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Metadados | Descrição | Idioma |
---|---|---|
Autor(es): dc.contributor | Universidade Estadual Paulista (UNESP) | - |
Autor(es): dc.contributor | SENAI Innovation Institute for Biotechnology | - |
Autor(es): dc.contributor | Universidade de São Paulo (USP) | - |
Autor(es): dc.contributor | Federal University of Rio Grande do Sul | - |
Autor(es): dc.creator | Jacobus, Ana Paula | - |
Autor(es): dc.creator | Cavassana, Stella Diogo | - |
Autor(es): dc.creator | de Oliveira, Isabelle Inácio | - |
Autor(es): dc.creator | Barreto, Joneclei Alves | - |
Autor(es): dc.creator | Rohwedder, Ewerton | - |
Autor(es): dc.creator | Frazzon, Jeverson | - |
Autor(es): dc.creator | Basso, Thalita Peixoto | - |
Autor(es): dc.creator | Basso, Luiz Carlos | - |
Autor(es): dc.creator | Gross, Jeferson | - |
Data de aceite: dc.date.accessioned | 2025-08-21T21:37:47Z | - |
Data de disponibilização: dc.date.available | 2025-08-21T21:37:47Z | - |
Data de envio: dc.date.issued | 2025-04-29 | - |
Data de envio: dc.date.issued | 2024-11-30 | - |
Fonte completa do material: dc.identifier | http://dx.doi.org/10.1186/s13068-024-02503-7 | - |
Fonte completa do material: dc.identifier | https://hdl.handle.net/11449/299594 | - |
Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/11449/299594 | - |
Descrição: dc.description | Background: The selection of Saccharomyces cerevisiae strains with higher alcohol tolerance can potentially increase the industrial production of ethanol fuel. However, the design of selection protocols to obtain bioethanol yeasts with higher alcohol tolerance poses the challenge of improving industrial strains that are already robust to high ethanol levels. Furthermore, yeasts subjected to mutagenesis and selection, or laboratory evolution, often present adaptation trade-offs wherein higher stress tolerance is attained at the expense of growth and fermentation performance. Although these undesirable side effects are often associated with acute selection regimes, the utility of using harsh ethanol treatments to obtain robust ethanologenic yeasts still has not been fully investigated. Results: We conducted an adaptive laboratory evolution by challenging four populations (P1–P4) of the Brazilian bioethanol yeast, Saccharomyces cerevisiae PE-2_H4, through 68–82 cycles of 2-h ethanol shocks (19–30% v/v) and outgrowths. Colonies isolated from the final evolved populations (P1c–P4c) were subjected to whole-genome sequencing, revealing mutations in genes enriched for the cAMP/PKA and trehalose degradation pathways. Fitness analyses of the isolated clones P1c–P3c and reverse-engineered strains demonstrated that mutations were primarily selected for cell viability under ethanol stress, at the cost of decreased growth rates in cultures with or without ethanol. Under this selection regime for stress survival, the population P4 evolved a protective snowflake phenotype resulting from BUD3 disruption. Despite marked adaptation trade-offs, the combination of reverse-engineered mutations cyr1A1474T/usv1Δ conferred 5.46% higher fitness than the parental PE-2_H4 for propagation in 8% (v/v) ethanol, with only a 1.07% fitness cost in a culture medium without alcohol. The cyr1A1474T/usv1Δ strain and evolved P1c displayed robust fermentations of sugarcane molasses using cell recycling and sulfuric acid treatments, mimicking Brazilian bioethanol production. Conclusions: Our study combined genomic, mutational, and fitness analyses to understand the genetic underpinnings of yeast evolution to ethanol shocks. Although fitness analyses revealed that most evolved mutations impose a cost for cell propagation, combination of key mutations cyr1A1474T/usv1Δ endowed yeasts with higher tolerance for growth in the presence of ethanol. Moreover, alleles selected for acute stress survival comprising the P1c genotype conferred stress tolerance and optimal performance under conditions simulating the Brazilian industrial ethanol production. | - |
Descrição: dc.description | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | - |
Descrição: dc.description | Bioenergy Research Institute São Paulo State University | - |
Descrição: dc.description | SENAI Innovation Institute for Biotechnology | - |
Descrição: dc.description | Biological Science Department “Luiz de Queiroz” College of Agriculture University of Sao Paulo | - |
Descrição: dc.description | Institute of Food Science and Technology Federal University of Rio Grande do Sul | - |
Descrição: dc.description | Department of Agri-Food Industry Food and Nutrition “Luiz de Queiroz” College of Agriculture University of Sao Paulo | - |
Descrição: dc.description | Bioenergy Research Institute São Paulo State University | - |
Descrição: dc.description | FAPESP: 13/15743-9 | - |
Descrição: dc.description | FAPESP: 17/13972-1 | - |
Descrição: dc.description | FAPESP: 17/24453-5 to APJ. | - |
Descrição: dc.description | FAPESP: 23/04162-7 to JG | - |
Idioma: dc.language | en | - |
Relação: dc.relation | Biotechnology for Biofuels and Bioproducts | - |
???dc.source???: dc.source | Scopus | - |
Palavras-chave: dc.subject | Adaptive laboratory evolution | - |
Palavras-chave: dc.subject | Alcoholic fermentation | - |
Palavras-chave: dc.subject | Bioethanol yeasts | - |
Palavras-chave: dc.subject | cAMP/PKA pathway | - |
Palavras-chave: dc.subject | CRISPR/Cas9 | - |
Palavras-chave: dc.subject | Ethanol tolerance | - |
Palavras-chave: dc.subject | Saccharomyces cerevisiae | - |
Título: dc.title | Optimal trade-off between boosted tolerance and growth fitness during adaptive evolution of yeast to ethanol shocks | - |
Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
Aparece nas coleções: | Repositório Institucional - Unesp |
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