Production of poly-3-hydroxybutyrate in recimbinat Escherichia coli wuith deletion of the genes encoding the transhydrogenase enzymes.

O uso de materiais plásticos tem sido proeminente na sociedade moderna dada sua versatilidade de aplicações, mas acarreta um grande problema, o processo de descarte. Plásticos convencionais são derivados do petróleo que levam anos para degradar na natureza, causando sérios problemas ambientais. Neste cenário, o desenvolvimento de bioplásticos que utilizam fontes renováveis como matéria prima e são biodegradáveis, é uma possível solução. Contudo, bioplásticos como o poli-3- hidroxibutirato (P3HB), são mais caros que os plásticos convencionais. Em vista disso, muitos estudos atuais têm como foco melhorar a viabilidade econômica da produção de bioplásticos. Este trabalho teve como objetivo testar cepas mutantes de Escherichia coli recombinante, com deleção nos genes que codificam as enzimas com ação transidrogenase, com o intuito de avaliar a produção de P3HB. Três cepas, o tipo selvagem, uma mutante com deleção do operon pntAB e uma com deleção do gene udhA foram cultivadas em experimentos em frasco e em biorreator, em condições de oxigênio limitado. Os experimentos em frasco agitado apontaram que a cepa ?pntAB teve o maior fator de conversão dentre as três cepas, no meio mineral sem suplementação de NaCl (0,228 g P3HB/g glicose). No entanto, a cepa selvagem foi a que alcançou a maior produtividade (0,0184 g P3HB/L.h) no meio suplementado com NaCl. Nos biorreatores, a cepa selvagem foi a que obteve a maior velocidade específica de crescimento, fator de conversão e produtividade, com 0,69 h-1, 0,0063 g P3HB/g glicose e 0,0043 g P3HB/L.h, respectivamente. Estes resultados indicam que a deleção do operon pntAB foi positiva para a produção de P3HB em frasco agitado, especialmente em meio sem suplementação de NaCl. Em contrapartida, a deleção do operon pntAB ou do gene udhA não foi benéfica nos cultivos em biorreator com suplementação de NaCl, onde foi notado também, acúmulo de lactato, para as cepas com deleção.The use of plastic materials has been prominent in modern society given its versatility of applications, but it faces a major problem: the disposal process. Conventional plastics are oil-derived products that take several years to degrade in nature and cause serious environmental problems. In this scenario, the development of bioplastics that use renewable sources as feedstock and are biodegradable, is a potential solution to this problem. However, bioplastics such as the poly-3- hydroxybutyrate (P3HB), are more expensive than conventional plastics. Current efforts have been focused on improving the cost effectiveness of bioplastic production. This work aimed to test strains of recombinant Escherichia coli, with deletion on the transhydrogenase genes, in order to evaluate the production of P3HB. Three strains, the wild type, a mutant with a deletion of the operon pntAB and another mutant with a deletion of the gene udhA, were cultivated in shake flasks and in bioreactors, in oxygen-limited condition. Shake flask experiments pointed that strain ?pntAB had the highest P3HB yield on glucose among the strains, on mineral medium without supplementation of NaCl (0.228 g P3HB/g glucose). However, the wild type strain reached the highest productivity (0.0184 g P3HB/L.h) in medium supplemented with NaCl. In bioreactors, the wild type strain reached the highest specific growth rate, yield and P3HB productivity, with 0.69 h-1, 0.0063 g P3HB/g glucose and 0.0043 g P3HB/L.h, respectively. These results indicated that deletion of the pntAB operon was effective for P3HB production in shake flask cultures, especially in media without NaCl supplementation. On the other hand, deletion of the pntAB operon or the udhA gene was not effective in bioreactor cultivations using medium supplemented with NaCl, where accumulation of lactate was noticed for the two deleted strains