Engenharia metabólica de Komagataella phaffii para produção de ácido glicólico a partir de biomassa lignocelulósica
Ácido glicólico; Fermentação; Komagataella phaffii; Pichia pastoris; Engenharia metabólica
O ácido glicólico (AG) é um ácido orgânico de dois carbonos produzido pela indústria petroquímica e largamente comercializado como cosmético para esfoliação da pele e rejuvenescimento. Além disso, é empregado na indústria têxtil para curtir e pigmentar tecidos, na indústria alimentícia como conservante e acidulante, e na fabricação de polímeros de relevância médica, como o poli(ácido glicólico) e o poli(ácido lático-co-ácido glicólico). Atualmente, a produção do AG se dá por via química a partir de derivados do petróleo, o que gera impactos negativos ao meio ambiente e ao ser humano. Dessa maneira, o uso de biomassa lignocelulósica como substrato para a produção de AG em processos biológicos se apresenta como alternativa sustentável à rota química. Nesse contexto, foi construída pelo nosso grupo de pesquisa uma linhagem de K. phaffii com capacidade de conversão de xilose a etilenoglicol (EG) e a AG por meio da introdução da via heteróloga de Dahms. Na levedura recombinante, foi constatado que a última etapa da via sintética, a conversão de glicolaldeído a AG ou EG, era realizada respectivamente por aldeído redutases (ALDR) e aldeído desidrogenases (ALDH) nativas da levedura. Dessa forma, este trabalho tem por objetivo a otimização do processo de produção de AG por meio da caracterização dos genes envolvidos na última etapa da via, que poderão ser deletados e superexpressos, de acordo com sua função, na levedura que expressa a via de Dahms para obter maior produção de AG. Para isso, cinco genes putativos de ALDR’s e ALDH’s foram selecionados com base na similaridade de sequência a genes de referência para serem avaliados quanto à sua atividade sobre glicoaldeído. Foram construídos cassetes de deleção para três desses genes. Além disso, para a otimização dos parâmetros do processo de produção de AG, a linhagem de K. phaffii que expressa a via completa de produção de EG e AG foi cultivada em biorreator em diferentes condições de pH e DO (oxigênio dissolvido), de acordo com um delineamento central composto rotacional (DCCR). A partir do DCCR, foi possível determinar que existe influência do pH e do DO para a produção de AG pela K. phaffii engenheirada. Por fim, a levedura engenheirada foi cultivada em biorreator com hidrolisado de biomassa como meio de alimentação para validar a produção de AG a partir dessa fonte de carbono.