Influência da glicose na regulação do metabolismo de xilose em Spathaspora passalidarum

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Ribeiro, Lílian Emídio
• Orientador(a): Fietto, Luciano Gomes
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Programa de Pós-Graduação: Microbiologia Agrícola
• Área do conhecimento CNPq: Microbiologia Agrícola
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/31448; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2022.202

A levedura Spathaspora passalidarum possui grande potencial de converter glicose e xilose de materiais lignocelulósicos em bioetanol. No entanto, essa levedura utiliza esses açúcares de forma sequencial, sendo a glicose consumida preferencialmente em relação à xilose. O presente trabalho buscou identificar as principais formas que glicose interfere no metabolismo de xilose em S. passalidarum. Primeiramente foi avaliado a influência da glicose no consumo de xilose, produção de etanol, expressão de genes e atividade das enzimas chave para assimilação de xilose, em condições de aeração e de limitação de oxigênio. Os principais resultados obtidos mostram que a glicose inibe o consumo de xilose dessa levedura, independente da condição de oxigenação e da sua concentração extracelular. Os genes que codificam as enzimas xilose redutase (XR), xilose desidrogenase (XDH) e xiluloquinase (XK) foram menos expressos quando glicose estava presente no meio, indicando a ocorrência de repressão por glicose no metabolismo de xilose. Porém, testes de crescimento utilizando o análogo de glicose 2-deoxiglicose (2DG) revelaram a ausência de repressão catabólica, embora a 2DG atrase o consumo de xilose quando presente no meio. Assim, é possível que a interferência da glicose no metabolismo da xilose de S. passalidarum possa estar ocorrendo a nível de transporte. Para entender a influência da glicose no transporte de xilose primeiramente identificamos potenciais transportadores de glicose e xilose no genoma dessa levedura. O perfil de expressão dos genes que codificam os potenciais transportadores, sugere que essa levedura possui vias de detecção e regulação transcricional de transportadores de açúcares. Para caracterização funcional, quatro prováveis transportadores foram selecionados e expressos na linhagem de S. cerevisiae DGLK1. Essa linhagem possui a deleção dos principais transportadores de hexose (hxt1-hxt7 e gal2) e, portanto, somente será capaz de crescer em meio contendo glicose ou xilose como fonte de carbono, através da expressão de um transportador heterólogo. Apenas um dos transportadores testados foi capaz de restaurar o crescimento de S. cerevisiae DGLK1 em meio sólido com xilose ou glicose. A estrutura proteica deste alvo é característica de um transportador de açúcar e as análises de docking mostraram que a glicose tem maior afinidade de ligação a esse transportador, comparado à xilose e 2DG. Dessa forma, sugerimos que a glicose interfere no metabolismo de xilose através da inibição do transporte de xilose, por meio da competição pelo mesmo transportador. Além disso, a glicose controla, por mecanismos ainda desconhecidos, a expressão dos genes que codificam os transportadores de açúcares e os genes das principais enzimas do metabolismo da xilose. Assim, estes pontos de regulação precisam ser investigados e contornados para obter a máxima eficiência no consumo simultâneo destes açúcares por S. passalidarum. Palavras-chave: Spathaspora passalidarum. Cofermentação. Repressão por glicose