizar seu uso. No entanto, devido à natureza recalcitrante da biomassa lignocelulósica, o custo de processamento corrente na produção de biocombustíveis se torna um importante gargalo a ser superado. Uma das formas de superar este problema é melhorar a produção de enzimas necessárias na etapa de hidrólise enzimática da biomassa vegetal, um processo ainda hoje considerado muito caro. Os fungos filamentosos se destacam na produção e secreção de enzimas lignocelulolíticas de forma homóloga e heteróloga, entretanto pouco se sabe sobre a regulação dos mecanismos de secreção de proteínas nestes microrganismos. Pensando nisso, a utilização do fungo filamentoso modelo Aspergillus nidulans se torna um importante recurso de estudos por ser geneticamente bem caracterizado. Nosso objetivo neste trabalho foi realizar a análise comparativa dos mecanismos de secreção de diferentes proteínas heterólogas em A. nidulans a partir de dados de transcriptoma gerados pela técnica de RNA-seq (Next Generation RNA sequencing). Para monitorar o processo de secreção, adotamos 3 genes alvo: alfa-arabinofuranosidase GH51 (AbfA) e beta-glucosidase GH3 (BglC) de A. fumigatus, e mananase GH5 termofílica (1542) de Thermotoga petrophila. Estes genes foram transformados em A. nidulans, sendo que para AbfA atingiu-se altos níveis de secreção, diferente de BglC e 1542, onde os níveis de secreção foram mínimos. Com isso foram definidos perfis transcriptômicos dos genes relacionados a secreção de proteínas em A. nidulans, representando a resposta da super expressão de três genes heterólogos em diferentes tempos de indução. Em geral houveram processos biológicos super-regulados relacionados principalmente ao metabolismo, proteínas com função ligante, transporte e defesa celulares. Além disso, foram identificados 17 genes diferencialmente expressos envolvidos diretamente com a via de secreção de A. nidulans, representando importantes alvos para manipulação genética deste organismo. Este foi o primeiro estudo que descreve a resposta transcriptômica da secreção de proteínas heterólogas em A. nidulans, gerando uma nova perspectiva ao comparar três diferentes proteínas heterólogas com níveis crescentes de secreção

Abstract: As a way to reduce the use of fossil fuels and increase the use of renewable energies, there is a major recent worldwide incentive in the development of biorefineries, which involves integrated conversion processes of plant biomass and equipment for the production of energy, fuels and renewable chemicals. In this perspective, the second generation of ethanol obtained from the conversion of lignocellulosic biomass to fermentable sugars has been the focus of many currently researches in order to make its use feasible. However, due to the recalcitrant nature of lignocellulosic biomass, the current processing cost in the production of biofuels becomes an important bottleneck to be overcome. One of the ways to overcome this problem is to improve the production of enzymes required in the enzymatic hydrolysis of plant biomass, a process still considered very expensive nowadays. The filamentous fungi stand out in the production and secretion of lignocellulolytic enzymes in a homologous and heterologous way, however little is known about the regulation of the protein secretion mechanisms in these microorganisms. Considering this, the use of the filamentous fungus model Aspergillus nidulans becomes an important resource of studies to be well genetically characterized. Our objective in this work was to perform a comparative analysis of the mechanisms of secretion of different heterologous proteins in A. nidulans through transcriptome data analysis using RNA-seq technique (Next Generation RNA sequencing). To monitor the secretion process, we adopted 3 target genes: alfa-arabinofuranosidase GH51 (AbfA) and beta-glucosidase GH3 (BglC) from A. fumigatus, and thermophilic mannanase GH5 (1542) from Thermotoga petrophila. These genes were transformed into A. nidulans, and for AbfA high secretion levels were reached, different from BglC and 1542, where secretion levels were minimal. Thereby, transcriptomic profiles of the genes related to protein secretion were defined in A. nidulans, representing the super expression response of three heterologous genes at different induction times. In general there were overrepresented biological processes related mainly to metabolism, protein with binding function, cellular transport and defense. In addition, 17 differentially expressed genes directly involved with the A. nidulans secretion pathway were identified, representing important targets for the genetic manipulation of this organism. This was the first study to describe the transcriptomic response of heterologous protein secretion in A. nidulans, generating a new perspective when comparing three different heterologous proteins with increasing levels of secretion
Subject: Aspergillus
RNA-seq
Expressão heteróloga
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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