Desenvolvimento de uma Plataforma Web para Análise e Exploração de Genomas Associados à Indústria de Petróleo e Gás: Expansão e Aplicações do Petroleum Associated Genome Database

• Processo: 24/15102-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Valeria Maia Merzel
• Beneficiário: Kelly Johanna Hidalgo Martinez
• Instituição Sede: Centro Pluridisciplinar de Pesquisas Químicas, Biológicas e Agrícolas (CPQBA). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Paulínia , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/24982-4 - PaGeD 2.0: um framework colaborativo para resolução taxonômica, descoberta de novas espécies e biogeografia microbiana em ecossistemas petrolíferos, BE.EP.PD
• Assunto(s): Biologia computacional Desenvolvimento web Ecologia microbiana
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioinformática | Desenvolvimento Web | Ecologia microbiana | Indústria de Óleo & Gas | metagenomas | Metagenomes-assembled genomes | Bioinformática

Resumo

Os microbiomas associados à indústria de petróleo e gás desempenham um papel importante nos processos envolvidos na cadeia produtiva do petróleo devido à sua participação ativa nos ciclos biogeoquímicos e, portanto, na transformação dos compostos do petróleo e seus derivados. As ações dos microrganismos nestes processos podem causar danos prejudiciais à indústria, como a biodegradação do óleo nos reservatórios, a acidificação do petróleo (souring), a biocorrosão (Microbially Influenced Corrosion - MIC) de superfícies metálicas, a bioincrustação, dentre outras. No entanto, ao mesmo tempo, os microbiomas associados a estes ambientes podem ser benéficos, por exemplo, para biorremediação de derramamentos de petróleo, biodessulfurização e/ou produção de biossurfactantes para melhorar a recuperação secundária em poços de petróleo. Apesar da sua relevância, o conhecimento sobre os microrganismos com estas capacidades em ambientes associados à cadeia produtiva do petróleo é ainda escasso. Análises centradas em genomas podem ajudar a preencher esta lacuna. Em estudo prévio, nosso grupo de pesquisa compilou genomas provenientes de mais de 150 estudos, os quais foram recuperados a partir das principais bases de dados (i.e. NCBI, JGI/IMG, GROS), visando a estruturação de um repositório de genes e genomas associados à indústria de petróleo e gás (PaGeD - Petroleum Associated Genome Database; Hidalgo et al., em preparação). O PaGeD compreende 3.334 genomas (3.014 MAGs, 319 isolados e 1 SAG - Single-amplified genome), organizados em 2.522 clusters em nível de espécie, obtidos a partir de amostras diversas, como ambientes poluídos por óleo, amostras de biocorrosão, reservatórios de petróleo, águas de produção, de injeção e de formação, entre outros. As primeiras análises revelaram distribuição geográfica limitada e nicho específica, ou seja, comunidades microbianas específicas em cada tipo de amostra. Mais de 50% dos clusters, agrupados em nível de espécie, correspondem potencialmente a novos táxons, mostrando a baixa representatividade de microrganismos cultivados a partir de amostras da indústria de óleo e gás. O PaGeD expande a compreensão atual dos microbiomas associados ao petróleo e fornece um grande catálogo de genomas para análises futuras para decifrar microrganismos benéficos e prejudiciais e seu impacto na indústria. Este projeto visa ampliar e consolidar este repositório e usar as informações nele contidas em duas linhas de pesquisa principais: i) desenvolver uma plataforma web aberta ao público, promovendo o acesso livre às informações genômicas, fisiológicas e metabólicas destes microrganismos com vistas à bioprospecção de moléculas diversas ou estudos de taxonomia e ecologia microbiana, facilitando a análise de dados pela comunidade científica; e ii) definir bioindicadores (grupos taxonômicos) e/ou biomarcadores (genes funcionais) para os diferentes tipos de amostras relacionadas com a cadeia produtiva do petróleo.