Novas abordagens para melhorar a prospecção funcional de biocatalizadores em bibliotecas metagenômicas

• Processo: 15/04309-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2015
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2021
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: María Eugenia Guazzaroni
• Beneficiário: María Eugenia Guazzaroni
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: Ribeirão Preto
• Pesquisadores associados: Rafael Silva Rocha ; Raquel Fonseca Maldonado
• Bolsa(s) vinculada(s): 19/25432-7 - Buscando novas ferramentas moleculares para ampliar a robustez de Pseudomonas putida contra estresses abióticos, BP.DR; 20/01656-0 - Triagem funcional de genes de resistência a antibióticos em bactérias de importância clínica, BP.IC; 20/02228-2 - Avaliação de micro-organismos cultiváveis em áreas de risco à transferência horizontal de genes de resistência bacteriana, BP.IC; + mais bolsas vinculadas 19/18789-6 - Determinação de MICs de tolerância a diversas condições de estresse em bactérias, BP.TT; 19/18783-8 - Caracterização da resistência a acidez em Pseudomonas putida utilizando circuitos sintéticos, BP.IC; 19/00390-0 - Resistoma e mobiloma em genomas de bactérias oriundas de diversas regiões brasileiras, BP.MS; 18/18158-3 - Busca por determinantes da resistência a antibióticos no interior paulista utilizando metagenômica funcional, BP.MS; 18/21160-0 - Identificação de genes de resistência antimicrobiana em bases de dados metagenômicos, BP.IC; 18/18296-7 - Identificação de genes codificantes de chaperonas em bases de dados metagenômicos, BP.IC; 18/19188-3 - Construção de um repertório de bibliotecas metagenômicas em E. coli a partir de DNA isolado de diversas amostras ambientais, BP.TT; 18/11926-5 - Caracterização dos níveis de tradução de variantes de RBSs sintéticos bacterianos, BP.IC; 18/07261-8 - Expandindo a resistência a acidez em bactérias utilizando circuitos sintéticos, BP.MS; 17/20818-9 - Caracterização de novos elementos regulatórios metagenômicos, BP.IC; 17/19924-9 - Construção de um repertório de bibliotecas metagenômicas em E. coli a partir de DNA isolado de diversas amostras ambientais, BP.TT; 16/18827-7 - Integrando engenharia de proteínas e biologia sintética para desenvolver novos sistemas de high-throughput selection, BP.PD; 16/06323-4 - Novas ferramentas para abordagens metagenômicas na prospecção de celulases, BP.DR; 16/06922-5 - Prospecção funcional de novas proteases e glicosil hidrolases em bibliotecas metagenômicas, BP.IC; 16/01330-2 - Construction of a repertoire of metagenomic libraries in E. coli from DNA isolated from diverse environmental samples, BP.TT - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Bioprospecção Microbiologia ambiental Biotecnologia Metagenômica Enzimas Biologia sintética
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biologia Sintetica | Bioprospecção | biotecnologia | enzimas | Metagenômica Funcional | microbiologia ambiental | Metagênomica

Resumo

A biotecnologia, desempenha um papel crucial no desenvolvimento de biocatalisadores para uso na indústria, agricultura, medicina e geração de energia. Atualmente existe uma crescente demanda de enzimas com melhor desempenho catalítico ou tolerância a parâmetros específicos de processos industriais. A Metagenômica aproveita a riqueza da diversidade genética e bioquímica presente nos genomas dos microrganismos encontrados na natureza, e fornece um conjunto de novas tecnologias dirigidas à triagem de novas atividades catalíticas com potenciais aplicações biotecnológicas. No entanto, o nível tendencioso e baixo de expressão de proteínas heterólogas em Escherichia coli, juntamente com o uso de estratégias de triagem metagenômica não ideais, geralmente resulta em uma baixa taxa de sucesso na identificação de novas enzimas. Neste sentido, a presente proposta tem como objetivo realizar três abordagens principais a fim de desenvolver novas ferramentas para melhorar a recuperação do gene de interesse. Em primeiro lugar, duas estratégias diferentes serão usadas para superar a expressão tendenciosa de proteínas heterólogas nos rastreios: (i) Construção de bibliotecas metagenômicas tanto em Pseudomonas putida como em E. coli e; ii) Utilização do vector sintético, otimizado e de amplo espetro de hospedeiro pSEVA para a produção das bibliotecas metagenômicas. No momento, não existe nenhum trabalho na literatura que utilize um vetor com características semelhantes em triagens de Metagenômica funcional. Por outro lado, uma terceira estratégia que compreende a engenharia de um hospedeiro bacteriano será desenvolvida utilizando um abordagen de biologia sintética. Em particular, essa estratégia tem por objetivo melhorar a taxa de detecção de enzimas através da sinergia entre a enzima (ou outra proteína acessória/complementaria) oriunda da biblioteca metagenômica e uma enzima expressa a partir do cromossomo da linhagem recombinante hospedeira. Juntas, essas abordagens proporcionariam uma plataforma nova e eficiente para a construção e triagem funcional de bibliotecas metagenômicas. (AU)

Publicações científicas

(27)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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BORELLI, TIAGO CABRAL; LOVATE, GABRIEL LENCIONI; SCARANELLO, ANA FLAVIA TONELLI; RIBEIRO, LUCAS FERREIRA; ZARAMELA, LIVIA; PEREIRA-DOS-SANTOS, FELIPE MARCELO; SILVA-ROCHA, RAFAEL; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Combining Functional Genomics and Whole-Genome Sequencing to Detect Antibiotic Resistance Genes in Bacterial Strains Co-Occurring Simultaneously in a Brazilian Hospital. ANTIBIOTICS-BASEL, v. 10, n. 4, APR 2021. (19/00390-0, 15/04309-1, 19/06672-7, 16/18827-7, 19/15675-0, 18/18158-3)

KIKUTI MANCILIO, LUCCA BONJY; RIBEIRO, GUILHERME AUGUSTO; LOPES, ERICA MENDES; KISHI, LUCIANO TAKESHI; MARTINS-SANTANA, LEONARDO; VIANA DE SIQUEIRA, GUILHERME MARCELINO; ANDRADE, ADALGISA RODRIGUES; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; REGINATTO, VALERIA. Unusual microbial community and impact of iron and sulfate on microbial fuel cell ecology and performance. CURRENT RESEARCH IN BIOTECHNOLOGY, v. 2, p. 10-pg., 2020-11-01. (18/00789-7, 18/15528-4, 15/04309-1, 16/18827-7)

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