Fisiologia molecular da levedura Dekkera bruxellensis

Abstract

A levedura Dekkera bruxellensis tem sido identificada como principal contaminante do processo industrial de produção de álcool combustível e em vinícolas, mas estudos recentes mostraram que linhagens desta espécie podem apresentar rendimentos em etanol comparáveis aos mostrados por Saccharomyces cerevisiae, o principal microrganismo fermentador. Apesar de ter se mostrado um microrganismo bastante atrativo para aplicações industriais, poucos trabalhos têm sido dedicados ao estudo de sua fisiologia. Este trabalho teve por objetivo descrever a fisiologia da linhagem industrial da levedura D. bruxellensis GDB 248 quanto ao seu metabolismo de açúcares e o efeito repressor que a glicose exerce sobre o metabolismo do carbono. Foram realizados cultivos em frascos em diferentes fontes de carbono e em quimiostatos limitados em glicose ou sacarose. Nos experimentos em frascos com hexoses ou dissacarídeos, valores para taxas de crescimento e rendimentos em etanol e acetato foram calculados e nenhuma formação de piruvato, succinato ou glicerol foi observada. A análise elementar da biomassa de D. bruxellensis resultou na composição elementar CH1.754O0.583N0.149e o grau de redução (Nox) para esta biomassa se mostrou muito próximo ao descrito para a biomassa de S. cerevisiae. Nos experimentos em regime de quimiostato, o metabolismo desta levedura foi completamente respiratório e todo o açúcar consumido (glicose ou sacarose) foi convertido em apenas biomassa atingindo rendimento cerca de 25% maior que o observado para S. cerevisiae. Além disso, pulsos de glicose foram aplicados aos quimiostatos limitados em glicose ou sacarose e os resultados mostraram que as células de D. bruxellensis apresentam o efeito Crabtree observado pela rápida produção de etanol, mesmo em presença de oxigênio. No pulso de glicose aplicado ao quimiostato limitado em sacarose, foi observado o acúmulo de sacarose no reator, indicando a presença de mecanismo de repressão catabólica por glicose nestas células. Para avaliar o efeito repressor da glicose, a expressão relativa do gene DbFBP1 foi analisada por PCR em tempo real e foi observado que este gene está sujeito a uma forte regulação repressora exercida pela proteína quinase A em resposta a disponibilidade de glicose. Os dados deste trabalho possibilitaram uma melhor compreensão acerca da capacidade de conversão de diferentes açúcares a etanol, apesar da tendência ao metabolismo respiratório apresentado pelas células de D. bruxellensis e ainda foram gerados os primeiros dados a cerca do efeito repressor da glicose sobre o metabolismo destas fontes de carbono. Por fim, diante da escassez de dados genômicos para esta espécie, foi realizado um estudo para validar genes de referência para normalização de dados de ensaios de expressão gênica por PCR em tempo real. Os resultados mostraram que os genes DbEFA1, DbEFB1 e DbYNA1 são suficientemente estáveis para esta aplicação e que o método geNorm é, de fato, o mais adequado para esta análise.