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Mecanismo genético da levedura

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A busca cada vez maior pela substituição dos combustíveis derivados do petróleo que são mais poluentes, mais caros e de fonte não renovável, por outros de menor custo e que agridam menos o meio ambiente, contribuiu para o aumento no número de pesquisas para a produção de biocombustíveis.

Países como o Brasil e os Estados Unidos têm grande expressão no mercado mundial de biocombustíveis, derivados de cana-de-açúcar e de milho, respectivamente. A obtenção do bioetanol de cana se dá por via fermentativa, pela ação da levedura Saccharomyces cerevisiae sobre a sacarose, açúcar predominante na cana-de-açúcar.
 
Essa levedura também tem grande importância na fabricação de pães e de cerveja, ale do bioetanol. Esse microorganismo é largamente utilizado como modelo no estudo dentro em diversas áreas, tais como a bioquímica, a genética e a biologia celular. Devido ao seqüenciamento do seu genoma, muito já se conhece sobre a sua biologia.

Da necessidade de obter maiores conhecimentos sobre a atuação da S. cerevisiae no processo fermentativo, surgiu uma parceria entre pesquisadores do Instituto de Biologia (IB) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e da Universidade de Duke, EUA para a conclusão do sequenciamento genético da levedura. O artigo foi publicado na edição de outubro do periódico Genome Research.

Através do mapeamento do genoma da levedura, os pesquisadores conseguiram descobrir importantes mecanismos diretamente relacionados à sua atuação na fermentação. Dentre eles, foram descritos no artigo a facilidade de adaptação ao processo industrial, a alta capacidade de competição e de reorganização na disputa com outros microorganismos e a elevada variabilidade e capacidade para suportar mudanças no ambiente e diferentes condições de estresse.

Nesse estudo, os cientistas realizaram a análise genética da cepa diplóide PE-2 (JAY270) e o sequenciamento completo do genoma da cepa haplóide, JAY291. A PE-2 é uma das mais utilizadas no Brasil e que se caracteriza pela adaptação natural para o processo de fermentação da cana.

Os resultados revelaram que a cepa JAY270 possui um genoma com alto grau de heterozigose e vários polimorfismos estruturais localizados em regiões da periferia dos cromossomos homólogos. Nesses lócus foram encontrados sequências repetitivas de DNA. A partir dessa informação, os pesquisadores descobriram que a levedura tem elevada capacidade de aumentar a quantidade de genes de seu interesse e de diminuir os demais.

De acordo com os resultados obtidos no estudo, os cientistas descobriram que a reorganização dos genes pela levedura é feita de tal forma que, se ela tiver algum gene de grande importância será capaz de ampliá-los muitas vezes utilizando os genes que se localizam nas extremidades dos cromossomos, o que dará origem a muitas variantes.

Outro ponto observado pelos pesquisadores foi a capacidade de produção de esporos pela cepa JAY270, ocorrendo da mesma forma com a cepa originada do cruzamento com a S288c, uma cepa de laboratório.

As principais características dessas cepas que foram observadas foram a adaptação a ambientes industriais, possibilitando a geração de microorganismos com alta capacidade de produção de etanol e de massa celular, e a resistência a temperaturas elevadas e ao estresse oxidativo. Com a compreensão dos mecanismos genéticos que as determinam, os pesquisadores terão uma ferramenta poderosa para o desenvolvimento de novas leveduras através da manipulação do genoma.
15/10/2009
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG
 

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