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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Development of a (hemi)cellulases production process under industrially relevant conditions from a Trichoderma reesei strain : Desenvolvimento de um processo de produção de (hemi)celulases em condições industrialmente relevantes a partir de uma cepa de Trichoderma reesei
Title Alternative: Desenvolvimento de um processo de produção de (hemi)celulases em condições industrialmente relevantes a partir de uma cepa de Trichoderma reesei
Author: Fonseca, Lucas Miranda, 1986-
Advisor: Murakami, Mário Tyago, 1981-
Abstract: Resumo: Uma das principais barreiras para a produção em escala industrial de celulases é o alto custo do substrato utilizado para induzir a expressão da enzima e o baixo rendimento da proteína obtida após a etapa de fermentação. Aqui, descrevemos o desenvolvimento de um processo customizado baseado em subprodutos agroindustriais usando a cepa Br_TrR03 desenvolvida a partir do RUT-C30 contendo as seguintes modificações genéticas; (i) gene de ?-glicosidase cel3a de Talaromyces emersonii sob controle do promotor de xilanase 1 (xyn1) inserido no locus do gene que codifica a protease de subtilisina slp1, (ii) gene ace1 substituído por um alelo xyr1 mutado (V821F) conduzido pelo promotor constitutivo piruvato descarboxilase 1 (pdc1) (iii) gene suc1 que codifica invertase de Aspergillus niger flanqueado por suas sequências regulatórias nativas inseridas no genoma do gene pep1. Utilizando bioprocesso à base de melaço de cana-de-açúcar, foi produzido um título de proteína extracelular de 80,6 g L-1 (0,24 g L-1 h-1), o que representa o maior valor experimentalmente obtido até o momento a partir de uma cepa de Trichoderma reesei. O coquetel enzimático produzido exibiu níveis aumentados tanto de atividades de celulase quanto hemicelulase, com aumentos particularmente maiores sendo observados para as atividades específicas de ?-glicosidase (72 vezes) e xilanase (42 vezes) em comparação com RUT-C30. Notavelmente, também exibiu uma eficiência de sacarificação semelhante à de uma preparação de celulase disponível comercialmente na desconstrução da palha de cana pré-tratada industrialmente. Além disso, a mesma quantidade de açúcares foi obtida quando todo o caldo foi utilizado para substituir o sobrenadante na hidrólise. Este trabalho demonstra as etapas racionais para o desenvolvimento de um bioprocesso industrialmente relevante, abrindo novas perspectivas para a pesquisa com Trichoderma na produção de enzimas

Abstract: One of the main barriers for the industrial-scale production of cellulases is the high substrate costs used for induce enzyme expression and low yield of protein obtain after the fermentation step. Herein, we describe the development of a customized process based on agroindustrial by-products using the Br_TrR03 strain engineered from RUT-C30 which contains the following modifications; (i) ?-glucosidase-encoding gene cel3a from Talaromyces emersonii under the control of the xylanase 1 (xyn1) promoter inserted in the locus of the subtilisin protease-encoding gene slp1, (ii) ace1 gene replaced by a mutated xyr1 allele (V821F) driven by the pyruvate decarboxylase 1 (pdc1) constitutive promoter, (iii) invertase-encoding gene suc1 from Aspergillus niger flanked by its native regulatory sequences inserted in the genome of the pep1 gene. Using sugarcane molasses-based bioprocess an extracellular protein titer of 80.6 g L-1 (0.24 g L-1 h-1) was obtained, which is the highest experimentally supported titer so far reported for Trichoderma reesei. The produced enzyme cocktail displayed increased levels of cellulase and hemicellulase activities, with particularly large increments being observed for the specific activities of ?-glucosidase (72-fold) and xylanase (42-fold) compared to RUT-C30. Notably, it also exhibited a saccharification efficiency similar to that of a commercially available cellulase preparation in the deconstruction of industrially pretreated sugarcane straw. Besides, the same amount of sugars was obtained when the whole broth was used to replace the supernatant in the hydrolysis. This work demonstrates the rational steps for the development of an industrially relevant bioprocess, paving new perspectives for Trichoderma research on enzyme production
Subject: Trichoderma reesei
Desenvolvimento de bioprocesso
Produção de celulases
Hidrólise enzimática
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: FONSECA, Lucas Miranda. Development of a (hemi)cellulases production process under industrially relevant conditions from a Trichoderma reesei strain: Desenvolvimento de um processo de produção de (hemi)celulases em condições industrialmente relevantes a partir de uma cepa de Trichoderma reesei. 2021. 1 recurso online (69 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP.
Date Issue: 2021
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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