Orientadores: Telma Teixeira Franco, Ana Carolina Deckmann

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: A crise energética mundial aliada aos problemas ambientais tem despertado grande preocupação mundial, aumentando assim a busca por combustíveis mais "limpos" que possam substituir os já existentes. Dentre estes substitutos podemos destacar os chamados biocombustíveis, como o etanol e o...

Resumo: A crise energética mundial aliada aos problemas ambientais tem despertado grande preocupação mundial, aumentando assim a busca por combustíveis mais "limpos" que possam substituir os já existentes. Dentre estes substitutos podemos destacar os chamados biocombustíveis, como o etanol e o biodiesel. No caso da produção de biodiesel, diversas fontes de lipídios são consideradas, incluindo óleos vegetais, gorduras animais e óleos reciclados. O uso de microrganismos oleaginosos foi apresentado como uma fonte alternativa de óleos e gorduras de baixo custo (Meng et al., 2009). O óleo produzido por microrganismos pode ter como substrato qualquer fonte de carbono, incluindo bagaços e resíduos agrícolas em geral, evitando tanto a competição por áreas de plantio como agregando valor a dejetos de outros setores agrícolas. A esta abordagem dá-se o nome de "biocombustíveis de segunda geração". Neste contexto, as leveduras surgem como fortes candidatas à produção de biodiesel, uma vez que diversas ferramentas de cultivo e manipulação já foram implantadas especialmente para o uso de leveduras em processos industriais e biotecnológicos. Entretanto, nem todas as espécies de leveduras são adequadas para a produção de óleo, uma vez que a capacidade de acumular grandes quantidades de lipídeos varia significativamente entre as espécies. As leveduras do gênero Saccharomyces, por exemplo, apresentam de 8-15 de lipídeos totais em relação à massa seca. Outras, como as espécies Rhodotorula graminis, Rhodotorula gracilis e Lipomyces starkeyi, apresentam cerca de 30%, 60% e 65% de lipídeos totais, respectivamente. Entretanto, o emprego de microrganismos selvagens (i.e., não domesticados) limita o controle dos parâmetros que afetam o processo produtivo, uma vez que as bioconversões de interesse dependem de ajustes metabólicos desconhecidos, e a falta de conhecimento genético destes microrganismos dificulta a aplicação de técnicas de manipulação genética. Assim, o presente estudo teve como objetivo "domesticar" a linhagem DSM70826 da levedura Lipomyces starkeyi tornando-a de fácil manipulação genética e tornando-a uma plataforma para posterior introdução de características que possam melhorar o seu desempenho quanto ao acúmulo de lipídeos para produção de biodiesel. Uma vez que foi realizado o sequenciamento do genoma desta levedura durante trabalho anterior conduzido em nosso laboratório, também objetivamos utilizar este banco de dados para identificar e estudar alguns genes considerados relevantes aos processos fermentativos de xilose e também ao acúmulo de lipídeos, auxiliando a elucidar as principais rotas metabólicas envolvidas nestes processos

Abstract: The global energy crisis combined with environmental problems has aroused great worldwide concern, increasing the search for "cleaner" fuels that can replace existing ones. Among these substitutes the so-called biofuels, such as ethanol and biodiesel can be highlighted. In the case of...

Abstract: The global energy crisis combined with environmental problems has aroused great worldwide concern, increasing the search for "cleaner" fuels that can replace existing ones. Among these substitutes the so-called biofuels, such as ethanol and biodiesel can be highlighted. In the case of biodiesel, different fat sources are considered, including vegetable oils, animal fats and recycled oils. The use of oleaginous microorganisms was presented as an alternative source of low cost oils and fat (Meng et al., 2009). The oil produced by microorganisms can use any substrate as carbon source, including bagasse and agricultural waste in general, avoiding the competition for growing areas and adding value to waste of other agricultural sectors. This approach is called "second generation biofuels". In this context, yeasts appear as strong candidates for biodiesel production, since many manipulation and cultivation tools have been implemented especially for the use of yeast in industrial and biotechnological processes. However, not all species of yeasts are suitable for the production of oil, since the ability to accumulate large amounts of lipids varies significantly between species. Yeasts of the genus Saccharomyces, for example, show 8-15% of total lipids in the dry mass. Others, such as the species Rhodotorula graminis, Rhodotorula gracilis and Lipomyces starkeyi, have about 30 %, 60% and 65% of total lipids, respectively. However, the use of wild microorganisms (i.e., non-domesticated) limits the control parameters that affect the production process, since bioconversions of interest depend of unknown metabolic adjustments, and lack of genetic knowledge of these microorganisms hinders the application of genetic manipulation techniques. Therefore, the present study aimed to "domesticate" the yeast strain Lipomyces starkeyi DSM70826 making it easy genetic manipulation and making it a platform for subsequent introduction of features that can improve your performance on lipid accumulation for production of biodiesel. Since the genome sequencing of this yeast was performed during previous work conducted in our laboratory, we also aim to use this database to identify and study some genes considered relevant to xylose fermentation processes and also to lipid accumulation, helping to elucidate the main metabolic pathways involved in these processes