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Exploração e expansão do terpenoma de Streptomyces sp. CBMAI 2042 via genome mining

Processo: 19/04855-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2019
Vigência (Término): 31 de dezembro de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
Pesquisador responsável:Luciana Gonzaga de Oliveira
Beneficiário:Douglas Cunha Sachito
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:14/50249-8 - Green chemistry: sustainable synthetic methods employing benign solvents, safer reagents, and bio-renewable feedstock, AP.PCPE
Assunto(s):Biotecnologia   Produtos naturais   Terpenos   Streptomyces   Genomas   Biossíntese   Ensaios enzimáticos

Resumo

Metabólitos secundários advindos de bactérias, fungos e plantas providenciam uma variedade de estrutura químicas bioativas com abundante aplicação nos setores industriais. Entretanto, o alto custo e tempo na prospecção de novos compostos por intermédio de metodologias ultrapassadas desestimulam a busca por esses metabólitos. Recentemente, o grande progresso das metodologias de biologia molecular e o avanço e barateamento no sequenciamento total de genomas fizeram com que os produtos naturais, principalmente em microrganismos do grupo das actinobactérias que possuem vasto metabolismo secundário, voltassem a ser debatidos e explorados por técnicas que são conhecidas como "genome mining" ou busca guiada pelo genoma. O genome mining de agrupamentos de genes biosintéticos tornou-se uma ferramenta poderosa na descoberta de novas entidades químicas. A exploração de genes é facilitada por ferramentas computacionais como por exemplo o BLASTp (NCBI), HMM, Pfam, AntiSmash entre outras. Essas ferramentas identificam e agrupam, através de algoritmos, genes em clusters que codificam lipídeos, terpenos, sideróforos, peptídeos não-ribossomais, policetídeos, entre outras classes de compostos de extrema importância econômica, mas que nem sempre são observadas no meio de cultivo nas condições de laboratório. Dentre os metabolitos secundários, os terpenos são a maior classe de produtos naturais com vasta diversidade química estrutural. Esses produtos naturais desempenham funções ecológicas variadas, além de possuírem aplicações comerciais com alto valor agregado. Milhares de terpenos estão presentes em plantas terrestres e marinhas, além de fungos. Entretanto, recentemente constatou-se que uma gama de bactérias, principalmente as gram-positivas do gênero Streptomyces e outras actinobactéria, utilizam de sua maquinaria biogenética para a produção dessa classe de metabolitos secundários, tornando-se uma fonte riquíssima na descoberta de novos produtos naturais. Nesse projeto propõe-se a exploração da funcionalidade dos agrupamentos de genes biossintéticos de terpenos contidos na linhagem endofítica Streptomyces sp. CBMAI 2042, elucidando as etapas envolvidas na biossíntese desses metabólitos através da caracterização das enzimas terpenos sintases e dos respectivos produtos naturais obtidos em ensaios enzimáticos. (AU)