ESTUDO EM ESCALA GENÔMICA DA Clostridium acetobutylicum ATCC 824 PARA A BIOPRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E CRIAÇÃO DE UM MODELO REGULATÓRIO

ESTUDO EM ESCALA GENÔMICA DA Clostridium acetobutylicum ATCC 824 PARA A BIOPRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E CRIAÇÃO DE UM MODELO REGULATÓRIO

MENDES, E.; FURIGO JR, A.

Artigo:

Neste trabalho foi feito um modelo com regulação da ClostridiumacetobutylicumATCC 824, tendo como base o modelo não regulado mais recente, sendo seus resultados devidamente validados com dados experimentais para diferentes substratos, reproduzidos em Análise de Balanço de Fluxos com regulação (RFBA) utilizando o COBRA Toolbox, tanto em estado pseudo-estacionário quanto dinâmico. A análise de sensibilidade deste modelo evidenciou grande sensibilidade específica para a produção de hidrogênio utilizando substratos como sacarose, maltose e lactose em substituição a glicose. Os testes experimentais revelaram taxas idênticas de produção de hidrogênio e biomassa a partir de glicose, sacarose e maltose, mas inferiores para lactose. A análise de deleção de genes revelou a deleção de uma das reações do metabolismo do butanoato, codificada pelo gene CAC1742, como a melhor alternativa para maximizar a produção de hidrogênio por C. acetobutylicum.

Neste trabalho foi feito um modelo com regulação da ClostridiumacetobutylicumATCC 824, tendo como base o modelo não regulado mais recente, sendo seus resultados devidamente validados com dados experimentais para diferentes substratos, reproduzidos em Análise de Balanço de Fluxos com regulação (RFBA) utilizando o COBRA Toolbox, tanto em estado pseudo-estacionário quanto dinâmico. A análise de sensibilidade deste modelo evidenciou grande sensibilidade específica para a produção de hidrogênio utilizando substratos como sacarose, maltose e lactose em substituição a glicose. Os testes experimentais revelaram taxas idênticas de produção de hidrogênio e biomassa a partir de glicose, sacarose e maltose, mas inferiores para lactose. A análise de deleção de genes revelou a deleção de uma das reações do metabolismo do butanoato, codificada pelo gene CAC1742, como a melhor alternativa para maximizar a produção de hidrogênio por C. acetobutylicum.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-1792-17528-147104

Referências bibliográficas

• [1] BECKER, S. A. et al. Quantitative prediction of cellular metabolism with constraint-based models: the COBRA Toolbox. Nat Protoc, v. 2, n. 3, p. 727-38, 2007. ISSN 1750-2799 (Electronic) 1750-2799 (Linking). Disponível em: Andlt;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17406635Andgt;. 0 5 100.050.10.150.20.25Formação de biomassaTempo (h)Concentração (g DW L-1)0 5 1002468101214Formação e consumo de metabólitosTempo (h)Concentração (mmol L-1 )glc(e)sucr(e)ac(e)h2(e)but(e)Área temática: Simulação, Otimização e Controle de Processos 7DUBOIS, M. et al. Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related Substances. Analytical Chemistry, v. 28, n. 3, p. 350-356, 1956/03/01 1956. ISSN 0003-2700. Disponível em: Andlt;http://dx.doi.org/10.1021/ac60111a017Andgt;. Acesso em: 2012/05/08.
• [2] LEE, J. et al. Genome-scale reconstruction and in silico analysis of the Clostridium acetobutylicum ATCC 824 metabolic network. Appl Microbiol Biotechnol, v. 80, n. 5, p. 849-62, Oct 2008. ISSN 1432-0614 (Electronic) 0175-7598 (Linking). Disponível em: Andlt;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18758767Andgt;. SALIMI, F.; ZHUANG, K.; MAHADEVAN, R. Genome-scale metabolic modeling of a clostridial co-culture for consolidated bioprocessing. Biotechnology Journal, v. 5, n. 7, p. 726-738, 2010. ISSN 1860-7314. Disponível em: Andlt;http://dx.doi.org/10.1002/biot.201000159Andgt;. SCHELLENBERGER, J. et al. Quantitative prediction of cellular metabolism with constraint-based models: the COBRA Toolbox v2.0. Nat. Protocols, v. 6, n. 9, p. 1290-1307, 2011. ISSN 1754-2189. Disponível em: Andlt;http://dx.doi.org/10.1038/nprot.2011.308Andgt;. STEPHANOPOULOS, G.; ARISTIDOU, A. A.; NIELSEN, J. Metabolic engineering : principles and methodologies. San Diego ; London: Academic Press, 1998. xxi,725p. ISBN 0126662606.
• [3] TANGNEY, M.; MITCHELL, W. J. Analysis of a catabolic operon for sucrose transport and metabolism in Clostridium acetobutylicum ATCC 824. J Mol Microbiol Biotechnol, v. 2, n. 1, p. 71-80, Jan 2000. ISSN 1464-1801 (Print) 1464-1801 (Linking). Disponível em: Andlt;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10937490Andgt;. TANGNEY, M.; WINTERS, G. T.; MITCHELL, W. J. Characterization of a maltose transport system in Clostridium acetobutylicum ATCC 824. J Ind Microbiol Biotechnol, v. 27, n. 5, p. 298-306, Nov 2001. ISSN 1367-5435 (Print) 1367-5435 (Linking). Disponível em: Andlt;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11781805Andgt;. VASCONCELOS, I.; GIRBAL, L.; SOUCAILLE, P. Regulation of carbon and electron flow in Clostridium acetobutylicum grown in chemostat culture at neutral pH on mixtures of glucose and glycerol. Journal of Bacteriology, v. 176, n. 5, p. 1443-50, Mar 1994. ISSN 0021-9193 (Print) 0021-9193 (Linking). Disponível em: Andlt;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8113186Andgt;. YU, Y. et al. Analysis of the mechanism and regulation of lactose transport and metabolism in Clostridium acetobutylicum ATCC 824. Appl Environ Microbiol, v. 73, n. 6, p. 1842-50, Mar 2007. ISSN 0099-2240 (Print) 0099-2240 (Linking). Disponível em: Andlt;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17209069Andgt;.

Como citar:

MENDES, E.; FURIGO JR, A.; "ESTUDO EM ESCALA GENÔMICA DA Clostridium acetobutylicum ATCC 824 PARA A BIOPRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E CRIAÇÃO DE UM MODELO REGULATÓRIO", p-12816-12823. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-1792-17528-147104