PPBIOTEC - Programa de Pós-graduação em Biotecnologia
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Item Análises genômicas para otimização da produção de compostos aromatizantes por estirpe de Saccharomyces cerevisiae isolada de produção de cachaça.(2018) Araújo, Thalita Macedo; Brandão, Rogélio Lopes; Diniz, Raphael Hermano Santos; Mendes, Tiago Antônio de Oliveira; Borges, William de Castro; Fietto, Luciano Gomes; Brandão, Rogélio Lopes; Andrade, Milton Hércules Guerra deA qualidade das bebidas alcoólicas está intimamente relacionada à presença de concentrações equilibradas de compostos voláteis, subprodutos do processo de fermentação alcoólica e altamente influenciados pela linhagem da levedura utilizada de tal modo que a compreensão das bases moleculares da produção de compostos desejáveis represente a possibilidade do incremento da qualidade de bebidas fermentadas visando a agregação de valor ao produto final. O presente trabalho tem como objetivo realizar uma análise de características genéticas e fisiológicas das leveduras isoladas da produção de cachaça com potencial para aplicação na produção de outras bebidas alcoólicas. Desse modo, 118 linhagens da coleção LBCM foram avaliadas quanto a capacidade de metabolização de maltose, produção de baixas concentrações de sulfeto de hidrogênio, capacidade de transporte de maltotriose e capacidade de produção de compostos voláteis. A despeito de sua origem comum, as leveduras avaliadas apresentaram diferenças significativas em sua fisiologia. Algumas dessas leveduras apresentam potencial biológico para aplicação na produção de outras bebidas, como, por exemplo, cerveja. A linhagem LBCM1073 foi selecionada dentre as demais por ser heterotálica e pela sua capacidade de produção de acetato de isoamila, um éster altamente desejável em diversas bebidas alcoólicas. Após sequenciamento genômico dessa levedura, com cobertura de 263 vezes e a predição de 5686 genes, análises de genômica comparativa revelaram que a linhagem LBCM1073 apresenta um conjunto de 24 genes ausentes na linhagem laboratorial S. cerevisiae S288c. Alguns desses genes apresentam similaridade com S. bayanus e Lachancea sp. Um total de 64,15% dos genes da linhagem LBCM1073 apresenta ortólogos com genes de 40 ascomicetos avaliados. Dentre as vias já mencionadas na literatura como relacionadas à produção de compostos voláteis, a via de sinalização mTOR e a glicólise, são as que apresentaram maior percentual de genes ortólogos, justificado pela ampla distribuição dessas duas vias dentre os organismos utilizados para análise. Ao serem comparadas as sequências de aminoácidos de 34 enzimas,relacionadas à produção de compostos responsáveis por aromas, 13 foram idênticas entre LBCM1073 e S. cerevisiae S288c. Para as demais, as proteínas codificadas por LEU4, PMA1, RSP5, TOR1 e FAS2 não apresentaram as substituições descritas na literatura como relacionadas à maior produção de compostos on flavour. Em conjunto, esses dados mostram que LBCM1073 e S. cerevisiae S288c apresentam diversas distinções a nível genômico. Uma metodologia capaz de contribuir para melhor elucidar essas diferenças em relação à produção de compostos secundários à fermentação é a técnica de BSA (Bulked Segregants Analisys) ou análise de agrupamentos de segregantes. As análises fenotípicas de segregantes obtidos do cruzamento entre LBCM1073 e S. cerevisiae S288c revelou uma discreta relação direta entre a capacidade de conversão de álcool isoamílico em acetato de isoamila e o crescimento na presença de TFL 0,5 mM. Além disso, os segregantes já obtidos e avaliados poderão ser empregados na análise de QTLs envolvidos na produção de acetato de isoamila.Item Efeito da adição do soro de leite na sacarificação enzimática do bagaço de cana-de-açúcar.