A levedura de padeiro, Saccharomyces cerevisiae, foi extensivamente projetada para produzir uma grande variedade de produtos químicos que não são produzidos naturalmente pela levedura, incluindo o importante monômero para borracha sintética, o isopreno. No entanto, todos os organismos são naturalmente evoluídos para uma melhor sobrevivência em vez de uma biossíntese maximizada de produtos de interesse humano. S. cerevisiae não é uma exceção. O crescimento celular prejudicado foi observado durante sua engenharia por compartimentação de vias para biossíntese de isopreno melhorada.
Para resolver esse problema, pesquisadores da Faculdade de Engenharia Química e Biológica da Universidade de Zhejiang desenvolveram um sistema de controle dinâmico sensível à temperatura para regular o tempo de iniciação da biossíntese de isopreno durante a fermentação. Este estudo foi publicado online em Frontiers of Chemical Science and Engineering .

O ativador transcricional nativo Gal4p de S. cerevisiae foi projetado para ganhar sensibilidade à temperatura e, enquanto isso, sua expressão foi impulsionada por um promotor de choque térmico. Desta forma, foi desenvolvido um sistema de regulação de temperatura dupla, cuja aplicação levou à expressão limitada de genes da via na temperatura ideal para o crescimento celular (30°C) e expressão gênica aprimorada quando a temperatura de cultura foi alterada para a temperatura ideal para síntese de isopreno (37°C).

O mutante Gal4p "sensível ao frio" desempenhando o principal papel regulador foi criado pela tecnologia de evolução dirigida, vencedora do prêmio Nobel. Para facilitar a seleção rápida e precisa dos mutantes com sensibilidade à temperatura da biblioteca de mutantes aleatórios contendo milhares de mutantes, um método de triagem de alto rendimento indicado por crescimento foi estabelecido com base na citotoxicidade da 5-fluorouridina formada pela conversão catalisada por URA3 de 5- ácido fluoro-orótico. A correlação negativa entre a atividade de Gal4p em uma determinada temperatura e a biomassa de cepas acumuladoras de 5-fluorouridina permitiu a seleção de mutantes de Gal4p com menor atividade a 30°C e maior atividade a 37°C.

Quando o mutante Gal4p "sensível ao frio" foi expresso sob o controle de um promotor de choque térmico, sua atividade reguladora na temperatura permissiva aumentou ainda mais devido ao nível de expressão aumentado e a expressão basal dos genes da via na temperatura restritiva foi ainda mais reduzido. O emprego dessa estratégia de controle duplo de temperatura levou a melhorias de 34,5% e 72% no crescimento celular e na produção de isopreno de S. cerevisiae, respectivamente. Este estudo relata a criação das primeiras variantes sensíveis ao frio de Gal4p por evolução direcionada e fornece um sistema de controle de temperatura duplo para engenharia de levedura que também pode ser propício para a biossíntese de outros produtos naturais de alto valor. + Explorar mais

Mecanismo regulador transcricional da biossíntese de pectina vegetal