Construção de uma linhagem de Klebsiella pneumoniae geneticamente modificada para o aumento da produção de etanol pelo cultivo em glicerol residual

Abstract

A utilização de resíduos industriais para obtenção de produtos de alto valor agregado por processos biotecnológicos é muito importante para evitar seus acúmulos e problemas ambientais. Alguns microrganismos já são utilizados para a conversão de glicerol residual em etanol, e a Klebsiella pneumoniae Blh1 é um desses. Este trabalho teve como objetivo alterar geneticamente esta linhagem, criando a nova linhagem Klebsiella pneumoniae Kp17, para aumentar a expressão do gene AdhE, que codifica as enzimas responsáveis pela conversão de glicerol a etanol. Com isso também pretendeu-se avaliar comparativamente a fisiologia da Blh-1 e desta nova linhagem criada. Foi inserido um vetor auto-replicativo, com o gene AdhE, na linhagem selvagem por competência de células por CaCl2. As linhagens, transformada e selvagem, foram crescidas em biorreatores em meios previamente estabelecidos (contendo 30 e 65 g.L-1 de glicerol residual). Utilizando 30 g.L-1 de glicerol foi possível produzir até 4,49 g.L-1 de etanol e aumentar o rendimento da produção de 8,5 para 14,9 % de etanol a partir do glicerol consumido. Também foi reduzida a produção de 1,3 PD, um dos maiores produtos e competidor por cofatores na produção de etanol. Resultados provaram a eficiente transformação de Klebsiella pneumoniae Kp17 e que a otimização dos meios é muito importante para a fisiologia dos microrganismos.

Use of industrial residues to produce added-value products is very important to avoid their accumulation and environmental problems. Some microorganisms are already used to convert raw glycerol to ethanol, and Klebsiella pneumoniae Blh-1 is one of them. This study aimed at genetic manipulating this strain, creating a new strain, Klebsiella pneumoniae Kp17, to enhance expression of AdhE gene that encodes enzymes to convert glycerol to ethanol. We also physiologically compared to wild and this genetic modified strain. The strain was transformed using an auto-replicative vector, containing the AdhE gene, by CaCl2 competent cells protocol. The strains were grown in previously established media (containing 30 and 65 g.L-1 of raw glycerol). Using 30 g.L-1 of raw glycerol the new strain was capable to produce 4.49 g.L-1 of ethanol and increase the yield from 8.5 to 14.9 % of ethanol by consumed glycerol. It was also possible to reduce the production of 1,3 PD, one of the major byproduct and competitor for co-factors in ethanol production. Results prove the efficient transformation of Klebsiella pneumoniae Kp17 and that the media optimization is important to improve the microorganism physiological response.