(2018) Souza, Maria Isabella Petra; Guimarães, Valéria Monteze; Ázar, Rafaela Inês de Souza Ladeira; Guimarães, Valéria Monteze; Eller, Monique Renon; Rezende, Sebastião Tavares deO bagaço de cana-de-açúcar é um material lignocelulósico abundante, renovável, de baixo custo e prontamente disponível para utilização na produção de químicos e produtos agroindustriais, como o etanol de segunda geração. A aplicação do bagaço de cana-de-açúcar para a produção de bioetanol é influenciada por suas características estruturais e de composição química. A lignina, um dos principais componentes desta biomassa, é determinante para a recalcitrância da matéria-prima, promove a adsorção não produtiva das enzimas celulolíticas, que afeta negativamente a hidrólise enzimática do substrato. A fim de minimizar a adsorção das enzimas na estrutura lignocelulósica pode-se utilizar surfactantes ou proteínas não catalíticas que interagem com a lignina residual da biomassa, bloqueando seus possíveis sítios de interação com as enzimas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adsorção de proteínas não catalíticas na lignina durante a sacarificação do bagaço de cana. O bagaço de cana-de-açúcar explodido a vapor foi submetido à hidrólise utilizando o coquetel enzimático formado pela mistura dos extratos brutos dos fungos Chrysoporthe cubensis e Penicillium pinophilum durante 72 h, a 50 °C, na presença das proteínas não catalíticas presentes no soro de leite e a soro albumina bovina (BSA). A liberação de glicose e xilose foi quantificada por HPLC. O uso do BSA e do soro de leite precipitado ou in natura na concentração de 107 mg/g de lignina, promoveu aumento de 30, 26 e 53% na liberação de glicose, respectivamente. Na presença das proteínas não catalíticas, a concentração de proteínas e atividade enzimática no sobrenadante foi maior em relação ao experimento controle realizado na ausência de BSA e do soro de leite, sugerindo que as enzimas foram menos adsorvidas e mais ativas. Foi observado um aumento de aproximadamente 100% na termoestabilidade de xilanase nas 4 primeiras horas de incubação na presença do soro in natura e do BSA, e na presença do soro de leite precipitado, a xilanase manteve 70% de atividade durante as 72h de incubação. Estes resultados indicam que a adição das proteínas não catalíticas melhoram os rendimentos de hidrólise devido ao provável bloqueio da lignina e consequente diminuição da adsorção de enzimas na biomassa. Sendo o soro de leite uma alternativa econômica e tecnicamente viável para aumento da eficiência do coquetel enzimático dos fungos Chrysoporthe cubensis:Penicillium pinophilum.Item Diversidade e bioprospecção de fungos presentes em solos antárticos.(2017) Gomes, Eldon Carlos Queres; Rosa, Luiz Henrique; Godinho, Valéria Martins; Rosa, Luiz Henrique; Gonçalves, Vivian Nicolau; Silva, Silvana de QueirozA complexidade do ambiente antártico, associado as condições ambientais extremas como alta incidência de radiação ultravioleta, extremos de temperatura, fortes ventos, baixa disponibilidade de água e nutrientes, tornam a Antártica um laboratório de campo para o estudo de comunidades microbianas. Neste trabalho, relatamos a diversidade de fungos presentes em diferentes solos amostrados em quatro ilhas da Antártica. Foram obtidos 218 isolados fúngicos (203 fungos filamentosos e 15 leveduras), os quais foram identificados por meio de técnicas de biologia molecular em táxons pertencentes aos filos Zygomycota, Ascomycota e Basidiomycota. Os gêneros Mortierella, Antarctomyces e Penicillium foram os que alcançaram as maiores densidades em UFC g-1. Pseudogymnoascus destructans, Pseudogymnoascus verrucosus, Penicillium tardochrysogenum, Goffeauzyma gilvescens e Mortierella sp. foram as espécies mais abundantes. Os solos antárticos apresentaram uma comunidade de fungos moderada em termos de diversidade (Fisher-α), riqueza (Margalef) e dominância (Simpson) das espécies. Sete isolados se destacaram