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Análise integrada de metagenômica e metatranscriptômica do solo da Caatinga e prospecção de genes envolvidos na degradação de lignina

Processo: 13/09386-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de agosto de 2013
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2017
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
Pesquisador responsável:Valeria Maia Merzel
Beneficiário:Gileno Vieira Lacerda Júnior
Instituição-sede: Centro Pluridisciplinar de Pesquisas Químicas, Biológicas e Agrícolas (CPQBA). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Paulínia , SP, Brasil
Assunto(s):Bioprospecção   Diversidade microbiana   Metagenômica

Resumo

A Caatinga é um bioma exclusivamente brasileiro, o que significa que grande parte do seu patrimônio biológico não pode ser encontrado em outro lugar do planeta. Apesar disso, poucos estudos com informações biológicas da Caatinga são realizados, sendo limitados ao estudo da fauna e flora. Considerada uma região com condições climáticas extremas, como elevadas temperaturas e irradiação solar, alta acidez e déficit hídrico, é esperado abrigar micro-organismos adaptados a estas condições (extremófilos) que possam ser explorados para a identificação de arsenais enzimáticos únicos e versáteis (extremozimas) com grande aplicação na indústria. A diversidade microbiana nativa do solo da Caatinga e o seu potencial biotecnológico ainda são pouco explorados e os estudos existentes envolveram a análise apenas da microbiota cultivável. Como aproximadamente 99% dos micro-organismos do solo não podem ser isolados por métodos convencionais de cultivo, tecnologias moleculares que utilizam da análise do material genético do ambiente, como a "metagenômica", são necessárias para fornecer informações mais precisas sobre a diversidade e potencial biotecnológico da comunidade microbiana. A lignina, segundo biopolímero mais abundante na biosfera, é a maior fonte de compostos aromáticos presentes no solo. Micro-organismos do solo são capazes de decompor a lignina utilizando um conjunto de enzimas lignolíticas que também podem ser utilizadas em outros processos, como desintoxicação de efluentes industriais, na indústria de papel e biocombustíveis, dentre outros. Portanto, é possível explorar novas vias de degradação desse composto na microbiota do solo que está envolvida na ciclagem desse nutriente. Este projeto propõe pela primeira vez uma análise integrada de metagenômica e metatranscriptômica da microbiota do solo da Caatinga com o objetivo de analisar a estrutura de comunidades microbianas e a expressão de genes em amostras de solo de dois períodos bem distintos deste bioma: período chuvoso e de seca, além de identificar e caracterizar enzimas lignolíticas termoestáveis. Para isto, será realizada a extração de ácidos nucléicos (DNA e RNA) das amostras de solo, aliada à clonagem de grandes fragmentos de DNA para construção de bibliotecas metagenômicas. O DNA fosmidial da biblioteca e o RNA total serão submetidos ao sequenciamento em larga escala utilizando a plataforma de pirossequenciamento 454 (Roche) para posteriores análises in silico. Os clones da biblioteca serão triados na busca por genes envolvidos na degradação da lignina através de ensaios biológicos baseados na função e similaridade de sequências. Este estudo poderá contribuir para uma melhor compreensão das funções e respostas da microbiota a mudanças ambientais neste bioma. Além disso, espera-se encontrar uma comunidade microbiana desconhecida portando genes com propriedades interessantes envolvidos na degradação da lignina.

Publicações científicas (5)
(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)
LACERDA-JUNIOR, V, GILENO; NORONHA, MELLINE F.; CABRAL, LUCELIA; DELFORNO, THAGO P.; PEREIRA DE SOUSA, SANDERSON TARCISO; FERNANDES-JUNIOR, I, PAULO; MELO, TAMER S.; OLIVEIRA, VALERIA M. Land Use and Seasonal Effects on the Soil Microbiome of a Brazilian Dry Forest. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 10, APR 5 2019. Citações Web of Science: 1.
NORONHA, MELLINE FONTES; LACERDA JUNIOR, GILENO VIEIRA; GILBERT, JACK A.; DE OLIVEIRA, VALERIA MAIA. Taxonomic and functional patterns across soil microbial communities of global biomes. Science of The Total Environment, v. 609, p. 1064-1074, DEC 31 2017. Citações Web of Science: 7.
OTTONI, JULIA RONZELLA; CABRAL, LUCELIA; PEREIRA DE SOUSA, SANDERSON TARCISO; LACERDA JUNIOR, GILENO VIEIRA; DOMINGOS, DANIELA FERREIRA; SOARES JUNIOR, FABIO LINO; PINHEIRO DA SILVA, MYLENNE CALCIOLARI; MARCON, JOELMA; FRANCO DIAS, ARMANDO CAVALCANTE; DE MELO, ITAMAR SOARES; DE SOUZA, ANETE PEREIRA; ANDREOTE, FERNANDO DINI; DE OLIVEIRA, VALERIA MAIA. Functional metagenomics of oil-impacted mangrove sediments reveals high abundance of hydrolases of biotechnological interest. WORLD JOURNAL OF MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY, v. 33, n. 7 JUL 2017. Citações Web of Science: 4.
DELFORNO, TIAGO PALLADINO; LACERDA JUNIOR, GILENO VIEIRA; NORONHA, MELLINE F.; SAKAMOTO, ISABEL K.; VARESCHE, MARIA BERNADETE A.; OLIVEIRA, VALERIA M. Microbial diversity of a full-scale UASB reactor applied to poultry slaughterhouse wastewater treatment: integration of 16S rRNA gene amplicon and shotgun metagenomic sequencing. MICROBIOLOGYOPEN, v. 6, n. 3 JUN 2017. Citações Web of Science: 7.
LACERDA JUNIOR, GILENO V.; NORONHA, MELLINE F.; DE SOUSA, SANDERSON TARCISO P.; CABRAL, LUCELIA; DOMINGOS, DANIELA F.; SABER, IRIAN L.; DE MELO, ITAMAR S.; OLIVEIRA, VALERIA M. Potential of semiarid soil from Caatinga biome as a novel source for mining lignocellulose-degrading enzymes. FEMS MICROBIOLOGY ECOLOGY, v. 93, n. 2 FEB 2017. Citações Web of Science: 3.
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
JÚNIOR, Gileno Vieira Lacerda. Caracterização do microbioma de solos semiáridos da Caatinga e seu potencial para a degradação de lignocelulose. 2017. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia.

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