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

Processo: 15/04309-1
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores
Vigência: 01 de outubro de 2015 - 30 de setembro de 2020
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
Pesq. associados:Rafael Silva Rocha ; Raquel Fonseca Maldonado
Bolsa(s) vinculada(s):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
+ mais bolsas vinculadas 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 

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)

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Publicações científicas (18)
(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)
LUANA DE FÁTIMA ALVES; TIAGO CABRAL BORELLI; CAUÃ ANTUNES WESTMANN; RAFAEL SILVA-ROCHA; MARÍA-EUGENIA GUAZZARONI. Boundaries in metagenomic screenings using lacZα-based vectors. GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY, v. 43, n. 1, p. -, 2020.
ALVES, LUANA DE FATIMA; BORELLI, TIAGO CABRAL; WESTMANN, CAUA ANTUNES; SILVA-ROCHA, RAFAEL; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Boundaries in metagenomic screenings using lacZ alpha-based vectors. GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY, v. 43, n. 1 2020. Citações Web of Science: 0.
NORA, LUISA CZAMANSKI; WESTMANN, CAUA ANTUNES; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; SIDDAIAH, CHANDRANAYAKA; GUPTA, VIJAI KUMAR; SILVA-ROCHA, RAFAEL. Recent advances in plasmid-based tools for establishing novel microbial chassis. BIOTECHNOLOGY ADVANCES, v. 37, n. 8 DEC 2019. Citações Web of Science: 1.
RIBEIRO, LUCAS FERREIRA; LOPES, ERICA M.; KISHI, LUCIANO T.; COSTA RIBEIRO, LILIANE FRAGA; MENEGUETI, MAYRA GONCALVES; GASPAR, GILBERTO GAMBERO; SILVA-ROCHA, RAFAEL; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Microbial Community Profiling in Intensive Care Units Expose Limitations in Current Sanitary Standards. FRONTIERS IN PUBLIC HEALTH, v. 7, AUG 28 2019. Citações Web of Science: 0.
OLIVEIRA MONTEIRO, LUMMY MARIA; ARRUDA, LETICIA MAGALHAES; SANCHES-MEDEIROS, ANANDA; MARTINS-SANTANA, LEONARDO; DE FATIMA ALVES, LUANA; DEFELIPE, LUCAS; GUSTAVO TURJANSKI, ADRIAN; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; DE LORENZO, VICTOR; SILVA-ROCHA, RAFAEL. Reverse Engineering of an Aspirin-Responsive Transcriptional Regulator in Escherichia coli. ACS SYNTHETIC BIOLOGY, v. 8, n. 8, p. 1890-1900, AUG 2019. Citações Web of Science: 1.
RIBEIRO, LUCAS FERREIRA; AMARELLE, VANESA; ALVES, LUANA DE FATIMA; VIANA DE SIQUEIRA, GUILHERME MARCELINO; LOVATE, GABRIEL LENCIONI; BORELLI, TIAGO CABRAL; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Genetically Engineered Proteins to Improve Biomass Conversion: New Advances and Challenges for Tailoring Biocatalysts. Molecules, v. 24, n. 16 AUG 2019. Citações Web of Science: 0.
CAMPOS ANTONIETO, AMANDA CRISTINA; VIEIRA NOGUEIRA, KAROLINE MARIA; DE PAULA, RENATO GRACIANO; NORA, LUFSA CZAMANSKI; ANZOLINI CASSIANO, MURILO HENRIQUE; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; ALMEIDA, FAUSTO; DA SILVA, THIAGO APARECIDO; RIES, LAURE NICOLAS ANNICK; DE ASSIS, LEANDRO JOSE; GOLDMAN, GUSTAVO HENRIQUE; SILVA, ROBERTO NASCIMENTO; SILVA-ROCHA, RAFAEL. A Novel Cys2His2 Zinc Finger Homolog of AZF1 Modulates Holocellulase Expression in Trichoderma reesei. MSYSTEMS, v. 4, n. 4 JUL-AUG 2019. Citações Web of Science: 2.
