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Desvendando um consórcio bacteriano em decomposição de lignocelulose do solo associado à palha seca da cana-de-açúcar por metagenômica centrada em genômica

Resumo

Resumo: A produção de biocombustíveis de segunda geração está em alta demanda, mas a complexidade da biomassa lignocelulósica prejudica seu uso devido à grande diversidade de enzimas necessárias para executar a sacarificação completa. Na natureza, a lignocelulose pode ser rapidamente desconstruída devido à divisão do trabalho bioquímico efetuada nas comunidades bacterianas. Aqui, analisamos o potencial lignocelulolítico de um consórcio bacteriano obtido do solo e sobras de palha seca de uma usina de cana-de-açúcar. Este consórcio foi cultivado por 20 semanas em condições aeróbias utilizando o bagaço da cana-de-açúcar como única fonte de carbono. A microscopia eletrônica de varredura e as análises químicas registraram modificações na aparência e na composição bioquímica da fibra da cana-de-açúcar, indicando que esse consórcio pode desconstruir a celulose e a hemicelulose, mas não a lignina. Um total de 52 genomas montados em metagenoma de oito classes de bactérias (Actinobacteria, Alphaproteobacteria, Bacilli, Bacteroidia, Cytophagia, Gammaproteo bactéria, Oligoflexia e Thermoleophilia) foram recuperados do consórcio, em que ~ 46% das espécies não mostraram nenhuma modificação relevante em seus abundância durante as 20 semanas de cultivo, sugerindo um consórcio estável. Seu repertório CAZymes indicou que muitas das espécies mais abundantes são conhecidas por desconstruir a lignina (por exemplo, Chryseobacterium) e transportar sequências relacionadas com a hemicelulose e a desconstrução da celulose (por exemplo, Chitinophaga, Niastella, Niabella e Siphonobacter). Juntos, nossos resultados desvendaram a diversidade bacteriana, o potencial enzimático e a eficácia. (AU)