Engenharia metabólica para a produção de derivados de ácido xilônico em E. coli: desenvolvimento de uma plataforma biotecnológica renovável

Moutinho, Liza Fernandes

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/20684

Type:	Trabalho de conclusão de graduação
Title:	Engenharia metabólica para a produção de derivados de ácido xilônico em E. coli: desenvolvimento de uma plataforma biotecnológica renovável
Author(s)/Inventor(s):	Moutinho, Liza Fernandes
Advisor:	Coelho, Maria Alice Zarur
Co-advisor:	Dumaresq, Aline Silva Romão
Co-advisor:	Alexandrino, Paulo Moisés Raduan
Abstract:	Matérias-primas renováveis ainda são pouco utilizadas em processos industriais para produção de derivados químicos devido ao limitado desenvolvimento de tecnologia renovável, o que torna esses processos pouco competitivos com aqueles que utilizam matérias-primas de origem fóssil. Como uma forma de aumentar o rendimento dos processos, podem ser realizadas coproduções utilizando sistemas biológicos. Nesse contexto, o conceito de plataforma microbiana renovável surge como uma resposta para o desenvolvimento de processos versáteis e competitivos. A Engenharia Metabólica atua como uma forma de unir a utilização de resíduos da indústria de renováveis e realizar a predição do comportamento de maquinarias celulares. Nesse trabalho foi desenvolvida uma plataforma biotecnológica renovável a partir da xilose, a partir da qual foi realizada a análise in silico da produção do building block e de um de seus derivados. O micro-organismo escolhido para a modelagem foi a bactéria Escherichia coli e o modelo E. coli core foi adotado devido a sua simplicidade. Foi feita uma comparação de rendimentos e prospecção tecnológica e o ácido xilônico se mostrou o mais interessante building block entre as opções analisadas por possuir os maiores rendimentos e menor número de trabalhos publicados, mostrando potencial de desenvolvimento. A partir de uma análise conjunta das vias metabólicas para obtenção dos compostos e do mercado e aplicações dos mesmos, foram escolhidos como produtos principais para a plataforma: 1,4-butanodiol, 1,2,4-butanotriol, ácido glicólico, ácido lático, ácido málico, ácido succínico. A produção do ácido xilônico e do 1,2,4- butanotriol foram simuladas usando o software COBRApy com auxílio do método FBA (Análise de Balanço de Fluxos) resultando na identificação de vários pontos chave para análise: i) o transporte de xilose para o interior da célula, ii) o balanço redox e a atuação da enzima NAD transidrogenase em E. coli, iii) o fluxo de carbono a partir do substrato e iv) a respiração celular. Foram feitas propostas de coprodução dos derivados da plataforma que fechassem o balanço redox, resultando em três diferentes vias, todas incluindo o 1,4-butanodiol como coproduto já que a via para sua produção é a única da plataforma que consome cofatores. Sendo assim, o presente trabalho identificou o ácido xilônico como um building block interessante para melhor aproveitamento da xilose, além de ser proposta uma plataforma de produção de diversos produtos de interesse comercial. Foi possível também mapear diversos pontos chave a serem analisados nessa via metabólica para o desenvolvimento de uma plataforma otimizada, mostrando a viabilidade da análise por FBA e a importância da Engenharia Metabólica.
Keywords:	Engenharia metabólica Biotecnologia Bioprocessos Plataforma biotecnológica
Subject CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
Production unit:	Escola de Química
Publisher:	Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date:	Aug-2017
Publisher country:	Brasil
Language:	por
Right access:	Acesso Aberto
Appears in Collections:	Engenharia de Bioprocessos

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
LFMoutinho.pdf		586.07 kB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record Recommend this item View Statistics

Pantheon Institutional repository