O auto-indutor de quorum sensing (QS) tipo 2 (AI-2) estimula a fixação de nitrogênio e favorece a produção de etanol sobre o acúmulo de biomassa em Zymomonas mobilis

• Processo: 21/04197-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2021
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Pesquisador responsável: Luiz Roberto Nunes
• Beneficiário: Luiz Roberto Nunes
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Assunto(s): Percepção de Quorum Transcriptoma Zymomonas mobilis
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ai-2 | Ethanol Production | N2 fixation | quorum sensing | transcriptome | Zymomonas mobilis | Genômica Estrutural e Funcional

Resumo

O autoindutor 2 (ou AI-2) é uma das moléculas utilizadas pelas bactérias para desencadear o mecanismo de resposta Quorum Sensing (QS), que ativa a expressão de genes envolvidos em uma série de mecanismos alternativos, quando as células atingem altas densidades populacionais (incluindo bioluminescência , motilidade, formação de biofilme, resistência ao estresse e moléculas de interesse para a população celular, ou fatores de patogenicidade, entre outros). Ao contrário da maioria dos autoindutores, o AI-2 pode induzir respostas QS em bactérias Gram-negativas e Gram-positivas e tem sido sugerido como constituindo um sistema transespecífico de comunicação bacteriana, capaz de afetar até bactérias que não podem produzir este autoindutor. Neste trabalho, demonstramos que a bactéria Gram-negativa etanologênica Zymomonas mobilis (não produtora de AI-2) responde ao AI-2 exógeno modulando a expressão de genes envolvidos em mecanismos tipicamente associados ao QS em outras bactérias, como a motilidade, reparo de DNA e fixação de nitrogênio. Curiosamente, o metabolismo das células Z. mobilis induzidas por AI-2 parece favorecer a produção de etanol ao invés do acúmulo de biomassa, provavelmente como uma adaptação à alta demanda de energia da fixação de N2. Isso abre a possibilidade de emprego do AI-2 na produção industrial do etanol de segunda geração, como forma de potencializar a fixação de N2 por essas bactérias, o que poderia reduzir os custos associados ao uso de fertilizantes à base de nitrogênio, sem comprometer a produção do etanol em plantas industriais. (AU)