La levadura Saccharomyces cerevisiae es el microorganismo más utilizado en la producción de bioetanol. Este microorganismo es excelente en la fermentación de azúcares como las hexosas, sin embargo, no metaboliza pentosas como la arabinosa y la xilosa presentes en la biomasa lignocelulósica. Está biomasa constituye una materia prima ampliamente disponible y su utilización puede reducir la dependencia de combustibles fósiles y disminuir la producción de gases involucrados en el efecto de invernadero (Demirbas 2007, 2009; Nigam y Singh 2011). En la biomasa lignocelulósica la xilosa es el segundo azúcar más abundante por lo cual en la producción de etanol de segunda generación (2G) se convierte en una materia prima de gran interés. Por esa razón, investigadores a nivel mundial han utilizado la ingeniería genética para la obtención de levaduras recombinantes S. cerevisiae fermentadoras de xilosa.
Los genes que codifican las enzimas requeridas para el metabolismo de la galactosa en Saccharomyces cerevisiae son controlados a nivel de la transcripción por un interruptor genético que consiste en tres proteínas: un activador transcripcional, Gal4; un represor transcripcional, Gal80; y un sensor de ligando, Gal3 (TIMSON et al., 2002). Gal80 es un regulador de la transcripción implicado en la represión de los genes GAL en ausencia de galactosa. Silenciar el gen GAL80 para que los genes GAL pasen a ser expresos de forma continua podría mejorar la fermentación en pentosas como la xilosa y la arabinosa. Por otro lado el silenciamiento del gen GAL80 podría también permitir la expresión del gen GCY1 debido a que este gen también está regulado por el factor de transcripción GAL4.
El proceso de transporte de hexosas en está levadura ocurre por medio de los transportadores codificados por los genes HXT, los cuáles por difusión facilitada catalizan la captación de azúcares. Investigaciones en levaduras S. cerevisiae han demostrado que el gen HXT7 es utilizado por la levadura para la captación de la xilosa, aunque presenta baja afinidad por esta fuente de carbono (Smith, van Rensbeurg, y Görgens 2014; Nijland et al. 2016). El gen GCY1 que codifica para una glicerol deshidrogenasa (Ahmad, Shim, y Kim 2012), podría participar en la conversión de xilosa a xilitol, en la levadura S. cerevisiae 202-3 usada en este estudio.
Con este proyecto se busca conocer el perfil fenotípico de la levadura 202-3 aislada en territorio colombiano, silenciar el gen GAL80 y sobreexpresar algún gen involucrado en la metabolización de xilosa basándonos en la hipótesis de que estas modificaciones mejorarán la metabolización de xilosa en el microorganismo. |