Fecha de alta en el repositorio: 2018-10-24
Resumen: Las enzimas degradadoras de la pared celular (CWD) son esenciales en las biorefinerías para la producción de etanol celulósico. No obstante, su producción mediante bioreactores de microorganismos puede resultar muy cara. Por este motivo, se plantea utilizar las plantas como sistemas de producción alternativos. El maíz es un cultivo comercialmente muy extendido y puede producir grandes cantidades de proteínas heterólogas con unos costos de producción muy bajos, lo que lo hace perfecto para esta aplicación. La biomasa lignocelulósica requiere pretratamientos termoquímicos muy agresivos previos a la hidrolización enzimática para obtener azúcares fermentables. Es importante que las enzimas que se expresen en esta sean termoestables y presenten propiedades de temperatura y pH óptimos similares a los que se aplican en los pretratamientos, con el objetivo de mantener su actividad enzimática. Las semillas se consideran una de las mejores localizaciones de la planta para la expresión y acumulación de grandes cantidades de enzimas sin que su fenotipo se vea prácticamente alterado, y pueden utilizarse directamente en la producción del bioetanol como biomasa contenedora de enzimas. Este trabajo resume los esfuerzos realizados durante los últimos doce años en la producción de enzimas CWD en las semillas de maíz transgénico para la deconstrucción de la biomasa lignocelulósica. Se han descrito un conjunto de estrategias para incrementar la producción de enzimas y reducir los impactos negativos de su acumulación en el crecimiento y desarrollo de la planta. Entre otros, se incluyen el targeting de las enzimas heterólogas en compartimentos subcelulares específicos, el uso de promotores específicos de tejido o inducibles, la modificación de las enzimas con inteínas para anular su actividad enzimática durante el periodo de desarrollo de la planta, la adición de múltiples copias de unidades transcripcionales idénticas en las construcciones génicas, las autopolinizaciones o los cruces con líneas de alto contenido en triacilgliceroles. Cell wall-degrading (CWD) enzymes are essential for biorefineries in the production of cellulosic ethanol. However, its production by microbial bioreactors is expected to be high. This is the reason why it has been propounded to use plants as alternative production systems. Corn is known to be a very widespread crop and can produce large quantities of heterologous proteins within low production costs, a fact that makes it perfect for this application. Lignocellulosic biomass requires aggressive thermochemical pretreatments before the enzymatic hydrolysis in order to obtain fermentable sugars. It is necessary for the enzymes which are expressed in this biomass to be thermostable and to display optimum temperature and pH properties similar to those applied in the pretreatments, in order to maintain its enzymatic activity. Maize seeds are considered as one of the bests locations of the plant to express and accumulate enzymes in large amounts almost without affecting its phenotype, and they can be used directly as enzyme-containing biomass in the bioethanol production process. This work summarizes the efforts made within the last twelve years on the production of cell wall-degrading enzymes in transgenic maize seed for use in the deconstruction of lignocellulosic biomass. Some strategies have been employed to increase enzyme yields and reduce negative impacts on plant growth and development. Among others, the following have been included: targeting heterologous enzymes into specific subcellular compartments, using tissue-specific or inducible promoters, modifying the enzymes by the incorporation of inteins in order to nullify its enzymatic activity during the plant’s development period, adding multiple copies of identical transcription units in the constructions, self-pollinations or outcrosses to high-oil lines. Els enzims degradadors de la paret cel·lular (CWD) són essencials en les biorefineries per a la producció d’etanol cel·lulòsic. No obstant, la seva producció mitjançant bioreactors de microorganismes pot resultar molt cara. És per això que es planteja utilitzar les plantes com a sistemes de producció alternatius. El blat de moro és un cultiu comercialment molt estès i pot produir grans quantitats de proteïnes heteròlogues amb uns costos de producció molt baixos, el que el fa perfecte per aquesta aplicació. La biomassa lignocel·lulòsica requereix pretractaments termoquímics molt agressius previs a la hidròlisi enzimàtica per obtenir sucres fermentables. És important que els enzims que s’expressen en aquesta siguin termoestables i presentin propietats de temperatura i pH òptims similars als que s’apliquen en els pretractaments, amb l’objectiu de mantenir la seva activitat enzimàtica. Les llavors es consideren una de les millors localitzacions de la planta per a l’expressió i acumulació de grans quantitats d’enzims sense que el seu fenotip es vegi pràcticament afectat, i poden utilitzar-se directament en la producció de bioetanol com a biomassa contenidora d’enzims. Aquest treball resumeix els esforços realitzats durant els últims dotze anys en la producció d’enzims CWD en les llavors del blat de moro transgènic per a la desconstrucció de la biomassa lignocel·lulòsica. S’han descrit un seguit d’estratègies per incrementar la producció d’enzims i reduir els impactes negatius de la seva acumulació en el creixement i desenvolupament de la planta. Entre altres, s’inclouen el targeting dels enzims heteròlegs en compartiments subcel·lulars específics, l’ús de promotors específics de teixit o induïbles, la modificació dels enzims amb inteïnes per anul·lar la seva activitat enzimàtica durant el període de desenvolupament de la planta, l’addició de múltiples còpies d’unitats transcripcionals idèntiques en les construccions gèniques, les autopol·linitzacions o els encreuaments amb línies d’alt contingut en triacilglicerols.
Materia: Bioquímica i biotecnologia
Idioma: cat
Áreas temáticas: Bioquímica y biotecnología Biochemistry and biotechnology Bioquímica i biotecnologia
Departamento: Bioquímica i Biotecnologia
Estudiante: Àvila Cabré, Sílvia
Curso académico: 2017-2018
Título en diferentes idiomas: Expresión de enzimas microbianas degradadoras de la pared celular en las semillas del maíz como fuente potencial para la producción de etanol celulósico Microbial cell wall-degrading enzymes expression in maize seeds as a potential source for cellulosic ethanol production Expressió d'enzims microbians degradadors de la paret cel·lular en les llavors del blat de moro com a font potencial per a la producció d'etanol cel·lulòsic
Fecha de la defensa del treball: 2018-09-13
Derechos de acceso: info:eu-repo/semantics/openAccess
Palabras clave: enzimas degradadoras de la pared celular, maíz transgénico, producción de bioetanol cell wall-degrading enzymes, transgenic maize, bioethanol production enzims degradadors de la paret cel·lular, blat de moro transgènic, producció de bioetanol
Confidencialidad: No
Créditos del TFG: 9
Título en la lengua original: Expressió d'enzims microbians degradadors de la paret cel·lular en les llavors del blat de moro com a font potencial per a la producció d'etanol cel·lulòsic
Director del proyecto: Poblet Icart, Maria Montserrat
Enseñanza(s): Biotecnologia
Entidad: Universitat Rovira i Virgili (URV)
Repositori URV