Caracterização de elementos promotores responsivos ao auto-indutor de quorum sensing (QS) tipo 2 (AI-2) em Zymomonas mobilis

Nome do Pesquisador: Luiz Roberto Nunes

Agência de fomento: FAPESP

Vigência: 10/2017 à 09/2019

Pesquisadores Alunos da UFABC:
Vinicius Manganaro Farnezio (aluno de IC)

Pesquisadores Externos:
Dr. Adrian R. Walmsley (docente da Durham University - UK)
Dr. Ivarne Luís dos Santos Tersariol (docente da UNIFESP)
Dra. Daniela Leite Jabes (docente da UMC)
Dr.a Regina Lúcia Batista da Costa de Oliveira (Docente da UMC)

Outros Colaboradores:
Dr.a Valquíria Campos Alencar (Pós-Doc PNPD - CAPES)
Dr. Fretz Sievers Júnior (Pós-Doc, voluntário)
Fabiano Bezerra Menegidio (Estudante de Doutorado na UMC)
Renata Ozelami Vilas Boas (Estudante de Mestrado na UMC)
Juliana de Fátima dos Santos Silva (aluna de IC na UMC)

Resumo: A bactéria Gram-negativa Zymomonas mobilis apresenta diversas características que a tornam atrativa para a produção industrial de diferentes bioprodutos, incluindo o bioetanol. Por exemplo, Z. mobilis pode ser cultivada tanto em condições aeróbicas como anaeróbicas, é capaz de converter glicose a etanol com uma eficiência ainda maior do que a própria Saccharomyces cerevisiae e tolera maiores concentrações deste álcool durante o processo de fermentação. Além disso, técnicas de manipulação genética foram desenvolvidas para esta bactéria, que vem sendo modificada geneticamente e/ou adaptada para produzir diversos produtos de alto valor agregado (como levano, sorbitol, lactato, polihidroxibutirato e 2,3-butanodiol, entre outros), além de incorporar fontes alternativas de carbono às suas vias metabólicas, como as pentoses xilose e arabinose. Dessa forma, Z. mobilis vem sendo vista como um microrganismo de grande potencial para a indústria de bioconversão e um melhor entendimento acerca dos mecanismos por ela utilizados para o controle de sua expressão gênica pode auxiliar no desenvolvimento de novas linhagens geneticamente manipuladas, com elevada capacidade de produção industrial. Nesse sentido, foi demonstrado recentemente que Z. mobilis é capaz de responder ao indutor de quorum sensing (QS) do tipo 2 (denominado auto-indutor 2, ou AI-2). O AI-2 é uma das moléculas utilizadas por bactérias para controlar o processo de QS, responsável por avaliar a densidade populacional do meio e sincronizar seu comportamento em escala comunitária. A ativação da resposta QS leva à diminuição no ritmo de crescimento celular, ao mesmo tempo em que ativa a expressão de genes envolvidos com uma série de atividades alternativas. Nesse sentido, se genes de interesse industrial forem incorporados ao genoma de Z. mobilis, sob o controle de promotores responsivos a AI-2, seria possível induzir sua expressão de maneira controlada, através da adição deste sinalizador às culturas, já que Z. mobilis, embora sensível a AI-2, não é capaz de sintetizá-lo. Dessa forma, o projeto aqui proposto tem por objetivo caracterizar a resposta de Z. mobilis ao sinalizador de QS AI-2, identificando os genes/operons que têm sua expressão modulada em resposta a esta molécula, bem como os elementos cis-ativadores (promotores) e trans-ativadores (fatores de transcrição) que medeiam este processo. Estes estudos levarão ao isolamento e compreensão acerca do funcionamento dos primeiros promotores indutíveis em Z. mobilis, que poderão ser desenvolvidos (e futuramente patenteados) em uma importante ferramenta para a manipulação desta bactéria, com amplas possibilidades de aplicação na indústria de bioprocessamento, já que permitirá a expressão de transgenes nesta bactéria, sob situações controladas e otimizadas.

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