Banca de DEFESA: Thályta Fraga Pacheco

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : Thályta Fraga Pacheco
DATA : 23/01/2026
HORA: 09:00
LOCAL: Videoconferência
TÍTULO:

Desenvolvimento de Bioprocessos para a Produção de Etilenoglicol e 1,2,4-Butanotriol por Komagataella phaffii

PALAVRAS-CHAVES:

Modelagem e otimização de processos; Formulação de meios de cultivo; Parâmetros fermentativos; Fluxo metabólico; Cinética microbiana; Análise termodinâmica; Modelagem de bioprocessos

PÁGINAS: 20
RESUMO:

A adoção de tecnologias de base renovável tem se tornado cada vez mais urgente diante dos efeitos das mudanças climáticas e dos impactos ambientais associados ao uso intensivo de recursos fósseis. Em resposta a esses desafios, cresce o interesse por soluções biotecnológicas como alternativas sustentáveis às rotas petroquímicas tradicionais, com potencial para reduzir emissões, valorizar subprodutos agroindustriais e diversificar a matriz produtiva. Nesse contexto, este trabalho consolidou estratégias para o desenvolvimento sistemático de bioprocessos, empregando duas linhagens engenheiradas da levedura Komagataella phaffii, produtoras de etilenoglicol (EG) e de 1,2,4-butanotriol (BTO), como modelos de estudo. A abordagem adotada combinou engenharia da linhagem, formulação de meios de cultivo, definição de parâmetros operacionais, análises metabólicas, cinéticas e termodinâmicas, modelagem matemática e experimentos em redução de escala, permitindo integrar resultados provenientes de diferentes perspectivas experimentais e computacionais. A avaliação da disponibilidade de oxigênio demonstrou que condições limitantes favorecem a produção de etilenoglicol e que ajustes na taxa de transferência de oxigênio podem maximizar sua formação. O modelo de compartimentos desenvolvido para um reator industrial de coluna de bolhas permitiu identificar gradientes críticos, caracterizar mecanismos limitantes e definir faixas operacionais adequadas para aplicações industriais. Experimentos de redução de escala reproduziram essas heterogeneidades, avaliando a sensibilidade da levedura às flutuações nos níveis de oxigênio e confirmando seu impacto na seletividade e no desempenho do processo. A otimização sistemática de meios de cultivo resultou na seleção e no refinamento de formulações mais eficazes, com aumentos de até 54% na produção de etilenoglicol e expressiva simplificação da composição química. A investigação de parâmetros operacionais, como as concentrações e as proporções entre os substratos, a densidade celular e o pH, permitiu identificar condições mais favoráveis à maximização da produção. Os ajustes cinéticos descreveram com precisão a coassimilação de glicose e xilose e fundamentaram o desenvolvimento de um modelo dinâmico de batelada alimentada. Esse modelo definiu estratégias de alimentação que resultaram, experimentalmente, no maior título de etilenoglicol obtido para a linhagem, de 13,5 g/L, correspondente a aproximadamente 42% da conversão teórica, mantendo a produtividade e os rendimentos previamente observados. Os resultados alcançados indicam a existência de restrições intrínsecas à via metabólica heteróloga, que limitam o aumento da conversão e da produtividade do processo. A combinação de análises de fluxo, termodinâmica e cinética permitiu identificar os principais pontos restritivos da via metabólica, em especial as enzimas xilonato desidratase e aldolase, cuja baixa eficiência catalítica e elevada demanda proteica impõem limitações ao desempenho global da via. No caso do 1,2,4-butanotriol, a avaliação dos efeitos da disponibilidade de oxigênio, do pH e da concentração celular inicial permitiu identificar a combinação de parâmetros mais favorável à maximização da produção. Sob essas condições otimizadas, a linhagem apresentou um aumento de 147% na concentração obtida em comparação à configuração inicial, atingindo 1,3 g/L. Este trabalho estabelece uma estrutura metodológica aplicável a diferentes bioprocessos, independentemente do produto de interesse ou do microrganismo utilizado. O alcance de níveis de desempenho compatíveis com operações em grande escala depende da integração entre engenharia de processos e engenharia metabólica, que devem atuar de forma complementar e interdependente para superar limitações fisiológicas, explorar o potencial das vias sintéticas e viabilizar a produção biotecnológica em escala industrial.

MEMBROS DA BANCA:
Externa à Instituição - Léia Cecília de Lima Fávaro - EMBRAPA
Externo à Instituição - DIEGO ANDRADE LEMOS - UFSCAR
Interna - 3333449 - JANICE LISBOA DE MARCO
Presidente - ***.794.351-** - JOÃO RICARDO MOREIRA DE ALMEIDA - EMBRAPA
Externo à Instituição - WILSON GALVAO DE MORAIS JUNIOR - UVa