em termos de bioatividade (cinco P. destructans, um M. parvispora e um P. chrysogenum) e foram capazes de inibir seletivamente formas amastigotas intracelulares de Trypanosoma cruzi com valores percentuais próximos ao da droga controle. O melhor resultado foi para o extrato de P. chrysogenum UFMGCB 10240, o qual apresentou o maior índice de seletividade e a melhor concentração inibitória a 50% (IC50) frente ao parasito. Dezoito extratos fúngicos apresentaram atividade herbicida, dos quais sete isolados (cinco de P. destructans e dois de P. tardochrysogenum) apresentaram os resultados mais siginificativos quanto a inibição das sementes de Allium schoenoprasum; frente a Lactuca sativa, os resultados mais significativos foram de um extrato de P. destructans e um de Mortierella sp. Na amostra de solo da Ilha Nelson foi detectada a presença da levedura Saccharomyces cerevisiae, resultado este que representa um importante achado, pois a distribuição geográfica desta levedura até o momento não incluia a Antártica. Os isolados antárticos de Saccharomyces cerevisiae podem representar candidatos para utilização de processos de fermentação em baixas temperaturas, pois foram obtidas de uma região constantemente fria do planeta. Os resultados deste trabalho indicam que os solos da Península Antártica abrigam espécies de fungos cosmopolitas adaptadas ao frio, endêmicas e táxons específicos com capacidade de produção de substâncias bioativas contra doenças tropicais negligenciadas e propriedades herbicidas para uso na agricultura.Item Identificação de um gene, provavelmente envolvido no transporte ativo de glicerol em Wickerhamomyces anomalus (Pichia anomala).(2015) Gomes, Lorena Soares; Brandão, Rogélio Lopes; Teixeira, Janaina Aparecida; Castro, Ieso de Miranda; Nicoli, Jacques RobertExistem micro-organismos capazes de utilizar o glicerol como fonte de carbono e energia, sendo assim, bastante atrativos como bioconversores do glicerol bruto gerado a partir da produção de biodiesel. Em Saccharomyces cerevisiaea via de metabolização do glicerol é bem definida, em que um sistema simporte de prótons, codificado pelo gene STL1, é preferencialmente utilizado na captação do glicerol quando fontes fermentáveis de carbono não estão presentes. O presente trabalho objetivou identificar o gene STL1 que codifica um provável transportador de glicerol em Wickerhamomyces anomalus LBCM105, cujo o genoma ainda não se encontra disponível em banco de dados. O gene identificado apresentou 1443 pb e 480 aminoácidos. A análise in sílico comparativa da região promotora identificou fatores de transcrição putativos associados à regulação de STL1 de W. anomalus LBCM105 e S. cerevisiae, sugerindo uma notável distinção entre os elementos putativos de ambos. A análise da arvore filogenética, construída a partir das sequências de proteínas Stl1 de diferentes leveduras, evidenciou uma maior similaridade entre o transportador putativo de W. anomalus LBCM105 e W. ciferrii, e uma maior distância em relação a S. cerevisiae. Após caracterização do gene STL1 de W. anomalus LBCM105, foram realizados análises da expressão gênica deste em condições de cultivo contendo glicose ou glicerol, como fonte de carbono. O gene STL1 apresentou uma expressão 23,76 vezes maior em glicerol em relação à condição de meio contendo glicose. A avaliação do transporte de glicerol pela W. anomalus LBCM105 evidenciou um transporte ativo em condições de cultivo contendo glicose ou glicerol, no entanto, Stl1p foi induzida em presença de glicerol. Os resultados apresentaram dados relevantes quanto à possível identificação do transportador de glicerol em W. anomalus LBCM105, evidenciando um potencial significativo na aplicação biotecnológica quanto ao consumo de glicerol bruto, resíduo da indústria de biodiesel, uma vez que demonstrou ser bastante eficiente na captação de glicerol.