Conversion of glucose/xylose mixtures by Pichia stipitis under oxygen-limited conditions

Grootjen, D.R.J.; Lans, R. G. J. M. van der; Luyben, K. Ch. A. M.

doi:10.1016/0141-0229(91)90079-p

Cited by 38 publications

(15 citation statements)

References 18 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…While this phenomenon was observed only within the limited search space of this study, it may be the result of natural selection to produce sugar transporters that prefer hexoses. Even so, it remains possible that xylose fermenters such as S. stipitis and D. hansenii have dedicated xylose transport systems similar in scope to the hexose transport systems of S. cerevisiae based on their respective whole-cell transport phenotypes (11,33). However, even S. stipitis demonstrates a diauxic growth phenotype in glucose-xylose cofermentation (11).…”

Section: Vol 77 2011 Survey For Heterologous Sugar Transport Proteimentioning

confidence: 99%

“…Even so, it remains possible that xylose fermenters such as S. stipitis and D. hansenii have dedicated xylose transport systems similar in scope to the hexose transport systems of S. cerevisiae based on their respective whole-cell transport phenotypes (11,33). However, even S. stipitis demonstrates a diauxic growth phenotype in glucose-xylose cofermentation (11). Therefore, if xylose-preferring transport systems do exist in organisms such as S. stipitis, they are likely to have very low throughput and be quite distinct in sequence space compared to those of the glucose transporters.…”

Section: Vol 77 2011 Survey For Heterologous Sugar Transport Proteimentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Functional Survey for Heterologous Sugar Transport Proteins, Using Saccharomyces cerevisiae as a Host

Young

Poucher

Comer

et al. 2011

Appl Environ Microbiol

144

136

View full text Add to dashboard Cite

Molecular transport is a key process in cellular metabolism. This step is often limiting when using a nonnative carbon source, as exemplified by xylose catabolism in Saccharomyces cerevisiae. As a step toward addressing this limitation, this study seeks to characterize monosaccharide transport preference and efficiency. A group of 26 known and putative monosaccharide transport proteins was expressed in a recombinant Saccharomyces cerevisiae host unable to transport several monosaccharides. A growth-based assay was used to detect transport capacity across six different carbon sources (glucose, xylose, galactose, fructose, mannose, and ribose). A mixed glucose-and-xylose cofermentation was performed to determine substrate preference. These experiments identified 10 transporter proteins that function as transporters of one or more of these sugars. Most of these proteins exhibited broad substrate ranges, and glucose was preferred in all cases. The broadest transporters confer the highest growth rates and strongly prefer glucose. This study reports the first molecular characterization of the annotated XUT genes of Scheffersomyces stipitis and open reading frames from the yeasts Yarrowia lipolytica and Debaryomyces hansenii. Finally, a phylogenetic analysis demonstrates that transporter function clusters into three distinct groups. One particular group comprised of D. hansenii XylHP and S. stipitis XUT1 and XUT3 demonstrated moderate transport efficiency and higher xylose preferences.

show abstract

Section: Vol 77 2011 Survey For Heterologous Sugar Transport Proteimentioning

confidence: 99%

Section: Vol 77 2011 Survey For Heterologous Sugar Transport Proteimentioning

confidence: 99%

Functional Survey for Heterologous Sugar Transport Proteins, Using Saccharomyces cerevisiae as a Host

Young

Poucher

Comer

et al. 2011

Appl Environ Microbiol

144

136

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…It has been postulated that the xylose uptake is Table 5 The effect of cofactor ratio (NADPH:(NADPH+NADH)) of the xylose reductase (XR) reaction on selected central carbon fluxes under aerobic conditions on xylose-glucose mixture (27:3 g/L) in continuous chemostat cultivations at the dilution rate of 0.05 h À1 . The values are presented in % of the total carbon utilization (mmol/mmol) both enhanced and inhibited by glucose (Cirillo, 1961;Does and Bisson, 1989;Grootjen et al, 1991;Ojamo, 1994). In order to study this, xylose uptake assays were performed with the cells grown in shake flask cultivations using 14 C-labeled d-xylose.…”

