Análises fenotípicas de adaptação ao etanol em populações evoluídas de Saccharomyces cerevisiae PE-2 - Cavassana, Stella Diogo [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022)
O Brasil é maior produtor mundial de etanol a partir da cana-de-açúcar, uma das commodities mais biotecnológicas dos últimos anos. Durante todo o processo de fermentação as células de levedura (Saccharomyces cerevisiae) são expostas aos mais diversos agentes estressores, desde o tratamento ácido para a reciclagem das células ao próprio produto da fermentação, o etanol – um dos principais desestabilizadores da estrutura e função celular das leveduras. Neste sentido, a necessidade de cepas industriais mais tolerantes ao etanol e demais agentes estressores é de primordial importância para o aumento de rendimento da produtividade brasileira. Em um trabalho anterior, quatro populações de Saccharomyces cerevisiae PE-2 foram submetidas a cerca de 70-80 choques de 19% a 30% (v/v) de etanol. O sequenciamento genômico das linhagens adaptadas revelou 67 mutações, das quais 22 foram escolhidas para serem estudadas em relação à adaptação das leveduras evoluídas ao etanol. No presente projeto propomos um estudo fenotípico das populações evoluídas obtidas no experimento anterior e uma análise individual das mutações mais importantes encontradas no sequenciamento genômico. Técnicas de engenharia molecular foram utilizadas para inserir no background do parental os alelos mutantes encontrados e foram estudados os efeitos adaptativos de cada mutação. Análises comparativas entre as populações evoluídas e mutantes em relação ao parental incluiram ensaios de crescimento em meio contendo etanol e ensaios de competição (progenitor versus evoluídos) monitorado por citometria de fluxo. O conhecimento obtido a partir deste estudo poderá contribuir para a engenharia racional de uma cepa de Saccharomyces cerevisiae que seja mais tolerante ao etanol sem perder sua performance fermentativa.

Brazil is the world's largest producer of ethanol from sugarcane, one of the most biotechnological commodities in recent years. During the entire process of fermentation yeast cells (Saccharomyces cerevisiae) are exposed to various stressing agents, from acid treatment to recycling cells to the fermentation product itself, ethanol – one of the main destabilizers of yeast cell structure and function. In this sense, the need for industrial strains more tolerant to ethanol and other stressors is of paramount importance for increasing the performance of the Brazilian productivity. In a previous work, four populations of Saccharomyces cerevisiae PE-2 were subjected to 70-80 shocks of 19% to 30% (v/v) ethanol. Genomic sequencing of the adapted strains revealed 67 mutations, of which 22 were chosen to be studied in relation to the adaptation of to ethanol. In this project we propose a phenotypic study of evolved populations obtained in the previous experiment and a individual analysis of the most important mutations found in the genomic sequencing. Molecular engineering techniques were used to insert into the parental background the mutant alleles found and the effects of each mutation were studied. Comparative analyzes between evolved populations and mutants relative to the parent included growth assays in medium containing ethanol and competition assays (parent versus evolved) monitored by flow cytometry. The knowledge obtained from this study may contribute for the rational engineering of a Saccharomyces cerevisiae strain that is more ethanol tolerant without losing its fermentative performance.
Phenotypic analysis of ethanol adaptation in evolved populations of Saccharomyces cerevisiae PE-2
Keywords: Biologia molecular; Etanol; Levedura; Molecular biology; Ethanol; Yeast