Síntese de terpenos e biopolímeros por Chlorella e Chlamydomonas
Autor: Ana Paula Aguiar Cassuriaga (Currículo Lattes)
Resumo
A elevada taxa de crescimento da população mundial desencadeia desafios que relacionam proteção ambiental e sustentabilidade. Assim, o cenário é de busca por produtos e processos mais seguros e ambientalmente corretos para a produção de compostos químicos e energia. Neste contexto, as microalgas são produtoras de metabólitos que podem ser aplicados desde substituintes de compostos químicos como terpenos, a produtos derivados de petróleo como o poli-hidroxibutirato (PHB). Desta forma, é de suma importância estabelecer condições de cultivo em conjunto com alterações genéticas nas vias metabólicas microalgais para a produção de compostos de alto valor. Diante do exposto, a presente tese teve por objetivo avaliar a influência de fatores nutricionais e de modos de condução de cultivo no metabolismo de Chlorella fusca LEB 111 e Chlamydomonas para produção de PHB, além da realização de alterações metabólicas para a produção de casbeno por Chlamydomonas. Para isso, o trabalho foi dividido em 5 etapas, descritas a seguir: (1) avaliar a produção de PHB por Chlamydomonas reinhardtii cultivada com diferentes concentrações de xilose e nitrogênio; (2) selecionar concentrações de xilose e nitrogênio para o aumento da produtividade de biomassa e PHB por C. fusca LEB 111; (3) avaliar o efeito da suplementação de xilose na concentração de macromoléculas e de PHB em cultivos de C. fusca LEB 111 conduzidos em modo semicontínuo; (4) avaliar da capacidade das cepas Chlamydomonas sp. e C. reinhardtii em degradar carboximetilcelulose (CMC), xilana, manana e quitina e assimilar os produtos de degradação para o crescimento; (5) identificar o metabolismo de produção de terpeno (Casbeno) mediante inserção de vetores em C. reinhardtii cultivada com modificação de fatores físicos e nutricionais. O cultivo de C. reinhardtii com adição de 20 mg L-1 de D-xilose e concentração de 6 g L-1 de nitrogênio apresentou maior concentração de PHB (0,21 % m m-1). Na etapa de seleção foi observado que a redução de 25 % da fonte de nitrogênio (NaNO3) associada a suplementação de pentose (10 mg L-1) resultou em maiores resultados de produtividade de biomassa (354,4 mg L-1 d-1), e acúmulo de PHB (3,7 % m m-1) com suplementação de xilose em cultivos C. fusca LEB 111. Nos ensaios em modo semicontínuo foram verificados os maiores teores de lipídios (37,2 % m m-1) e PHB (6,2 % m m-1) no 1º ciclo de crescimento do cultivo mixotrófico de C. fusca LEB 111. O uso de substrato quitina resultou no incremento de 85,2 % da concentração celular de biomassa em comparação a condição controle. A alteração metabólica via inserção de vetor na cepa C. reinhardtii desencadeou aumento da produção de casbeno quando submetida a 16 h de luz e meio TAPNO3 (23,4 células (106) mL-1). Diante do exposto, foi verificada a importância da definição de estratégias para a bioacumulação de PHB e casbeno por microalgas, contribuindo assim para a ampliação da produção de compostos de alto valor agregado com aplicabilidade na saúde humana, além de colaborar com o conceito de bioeconomia circular, por meio da aplicação no setor de bioenergia.