Section: The Effect Of Decreasing Glucose Level On Metabolism Of Xylosementioning

confidence: 99%

Metabolic flux analysis of xylose metabolism in recombinant Saccharomyces cerevisiae using continuous culture

Pitkänen

Aristidou

Salusjärvi

et al. 2003

Metabolic Engineering

108

View full text Add to dashboard Cite

This study focused on elucidating metabolism of xylose in a Saccharomyces cerevisiae strain that overexpresses xylose reductase and xylitol dehydrogenase from Pichia stipitis, as well as the endogenous xylulokinase. The influence of xylose on overall metabolism was examined supplemented with low glucose levels with emphasis on two potential bottlenecks; cofactor requirements and xylose uptake. Results of metabolic flux analysis in continuous cultivations show changes in central metabolism due to the cofactor imbalance imposed by the two-step oxidoreductase reaction of xylose to xylulose. A comparison between cultivations on 27:3 g/L xylose-glucose mixture and 10 g/L glucose revealed that the NADPH-generating flux from glucose-6-phosphate to ribulose-5-phosphate was almost tenfold higher on xylose-glucose mixture and due to the loss of carbon in that pathway the total flux to pyruvate was only around 60% of that on glucose. As a consequence also the fluxes in the citric acid cycle were reduced to around 60%. As the glucose level was decreased to 0.1 g/L the fluxes to pyruvate and in the citric acid cycle were further reduced to 30% and 20%, respectively. The results from in vitro and in vivo xylose uptake measurements showed that the specific xylose uptake rate was highest at the lowest glucose level, 0.1 g/L.

show abstract

“…Esta capacidade torna a S. stipitis uma levedura promissora para o uso industrial na produção de etanol lignocelulósico (AGBOGBO et al, 2006), tendo em vista que a fermentação de pentoses se faz necessária para a viabilidade econômica deste processo (HUMBIRD et al, 2011), e que a levedura Saccharomyces cerevisiae, amplamente utilizada em processos de produção de etanol, embora apresente elevada produtividade de etanol e tolerância a subprodutos de fermentação, não é capaz de fermentar xilose (ZALDIVAR et al, 2002 VAN DER LANS;LUYBEN, 1991;6-FURLAN;BOUILLOUD;CASTRO, 1994;7-BOYNTON;8-MCMILLAN;9-SLININGER et al, 2006;10-SILVA et al, 2012;11-FARIAS;MAUGERI-FILHO, 2014;12-TELLI-OKUR;EKEN-SARAÇOGLU, 2008;13-MENDES et al, 2009;14-CANILHA et al, 2010;15-SILVA;ROBERTO, 2010;16-BELLIDO et al, 2011;17-MILESSI et al, 2012;18-AHI et al, 2013;19-BELLIDO et al, 2013;20-TORQUERO;BOLADO, 2014. A S. stipitis DSM-3651 é uma linhagem extensamente utilizada em estudos acerca da produção de etanol a partir de meios contendo açúcares encontrados na biomassa lignocelulósica, sejam estes sintéticos ou oriundos de pré-tratamentos. A Tabela 1 compila parâmetros fermentativos relacionados à produção de etanol, obtidos por diversos estudos que utilizaram esta linhagem, a qual também se encontra depositada em outras coleções que não a DSMZ -German Collection of Microorganisms and Cell Cultures, recebendo os códigos ATCC 58376, CBS 5773 ou NRRL Y-7124.…”

Section: Scheffersomyces Stipitisunclassified

“…Ademais, quando submetida a condições aeróbicas, S. stipitis produz principalmente biomassa, enquanto que, sob condições semiaeróbicas, maiores rendimentos de etanol são obtidos (GROOTJEN; VAN DER LANS;LUYBEN, 1991). Em outras palavras, oxigênio não limitante é necessário para sustentar uma alta taxa de crescimento celular; oxigênio em quantidade mínima, por outro lado, é requerido para uma adequada regeneração de coenzimas durante a produção de etanol (SLININGER et al, 1990).…”

