Poli-3-hidroxibutirato (P(3HB)) é um polímero da família dos polihidroxialcanoatos (PHA) produzido por bactérias e que despertam interesse industrial por serem termoplásticos biodegradáveis e biocompatíveis. A síntese de P(3HB) requer intermediários metabólicos (NADPH e acetil-CoA), que também são necessários para o crescimento celular. P(3HB) pode ser produzido por linhagens recombinantes de Escherichia coli associado ao crescimento celular e sua síntese pode ser melhorada com o aumento da oferta de NADPH. Neste trabalho, foi avaliado o impacto sobre a produção de P(3HB) do uso de linhagens recombinantes de E. coli expressando gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase (GAPDH) apresentando capacidade de suprir maior quantidade de NADPH. A substituição total da gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase NAD⁺ dependente por uma NADP⁺ dependente levou à maior crescimento e menor produção de P(3HB). Nos cultivos em biorreator a linhagem mutante (TUD15) produziu menos P(3HB) do que a linhagem selvagem (MG1655), indicando que o grande aumento do suprimento de NADPH pode contribuir no crescimento celular, mas não são relevantes para aumentar a produção de P(3HB). A substituição parcial da gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase NAD-GAP por NADP-GANP aumentou expressivamente a capacidade de acúmulo de P(3HB), que atingiu 50% da massa seca celular em agitador rotativo. Nos cultivos em biorreator, ficou clara a maior capacidade de crescimento e de acúmulo de P(3HB) com a expressão simultânea das duas enzimas. Em conjunto, os resultados sugerem que um balanço adequado de acetil-CoA, NADPH e ATP é necessário para se atingir crescimento e produção de P(3HB) eficientes em E. coli. Os dados obtidos neste trabalho devem contribuir na busca de modelos metabólicos que melhor representem E. coli e permitirão identificar condições mais apropriadas para o crescimento celular e a produção de P(3HB).

Poly-3-hydroxybutyrate (P(3HB)) is a polymer from the family of polyhydroxyalkanoates (PHA) produced by bacteria which has an industrial interest since it is a biodegradable and biocompatible thermoplastic. Synthesis of P(3HB) requires metabolic intermediates (NADPH and acetyl-CoA), which are also required for cell growth. P(3HB) can be produced by recombinant Escherichia coli strains with associated cell growth and its synthesis can be improved by increasing NADPH supply. In this study, was evaluated the impact on the production of P(3HB using a recombinant E. coli. strains expressing glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) presenting capacity to supply larger amounts of NADPH. A total substitution of dependent NAD⁺ glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase by a dependent NADP⁺ led to higher growth and lower P(3HB) production. In bioreactor cultures the mutant strain (TUD15) produced less P(3HB) than the wild strain (MG1655), indicating that the large increase in NADPH supply may contribute to cell growth but are not relevant to increase production. P(3HB). A partial replacement of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase NAD-GAP for NADP-GANP significantly increased the accumulation capacity of P(3HB), which reached 50% of the cell dry mass on shake flask cultures. In bioreactor cultures showed a higher growth and accumulation capacity of P(3HB) with a simultaneous expression of the two enzymes.Toguether, the results suggest that an appropriate balance of acetyl-CoA, NADPH and ATP is required to achieve efficient growth and production of P(3HB) in recombinant E. coli strains. The data obtained in this work should contribute to the search for metabolic models that best represent E. coli. and will allow to identify more appropriate conditions for cell growth and P(3HB) production.