AMARELLE, VANESA; SANCHES-MEDEIROS, ANANDA; SILVA-ROCHA, RAFAEL; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Expanding the Toolbox of Broad Host-Range Transcriptional Terminators for Proteobacteria through Metagenomics. ACS SYNTHETIC BIOLOGY, v. 8, n. 4, p. 647-654, APR 2019. Citações Web of Science: 1.
FONSECA, BRUNA CONSTANTS; RIANO-PACHON, DIEGO MAURICIO; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; REGINATTO, VALERIA. Genome sequence of the H-2-producing Clostridium beijerinckii strain Br21 isolated from a sugarcane vinasse treatment plant. GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY, v. 42, n. 1, p. 139-144, JAN-MAR 2019. Citações Web of Science: 0.
NORA, LUISA CZAMANSKI; WESTMANN, CAUA ANTUNES; MARTINS-SANTANA, LEONARDO; ALVES, LUANA DE FATIMA; OLIVEIRA MONTEIRO, LUMMY MARIA; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; SILVA-ROCHA, RAFAEL. The art of vector engineering: towards the construction of next-generation genetic tools. MICROBIAL BIOTECHNOLOGY, v. 12, n. 1, p. 125-147, JAN 2019. Citações Web of Science: 5.
RIBEIRO, LUCAS F.; AMARELLE, VANESA; RIBEIRO, LILIANE F. C.; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Converting a Periplasmic Binding Protein into a Synthetic Biosensing Switch through Domain Insertion. BIOMED RESEARCH INTERNATIONAL, 2019. Citações Web of Science: 2.
ALVES, LUANA DE FATIMA; MELEIRO, LUANA PARRAS; SILVA, ROBERTO N.; WESTMANN, CAUA ANTUNES; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Novel Ethanol- and 5-Hydroxymethyl Furfural-Stimulated beta-Glucosidase Retrieved From a Brazilian Secondary Atlantic Forest Soil Metagenome. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 9, OCT 29 2018. Citações Web of Science: 2.
WESTMANN, CAUA A.; ALVES, LUANA DE FATIMA; SILVA-ROCHA, RAFAEL; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Mining Novel Constitutive Promoter Elements in Soil Metagenomic Libraries in Escherichia coli. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 9, JUN 20 2018. Citações Web of Science: 5.
WESTMANN, CAUA ANTUNES; GUAZZARONI, MARA-EUGENIA; SILVA-ROCHA, RAFAEL. Engineering Complexity in Bacterial Regulatory Circuits for Biotechnological Applications. MSYSTEMS, v. 3, n. 2, SI MAR-APR 2018. Citações Web of Science: 1.
ALVES, LUANA DE FATIMA; WESTMANN, CAUA ANTUNES; LOVATE, GABRIEL LENCIONI; VIANA DE SIQUEIRA, GUILHERME MARCELINO; BORELLI, TIAGO CABRAL; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Metagenomic Approaches for Understanding New Concepts in Microbial Science. INTERNATIONAL JOURNAL OF GENOMICS, 2018. Citações Web of Science: 4.
DE FRIAS, ULYSSES AMANCIO; BONIFACIO PEREIRA, GREICY KELLY; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; SILVA-ROCHA, RAFAEL. Boosting Secondary Metabolite Production and Discovery through the Engineering of Novel Microbial Biosensors. BIOMED RESEARCH INTERNATIONAL, 2018. Citações Web of Science: 1.
FONSECA, BRUNA CONSTANTE; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; REGINATTO, VALERIA. Fermentative production of H-2 from different concentrations of galactose by the new isolate Clostridium beijerinckii Br21. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 41, n. 46, p. 21109-21120, DEC 14 2016. Citações Web of Science: 7.
AMORES, GERARDO RUIZ; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; ARRUDA, LETICIA MAGALHAES; SILVA-ROCHA, RAFAEL. Recent Progress on Systems and Synthetic Biology Approaches to Engineer Fungi As Microbial Cell Factories. CURRENT GENOMICS, v. 17, n. 2, p. 85-98, 2016. Citações Web of Science: 2.

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