Section: Arabinoseunclassified

Cultivos de<i> Scheffersomyces stipits</i> DSM-3651 visando à produção de etanol lignocelulósico

Santi Junior

View full text Add to dashboard Cite

AGRADECIMENTOSÀ Deus, por ter me dado saúde e paz para que eu pudesse ter realizado este meu sonho.Aos meus pais, Celso e Sonia, pelo amor incondicional, apoio e exemplo.À Mariana, minha futura esposa, por todos estes anos de compreensão, amor e cumplicidade.À minha irmã Adriana, pelo apoio, incentivo e amor incondicional.Ao Prof. Walter de Carvalho, pelos ensinamentos, dedicação e orientação ao longo de todos estes anos de iniciação à carreira científica.Aos meus sobrinhos, Julia e Lorenzo, pelos momentos de descontração e alegria.À minha família paulistana, por todo amor, incentivo e suporte.Aos meus "amigos-irmãos" por todo amor e companheirismo desde sempre.À minha segunda família, Molina Souza, por todo amor e apoio.Aos amigos, Victor, Paula e Germano, pela amizade sincera e por todos estes anos de companheirismo. Este estudo buscou definir as melhores condições para a fermentação alcoólica da xilose pela levedura S. stipitis DSM-3651, utilizando suplementação nutricional de baixo custo. Inicialmente, o melaço de cana foi escolhido, devido à sua disponibilidade e inserção no contexto do etanol de segunda geração. Sendo assim, o estudo acerca dos requerimentos nutricionais foi realizado em quatro etapas. A primeira foi avaliar a capacidade da levedura em utilizar os açúcares provenientes de materiais lignocelulósicos e do melaço: xilose, arabinose, glicose, frutose e sacarose. Observou-se que a levedura foi capaz de converter apenas glicose, xilose e frutose em etanol, e inclusive realizar a co-fermentação destes. Desta forma, a segunda etapa foi determinar a composição química do melaço e compará-la com a de um suplemento referência (extratos de levedura e malte, e peptona). Enquanto o conteúdo de minerais foi semelhante o teor de nitrogênio foi bem inferior, de modo que o enriquecimento com fosfato de amônio foi requerido. A próxima etapa confrontou a qualidade nutricional de meios suplementados com melaço e fosfato ou com a suplementação referência, utilizando xilose como fonte de carbono. Embutida nesta análise foram testadas diferentes cargas de inóculo (0,07 e 3,00 g/L) provenientes de cultivos com ou sem limitação de nutrientes. Como resposta obtivemos que, de modo geral, o desempenho fermentativo de S. stipitis DSM-3651 foi reduzido quando apenas melaço e fosfato foram disponibilizados como nutrientes. Desta forma a quarta e última etapa baseou-se na metodologia de planejamento experimental para definir a combinação de nutrientes ideal para cada carga de inóculo. Com base na produção de etanol, definiu-se que, para o prosseguimento do trabalho um meio à base, principalmente, de melaço seria o mais adequado, utilizando uma concentração celular inicial de 3,00 g/L. O estudo dos efeitos das condições de fermentação no crescimento celular e na produção de etanol a partir de xilose, foi realizado com base no planejamento de experimentos e adequada análise estatística, utilizando 4 variáveis: aeração e concentrações de substrato, células e suplemento. Após avaliar e interpretar o impacto que cada variável ...

show abstract

Conversion of glucose/xylose mixtures by Pichia stipitis under oxygen-limited conditions

Cited by 38 publications

References 18 publications

Functional Survey for Heterologous Sugar Transport Proteins, Using Saccharomyces cerevisiae as a Host

Functional Survey for Heterologous Sugar Transport Proteins, Using Saccharomyces cerevisiae as a Host

Metabolic flux analysis of xylose metabolism in recombinant Saccharomyces cerevisiae using continuous culture

Cultivos de<i> Scheffersomyces stipits</i> DSM-3651 visando à produção de etanol lignocelulósico

Contact Info

Product

Resources

About