O papel da alfa-arrestina Art7 na expressão de transportadores de açúcares na levedura Saccharomyces cerevisiae

Abstract

Quando se trata da produção eficiente de etanol, e principalmente do Etanol de Segunda Geração (etanol 2G), sabe-se que existem fatores que geram limitações significativas na produção deste pela levedura Saccharomyces cerevisiae. Por exemplo, a ineficiência deste microrganismo na internalização e fermentação da xilose, uma pentose de abundante presença na biomassa da cana-de-açúcar, que é a matéria-prima utilizada na produção do etanol 2G brasileiro. Sabendo-se desta limitação, vê-se necessária a construção de linhagens recombinantes de S. cerevisiae (através do uso de ferramentas de Engenharia Genômica, Biologia Molecular e demais áreas biotecnologicas relacionadas ao estudo de leveduras) que sejam, de fato, capazes de realizar a internalização e a fermentação eficiente desta pentose, com ênfase no sucesso desta fermentação em escala industrial. A captação da xilose pela levedura S. cerevisiae ocorre através da atividade de transportadores de hexose (como a glicose) conhecidos como Hxt, cuja função é realizar o transporte deste açúcar através da membrana celular, em direção ao interior da célula. Porém, estes transportadores possuem uma afinidade maior pela glicose, dificultando a internalização de xilose por meio destes transportadores. Além disso, estudos recentes tem demonstrado processos de internalização e posterior degradação de transportadores de açúcar, cuja regulação ocorre em resposta a diferentes concentrações de glicose, através da ubiquitinação dos transportadores. Entretanto, pesquisadores vêm demonstrado que a deleção de alguns genes específicos, como o ROD1 e ROG3 (genes que codificam alfa-arrestinas que participam do processo de ubiquitinação destes transportadores de membrana) podem ser capazes de evitar a endocitose dos transportadores de açúcar. Sabendo-se disso, neste trabalho, a linhagem hxt-null DLG-K1 (sem os principais transportadores Hxt1-Hxt7 e Gal2) foi modificada com a deleção dos genes ROD1 e/ou ROG3, e a sobre-expressão do transportador Hxt7. A seguir, foi realizada a avaliação das performances de fermentação desta linhagem recombinante (DLGK1T7delrog3) transformada com um plasmídeo multicópia contendo o transportador Hxt7. Os resultados obtidos indicam que a deleção das duas arrestinas prejudicou a performance da levedura. Com a deleção do gene ROG3, as leveduras DLGK1T7delrog3 demonstram uma melhor fermentação das células em glicose, e também um melhor consumo desta fonte de carbono pela levedura. O que sugere que o gene ROG3 (Art7) estaria envolvido na endocitose e remoção do transportador Hxt7 em altas concentrações de glicose, e também durante a cofermentação, porém nenhum efeito positivo pode ser observado no consumo de xilose (em meios contendo somente xilose) e fermentação desta pela ausência da arrestina Art7 nas cepas com expressão dos transportadores Hxt7. Este resultado sugere que as arrestinas envolvidas na endocitose do transportador Hxt7 na presença de altas concentrações de glicose podem ser diferentes quando a fonte de carbono é a xilose.