Levedura manipulada pode aumentar produção de bioetanol

Uma nova pesquisa manipulou uma linhagem de levedura, Saccharomyces cerevisiae, para consumir simultaneamente dois açúcares encontrados nas plantas, glicose e xilose, um processo que poderia tornar a produção de biocombustível mais rápida, barata e eficiente.

Hoje, a indústria do biocombustível utiliza a S. cerevisiae para transformar açúcares vegetais em bioetanol. Embora a S. cerevisiae seja adepta a utilização da glicose, ela não pode usar xilose, um dos principais componentes da lignocelulose encontrada em caules e folhas. Essas leveduras metabolizam xilose lentamente, aumentando o tempo e o custo de produção de biocombustível.

Os pesquisadores queriam leveduras que consumissem rapidamente e eficientemente os dois tipos de açúcar de uma só vez, um processo chamado co-fermentação. A nova cepa da levedura foi manipulada para criar uma tensão que consome os dois açúcares com muito mais eficiência. Ela converte celobiose (um precursor da glicose) e xilose em etanol tão rapidamente quanto pode fermentar o açúcar sozinho.

Segundo os pesquisadores, a fermentação usando apenas celobiose ou xilose leva 48 horas. Mas se você faz a co-fermentação com celobiose e xilose, o dobro da quantidade de açúcar é consumida na mesma quantidade de tempo, e produz mais que o dobro da quantidade de etanol.

A nova cepa é, pelo menos, 20% mais eficiente na conversão de xilose em etanol do que outras cepas, o que é ótimo para a indústria de biocombustíveis, ainda mais para os governos que estimulam a produção de etanol e biocombustível.

A tensão foi criada a partir de vários ajustes críticos. Primeiro, os pesquisadores deram um “transportador de celobiose” para a levedura. Celobiose, uma parte da parede celular das plantas, é composta por dois açúcares de glicose ligados entre si. A celobiose é tradicionalmente convertida em glicose no exterior da célula da levedura, antes de entrar na célula através dos transportadores de glicose para a conversão em etanol.

Ter um transportador celobiose significa que a levedura pode trazer a celobiose diretamente para dentro da célula. Esta abordagem elimina a etapa de adicionar uma enzima degradadora de celobiose à mistura de lignocelulose antes da levedura consumi-la.

Essa abordagem também tem a vantagem de contornar a preferência da levedura por glicose. Como a glicose pode agora “entrar” na levedura em forma de celobiose, os transportadores de glicose podem se concentrar na elaboração de xilose para a célula.

A equipe, então, teve de contornar também os problemas associados com o metabolismo da xilose. Os pesquisadores inseriram três genes em S. cerevisiae de uma levedura que consome xilose. Ao ajustar a produção relativa dessas enzimas, os pesquisadores aumentaram a velocidade e eficiência do metabolismo de xilose na nova cepa.

Eles também desenvolveram uma “isoenzima” artificial que impede o acúmulo de xilitol, um subproduto da xilose. Finalmente, a equipe usou a “engenharia evolutiva” para otimizar a capacidade da nova cepa de utilizar xilose.

O resultado, uma levedura que faz co-fermentação, diminui os custos e aumenta a eficiência da produção do bioetanol. O rendimento é ainda maior do que o padrão da indústria. Os pesquisadores acreditam que a tecnologia pode ser comercializada em breve. [Wired]