Mejoramiento genético de levaduras para la producción de etanol de segunda generación Lina María López de Ávila, PhD (c) Grupo de Biotransformación Universidad de Antioquia Medellín, Julio 2014

Fuente: 2 FÁBRICA CELULAR

3 Ingeniería metabólica racional Conocimiento del comportamiento celular Modelos metabólicos, bases de datos de genes y proteínas Tecnologías «omicas» Genotipo a intervenir Cepa industrial optimizada Ingeniería metabólica inversa Diversidad natural Potencial evolucionario Cepas con el fenotipo esperado Genotipo responsable Saccharomyces cerevisiae: Fábrica celular

4

Producción de enzimas celulolíticas Utilización de hexosas y pentosas Mejores rendimiento y productividades Tolerancia a compuestos inhibidores 5

Producción de enzimas celulolíticas 6 Cepa Enzima expresada Sistema de expresión Fuente de carbono Producción de etanol S. cerevisiae EGII BGL1 Superficie celularCebada16,5 g/l XYNIISuperficie celularMaderas duras7,1 g/l EGI BGL1 SecreciónCelulosa pretratada1,0 g/l XYN II BGL1 Superficie celular Hidrolizado de pajilla de arroz 8,2 g/l EGII: Endoglucanasa; BGL: B-glucosidasa; XYNII: Xilanasa Tomado de: Hasunuma T, et al. Biotechnology Advances 2012; 30,

Utilización de hexosas y pentosas 7 Fuente: Cai Y, Li Z, Yin Z. 2012,

8 Fuente: Agbogdo F., Coward-Kelly G Utilización de hexosas y pentosas Scheffersomyces stipitis (Pichia stipitis) Candida sheatae, Candida albicans Pachysolen tannophilus Fuente: Patrow S, et al Yeast; 27:

9 Fuente: Rin Kim S., et al. 2013

10 Utilización de hexosas y pentosas Fuente: Cai Y, Li Z, Yin Z. 2012,

Mejorar rendimiento y productividad 11 Cinética de producción de etanol. Cepa silvestre y transformadas Cinética de consumo de glucosa. Cepa silvestre y transformadas

Tolerancia a compuestos inhibidores 12 Hasunuma T, et al. Biotechnology Advances 2012; 30,

EstrategiaFunciónImpactos Lcc2 T. versicolorProducción de lacasa Aumento viabilidad celular en presencia de aldehídos Disrupción FPS1Acuaglicoproteina Aumento viabilidad en presencia de acido acético Sobreexpresión de ADH6Reducción de aldehídoConversión de HMF acelerada Sobreexpresión FDH1Formato deshidrogenasaDetoxificación de acido fórmico 13 Tolerancia a compuestos inhibidores Tomado de: Hasunuma T, et al. Biotechnology Advances 2012; 30,

14 ESTRATEGIAS DE MEJORAMIENTO Ampliación del rango de sustratos: Lactosa, Almidón y dextrinas, xilosa Introducción de genes lactosa permeasa y β galactosidasas Co expresión de genes AMY1 y STA2 y pulA Expresión de XYL1 y XIL2, Sobre expresión de XKS1 Tolerancia a sustancias inhibidoras Identificación y expresión de genes involucrados en la tolerancia a furfural y fenoles Mejorar la productividad y rendimiento Sobre expresión de enzimas relacionadas con el metabolismo central de la glucolisis. Modificación de los requerimientos de cofactores Reducción de subproductos de fermentación Deleción de GDP1 y GDP2 Expresión de genes GLN1 y GLT1 Deleción de FPS1 Tolerancia al etanol Mutagénesis aleatoria Mejorar el desempeño del proceso Integración de genes responsables de la floculación

15 MUCHAS GRACIAS