Genética do metabolismo de fontes de nitrogênio na levedura Dekkera bruxellensis

CAPESO interesse pela levedura Dekkera bruxellensis tem aumentado na última década pela sua capacidade de instalação e manutenção no processo fermentativo industrial de produção de etanol combustível, chegando a superar a população de Saccharomyces cerevisiae, a principal levedura usada como fermento. Essa capacidade está relacionado a assimilação de nutrientes presentes no caldo de cana, como por exemplo as fontes de nitrogênio, sendo indispensáveis para o crescimento celular. Diante desse desempenho competitivo e fermentativo demonstrado pela D. bruxellensis, há um interesse em esclarecer de que forma acontece o sucesso dessa levedura no ambiente industrial. Este trabalho tem como objetivo avaliar a inflluência de diferentes fontes de nitrogênio na taxa específica de crescimento, bem como na fisiologia e expressão de genes de células de D.bruxellensis cultivadas na presença ou ausência de oxigênio. Para isso, foram feitos cultivos na presença de aminoácidos, nitrato ou amônio como fonte de nitrogênio em condições aeróbicas e anaeróbicas, aliados a análise fisiológica feitas em HPLC e genética através de expressão gênica por PCR em tempo real. Os resultados gerados nesse trabalho relatam que a disponibilidade de oxigênio influência a preferência de assimilação de cada um dos aminoácidos bem como, a expressão de genes e permeases envolvidos no metabolismo central do nitrogênio da levedura D. bruxellensis. A glutamina é o aminoácido preferencial independente da concentração de oxigênio, no entanto em anaerobiose aspartato e glutamato também foram consideradas preferências. Os dados também mostram que a maquinaria catabólica no meio contendo todos aminoácidos e no meio contendo nitrato é mais eficiente na ausência de oxigênio. Além disso, apontam para a importância do nitrato como aceptor de elétrons na ausência de oxigênio, tal como observado em processos de fermentação industrial. Por fim, os resultados contribuem para uma melhor descrição de aspectos fisiológicos relacionados as fontes de nitrogênio pela levedura D. bruxellensis e revelam a influência negativa do oxigênio sobre a assimilação do nitrato, além de oferecer estratégias que ajudam a favorecer o seu crescimento, contribuindo para uma futura aplicação biotecnológica dessa levedura.The interest in the Dekkera bruxellensis yeast has increased in the last decade due to its capacity of installation and maintenance in the industrial fermentation process of ethanol fuel production, surpassing the population of Saccharomyces cerevisiae, the main yeast used as ferment. This capacity is related to the assimilation of nutrients present in sugarcane juice, such as nitrogen sources, which are indispensable for cell growth. Given this competitive and fermentative performance demonstrated by D. bruxellensis, there is an interest in clarifying the success of this yeast in the industrial environment and how it happens. This work aims to evaluate the influence of different nitrogen sources on the specific growth rate, as well as on the physiology and expression of D.bruxellensis cells grown in the presence or absence of oxygen. For this, cultures were made in the presence of amino acids, nitrate or ammonia as a source of nitrogen under aerobic and anaerobic conditions, allied to the physiological analysis done in HPLC and genetics through gene expression by real-time PCR. The results generated in this work report that the oxygen availability influences the assimilation preference of each of the amino acids as well as the expression of genes and permeases involved in the central nitrogen metabolism of the D. bruxellensis yeast. Glutamine is the preferred amino acid regardless.The oxygen concentration, however, there were also preferences considered in anaerobic aspartate and glutamate. The data also shows that the catabolic machinery in the medium containing all amino acids and in the medium containing nitrate is more efficient in the absence of oxygen. In addition, they point to the importance of nitrate as an electron acceptor in the absence of oxygen, as observed in industrial fermentation processes. Finally, the results contribute to a better description of the physiological aspects related to nitrogen sources by the D. bruxellensis yeast and reveal the negative influence of oxygen on the assimilation of nitrate, besides offering strategies that help to promote its growth, contributing to biotechnological application of this yeast