Análise de fluxos metabólicos aplicada à biossíntese do polímero biodegradável poli-3-hidroxi-butirato P(3HB) por Burkholderia sacchari.

Abstract

AGRADECIMENTOSÀ minha orientadora, professora Luiziana Ferreira da Silva pela orientação, motivação, atenção e apoio durante as minhas decisões tomadas durante este período.Ao professor Gregório pela disponibilidade para discussões e revisões que foram de inestimável importância para este trabalho.Ao professor Patrick Hallenbeck por possibilitar o estágio realizado em seu laboratório e pela confiança em meu desempenho acadêmico.À minha família e amigos pela compreensão em momentos de ausência. Aos meus pais que traçaram seus caminhos permitindo que eu pudesse realizar esta etapa, à minha mãe pela coragem, ao meu pai pela tranquilidade, ao meu padrasto pelo carinho. À minha irmã pelo exemplo de dedicação. Ao Fabio Andres Castillo por seu apoio, companheirismo, amizade e carinho que me transformam em uma pessoa melhor. No contexto da problemática mundial do excesso de consumo de plásticos sintéticos nasce como alternativa os polihidroxialcanoatos, polímeros completamente biodegradáveis acumulados dentro da célula, produzidos por diversos micro-organismos. Apesar de sua produção já ocorrer em nível industrial, a comercialização deste produto não ocorre em grande escala devido ao seu alto custo, majoritariamente provindo do valor do substrato do qual ele é originado. O presente trabalho tem como objetivos a determinação de fluxos metabólicos de Burkholderia sacchari envolvidos na produção de P(3HB) e propostas de aumento da sua eficiência na produção deste composto. Utilizou-se a Análise de Fluxos Metabólicos (AFM) como ferramenta para determinar os fluxos metabólicos da eficiência máxima da linhagem Burkholderia sacchari na produção de PHA a partir de açúcares. Foram reavaliadas as eficiências de conversão de carboidratos em PHA de B. sacchari e Cupriavidus necator, que resultaram em 80 e aproximadamente 100% dos seus máximos teóricos, respectivamente. B. sacchari também foi cultivada em experimentos em batelada alimentada, apresentando o máximo teórico em fase de crescimento e acúmulo simultâneos sob oferta de glicose. Estes dados, submetidos ao software Metatool, resultaram em mapa metabólico contendo os fluxos das reações centrais e de síntese de PHA ocorridos no experimento. Ainda, através do cultivo de B. sacchari e Cupriavidus necator em agitador rotativo sob oferta de glicose marcada com 13 C, determinou-se que as duas espécies utilizam as mesmas vias metabólicas para produção do polímero biodegradável, o que indica que a menor eficiência da primeira linhagem comparativamente à segunda é devido apenas a uma diferença de fluxos nestas vias. Concluiu-se que cultivos que mantenham crescimento e acúmulo simultâneos podem favorecer e manter a eficiência máxima teórica de produção de PHB na linhagem estudada e que C. necator utiliza as mesmas vias metabólicas que B. sacchari na produção deste polímero. Ademais do tema de redução do custo de produção do plástico biodegradável, estudou-se a eficiência da produção do biopolímero, a partir de resíduos (melaço de cana e glicerol cru) e acetato, em linhagens produtoras...