Estrategias para la producción biotecnológica de xilitol a partir de hidrolizados lignocelulósicos mediante modificación genética de la cepa industrial de la levadura Saccharomyces cerevisiae

Abstract

La biomasa lignocelulósica son una materia prima prometedora para la obtención de productos de valor añadido mediante métodos biotecnológicos, en especial xilitol y bioetanol. Entre todos los organismos disponibles, la levadura Saccharomyces cerevisiae es el más usado para la obtención de aditivos alimentarios y para la fermentación de residuos lignocelulósicos, por su condición de GRAS y de organismo modelo. Sin embargo, S. cerevisiae no posee la ruta metabólica para fermentar la xilosa, por lo que es necesario transformar genéticamente a la levadura para introducirle los enzimas necesarios. Para la formación de xilitol a partir de xilosa existen varias estrategias posibles: introducir una xilosa reductasa (XR), ya sea salvaje (con uso prioritario del cofactor NADPH) o mutante (con un uso exclusivo del cofactor NADH); o sobreexpresar una aldosa reductasa inespecífica endógena codificada por el gen GRE-3. En este trabajo se ha transformado la cepa industrial de S. cerevisiae PE-2, con una gran robustez ante el efecto de los inhibidores presentes en los hidrolizados de los materiales lignocelulósicos, para introducirle un gen codificador de una XR mutante. Además, se ha caracterizado la producción de xilitol por parte de la cepa construida, así como transformantes de S. cerevisiae PE-2 que sobreexpresan un gen que codifica una XR salvaje y el gen GRE-3, en diferentes condiciones de fermentación. Se encontró que la cepa que sobreexpresa el gen GRE-3 es la que tiene mayor producción de xilitol, alcanzando un rendimiento del 71% y una productividad de 0,43 g/Lh. En el experimento con las mejores condiciones de fermentación, se alcanzó una rendimiento del 96% y una productividad de 0,27 g/Lh por parte de la S. cerevisiae PE-2 que posee la XR salvaje.