Cepas tolerantes a múltiples inhibidores de la lignocelulosa desarrolladas por ingeniería evolutiva y tecnología de...

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Ingeniería microbiana
• Biología sintética

Sus antecedentes:

• Saccharomyces cerevisiae es un organismo clave para la fermentación industrial.
• La biomasa lignocelulósica presenta desafíos debido a compuestos inhibidores como el furfural, el ácido acético y la vanilina.
• La mejora de la tolerancia de la levadura a estos inhibidores es crucial para la producción eficiente de biocombustibles.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar cepas de Saccharomyces cerevisiae con mejor tolerancia a los inhibidores lignocelulósicos.
• Investigar los mecanismos subyacentes a la mayor resistencia al estrés.
• Mejorar las tasas de conversión de etanol a partir de materias primas lignocelulósicas.

Principales métodos:

• Cultivo continuo de Saccharomyces cerevisiae CEN.PK113-7D durante 80 días con inhibidores de la lignocelulosa.
• La edición del gen CRISPR/Cas9 para crear un mutante doble (Rad18 y Gcn1).
• Análisis de la tolerancia al estrés, las tasas de conversión de etanol y los mecanismos moleculares subyacentes (actividad enzimática, niveles de metabolitos).

Principales resultados:

• Una cepa evolucionada (CEN.PK113-AL80-4) mostró una reducción de 12 horas en la fase de retraso y un aumento del 17% en la tasa de conversión al etanol.
• Una cepa mutante doble (RG) exhibió una producción significativa de etanol (5,88 ± 0,28 g/L) bajo estrés, mientras que la cepa original no pudo crecer.
• Los mecanismos implicaron un aumento de la actividad de la catalasa y la superóxido dismutasa, un mayor nivel de glicerol intracelular y un fortalecimiento del metabolismo del carbono y las respuestas al estrés oxidativo.

Conclusiones:

• Las cepas de Saccharomyces cerevisiae modificadas muestran una fuerte tolerancia a los inhibidores lignocelulósicos.
• Los genes Rad18 y Gcn1 juegan un papel crítico en la mejora de la tolerancia al estrés y la eficiencia metabólica.
• Esta investigación proporciona una base para el desarrollo de cepas de levadura superiores para la valorización de la biomasa lignocelulósica.