Construção de linhagens recombinantes de Xanthomonas sp. para a produção de Goma Xantana

dc.contributor.advisor1Silva, Adilson José da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3447469350644179por
dc.contributor.authorOliveira, Davi Benedito
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0403958118014255por
dc.date.accessioned2021-06-22T11:50:32Z
dc.date.available2021-06-22T11:50:32Z
dc.date.issued2021-04-23
dc.description.abstractXanthan gum is a polysaccharide produced by bacteria from the genus Xanthomonas. This biopolymer has many industrial applications such as in food and cosmetics production, oil extraction process, among others. There is no national production of this compound, which leads us to import high volumes of xanthan gum annually. Currently, the development of production processes for this biopolymer has focused on the optimization of growth media and operational parameters, as well as on downstream steps to recover the product from the fermentation broth. However, a key aspect of this process is the development of optimized strains. In this context, a deterministic model in Python developed by Kundlascht (2017) identified the reactions catalyzed by UDP-Glucose pyrophosphorylase (UDPG-PP) and UDP-Glucose dehydrogenase (UDPG-deH) as being the bottleneck of the xanthan gum biosynthesis pathway. The model predicted the system behavior with the enzymes’ super-expression, indicating a significant rise in the gum monomers synthesis. From these results, the present work sought the hypothesis validation performing the cloning and the transformation of the genes galU (UDPG-PP) e Udg (UDPG-deH) in Xanthomonas campestris pv. campestris (XCC) using a broad host range plasmid as the backbone. Three plasmids were then produced containing each individual gene or both genes together, which were respectively named pLACR1_deH, pLACR1_PP and pLACR1_OP. To evaluate gum production by the new transformed strains with the constructed plasmids, cultures were performed in shake flasks with two different inducer concentrations. The results showed up to 21.7% more productivity (Pr) of xanthan gum for the best recombinant strain compared to the parental strain. This result validates the initial hypothesis about the pathway bottlenecks identified by in silico analysis.eng
dc.description.resumoGoma xantana é um polissacarídeo sintetizado por bactérias do gênero Xanthomonas que apresenta diversas aplicações industriais, como na produção de alimentos, cosméticos e extração de petróleo, entre outras. Não há produção nacional do composto e, por isso, o Brasil segue dependendo de importações de grandes quantidades do biopolímero. Atualmente o desenvolvimento de processos de produção da goma tem sido direcionado para a otimização de fatores como meios de cultivo, condições operacionais e tecnologias para recuperação do composto de interesse. No entanto, parte chave desse processo é o desenvolvimento de linhagens otimizadas. Nesse contexto, Kundlascht (2017) através de um modelo matemático determinístico para a síntese dos monômeros da goma xantana, identificou as reações catalisadas por UDP-Glicose pirofosforilase (UDPG-PP) e UDP-Glicose desidrogenase (UDPG-deH) como sendo possíveis gargalos da via de síntese da goma xantana, e previu o comportamento do sistema diante da super-expressão destas duas enzimas, apontando um aumento substancial na síntese dos monômeros da goma. A partir desses resultados, o presente trabalho buscou a validação da hipótese, e realizou a clonagem e transformação dos genes galU (UDPG-PP) e Udg (UDPG-deH) em Xanthomonas campestris pv. campestris (XCC) utilizando como base um vetor de amplo espectro de hospedeiros. Foram construídos então três plasmídeos, contendo cada gene individual e ambos genes em conjunto, denominados respectivamente pLACR1_deH, pLACR1_PP e pLACR1_OP. Para avaliação da produção de goma pelas linhagens transformadas com os novos plasmídeos, foram realizados cultivos em frascos agitados e com a avaliação de duas concentrações distintas de indutor. Os resultados obtidos mostraram até 21,7% a mais de produtividade (Pr) de goma xantana para a melhor linhagem recombinante quando comparada à linhagem parental, validando a hipótese inicial sobre os gargalos da via identificados pelas análises in silico.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.description.sponsorshipId130092/2020-7por
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Davi Benedito. Construção de linhagens recombinantes de Xanthomonas sp. para a produção de Goma Xantana. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/14400.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/14400
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectGoma xantanapor
dc.subjectXanthan gumpor
dc.subjectXanthomonaspor
dc.subjectVetores de expressãopor
dc.subjectExpression vectorseng
dc.subjectEngenharia metabólicapor
dc.subjectMetabolic engineeringeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULARpor
dc.titleConstrução de linhagens recombinantes de Xanthomonas sp. para a produção de Goma Xantanapor
dc.title.alternativeConstruction of recombinant strains of Xanthomonas sp. for Xanthan Gum productioneng
dc.typeDissertaçãopor

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Carta comprovante assinada pelo orientador