Produção de ácido xilônico com linhagens recombinantes de Komagataella phaffii

Abstract

A biomassa lignocelulósica quando desconstruída libera principalmente hexoses e pentoses. As hexoses podem ser usadas para a produção de etanol enquanto que as pentoses podem ser usadas para a produção de ácidos orgânicos, agregando valor a toda a cadeia de produção de etanol. O ácido xilônico é um ácido orgânico que pode ser utilizado como substituto do ácido glucônico nas indústrias alimentícias, química, farmacêutica e de construção civil. Uma das maneiras de se produzir esse ácido é por rota microbiana usando a enzima xilose desidrogenase. Ele já foi produzido em linhagens recombinantes de Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae e Pichia kudriavzevii. A levedura Komagataella phaffii é bastante usada para modificações genéticas, por possuir diversas ferramentas que facilitam essas manipulações, e possui a capacidade de tolerar baixos pH. Nesse trabalho foram identificados novos genes que codificam para xilose desidrogenase (XDH) através de análises filogenéticas. Esses novos genes (denominados xylB-ap, xylB-bs, xylB-FM e xylB-hl) foram clonados sob controle do promotor constitutivo pGAP (gliceraldeído 3-P desidrogenase) e depois inseridos no genoma da levedura Komagataella phaffii. Linhagens recombinantes foram selecionadas a partir do perfil de produção de ácido xilônico para cada gene. As melhores linhagens obtidas, P1HL2 e P2BS6, foram caracterizadas em diferentes condições experimentais, incluindo variações nas condições de aeração e meios de cultura. A melhor produção ocorreu em biorreator, no modo batelada com meio FM22 suplementado com xilose 40g/L e glicerol 10 g/L. Para a linhagem P1HL2 a maior produção de ácido xilônico foi de 38,4 g/L com um rendimento de 0,98 g/g. Para a linhagem P2BS6 a maior produção de ácido xilônico foi de 36,2 g/L com um rendimento de 0,95 g/g. Também foi medida a capacidade das linhagens P1HL2 e P2BS6 de produzirem ácido xilônico usando hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar como meio de cultura. A linhagem P2BS6 foi capaz de produzir 11 g/L de ácido xilônico e teve um rendimento de 0,4 g/g, em frasco. Já a linhagem P1HL2 foi capaz de produzir 13,4 g/L de ácido xilônico e teve um rendimento de 0,5 g/g, em frasco e 19,3 g/L, de ácido xilônico, e obter um rendimento de 0,68 g/g em biorreator.