Identificação de marcas de seleção natural em enzimas metilglioxal redutase de leveduras fermentadoras de xilose com potencial aplicação industrial

Resumo

O surgimento de tecnologias para produção de etanol 2G vem a suprir a necessidade de aumentar o uso de energias renováveis. O uso do bagaço no processo traz desafios da fermentação de açúcares tipo pentoses, como a xilose, que não são naturalmente consumidos pelas leveduras industriais. Um trabalho prévio do nosso grupo de pesquisa identificou evidências de seleção natural atuando nos genes de metilglioxal redutases (MGR) em leveduras fermentadoras, indicando a necessidade de uma investigação mais profunda nestes genes. Nós expandimos o nosso dataset original incluindo mais genomas de membros do subfilo Saccharomycotina. Com os novos genomas escolhidos, os genes foram separados em famílias gênicas homólogas e após o processo de alinhamento das sequências foram reconstruídas duas filogenias, uma representando a evolução das espécies e outra representando a evolução dos genes MGR. Após isso utilizamos o conceito dN/dS, aplicado a dois modelos (site e branch-site model) com o propósito de testar os processos de seleção atuantes. Foram encontradas evidências de expansão gênicas e uma forte atuação da seleção natural nas MGRs para espécies fermentadores de xilose, sugerindo a relação entre as forças evolutivas atuantes sobre estas proteínas e a capacidade de utilização de xilose destas espécies. Nossas análises apontam para cópias gênicas de MGR como um potencial para melhorar a fermentação de xilose em leveduras industriais.