Mejoramiento genético de Mejoramiento genético de levaduras para la levaduras para la

producción de etanol de producción de etanol de segunda generaciónsegunda generación

Lina María López de Ávila, PhD (c)Grupo de Biotransformación

Universidad de AntioquiaMedellín, Julio 2014

Fuente: www.deinove.com

2

FÁBRICA FÁBRICA CELULARCELULAR

3

Saccharomyces cerevisiae: Fábrica celular

4

Saccharomyces cerevisiae: Fábrica celular

Producción de enzimas celulolíticas

Utilización de hexosas y pentosas

Mejores rendimiento y productividades

Tolerancia a compuestos inhibidores

5

Producción de enzimas celulolíticasProducción de enzimas celulolíticas

6

CepaEnzima expresa

da

Sistema de expresión

Fuente de carbono

Producción de etanol

S. cerevisiae

EGIIBGL1

Superficie celular Cebada 16,5 g/l

XYNII Superficie celular Maderas duras 7,1 g/l

EGIBGL1

SecreciónCelulosa

pretratada1,0 g/l

XYN IIBGL1

Superficie celularHidrolizado 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, 1207-1218

Utilización de hexosas y pentosasUtilización de hexosas y pentosas

7

Fuente: Cai Y, Li Z, Yin Z. 2012,

8

Fuente: Agbogdo F., Coward-Kelly G. 2008

Utilización de hexosas y pentosasUtilización de hexosas y pentosas

Scheffersomyces stipitis (Pichia

stipitis)

Candida sheatae, Candida albicans

Pachysolen tannophilus

Fuente: Patrow S, et al. 2010. Yeast; 27: 955-964

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

10

Utilización de hexosas y pentosasUtilización de hexosas y pentosas

Fuente: Cai Y, Li Z, Yin Z. 2012,

Mejorar rendimiento y productividadMejorar 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 inhibidoresTolerancia a compuestos inhibidores

12Hasunuma T, et al. Biotechnology Advances 2012; 30, 1207-1218

Estrategia Función Impactos

Lcc2 T. versicolor Producción de lacasa Aumento viabilidad celular

en presencia de aldehídos

Disrupción FPS1 Acuaglicoproteina Aumento viabilidad en

presencia de acido acético

Sobreexpresión de

ADH6

Reducción de aldehído Conversión de HMF

acelerada

Sobreexpresión FDH1 Formato

deshidrogenasa

Detoxificación de acido

fórmico

13

Tolerancia a compuestos inhibidoresTolerancia a compuestos inhibidores

Tomado de: Hasunuma T, et al. Biotechnology Advances 2012; 30, 1207-1218

14

ESTRATEGIAS DE ESTRATEGIAS DE MEJORAMIENTOMEJORAMIENTO

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

MUCHASGRACIAS