Utilização dos recursos genéticos de Enterobacter aerogenes ATCC 13048 para o desenvolvimento de enzima quimérica glicerol desidrogenase-acetoína redutase
Resumen
2,3-butanodiol (BDO) é um composto orgânico de fórmula C4H10O2 que possui três estereoisômeros e que vem sendo amplamente utilizado na fabricação de 1,3-butanodieno, anticongelantes, espumas de poliuretano, polímeros plásticos, combustíveis líquidos e outras matérias-primas químicas normalmente produzidas a partir de derivados de gás natural e petróleo bruto. Devido às suas diversas aplicações na indústria, a demanda por BDO aumenta a cada ano sendo que o mercado potencial global de BDO é de cerca de 32 milhões de toneladas por ano. Todos os três estereoisômeros de BDO
podem ser produzidos por microrganismos em processos fermentativos, sendo que alguns microorganismos são capazes de produzir BDO utilizando glicerol como fonte de carbono e energia. Dentre estes microrganismos destaca-se E. aerogenes, capaz de produzir BDO em grande quantidade a partir de glicerol, sendo o glicerol uma alternativa de interesse econômico por ser o principal resíduo da produção de biodiesel e que atualmente é exportado como matéria prima com baixo valor agregado. O objetivo deste projeto foi identificar os recursos genéticos de Klebsiella aerogenes KCTC 2190 (cepa sinônimo de E. aerogenes ATCC 13048) para consumo de glicerol e sua conversão em diidroxiacetona e produção de BDO e a organização destes genes em operons e proximidade com outros genes relacionados com estas vias metabólicas e desenvolver estratégias de aumento na produção de BDO a partir de glicerol pela construção de uma enzima quimérica utilizando biologia sintética, que seja capaz de atribuir vantagem em três gargalos para aumento da capacidade de conversão de glicerol em BDO, sendo estes: o aumento da conversão de glicerol em DHA; o aumento da conversão de acetoína em BDO; e o reciclo mútuo de cofatores NAD e NADH utilizados em ambas as vias. O gene para a enzima quimérica desenvolvida foi clonado em Escherichia coli DH5α para de glicerol e formação de biomassa e formação de BDO a partir de acetoína. Os extratos brutos de Escherichia coli contendo a enzima quimérica foram avaliados em reação enzimática para investigar sua atividade sobre a conversão de glicerol e conversão de acetoína em BDO. O gene para a enzima quimérica desenvolvida pode ser utilizada em estudos futuros
envolvendo sua clonagem em cepas bacterianas produtoras de acetoína e BDO como as espécies da família Enterobacteriaceae. O plasmídeo construído para expressão do gene para a enzima quimérica também permite a clonagem de genes em operon com a enzima quimérica e em promotor individual, ampliando as possibilidades de seu uso na engenharia metabólica de microrganismos para consumo de glicerol e produção de BDO.