Análise Multiômica Integrativa de Respostas ao Estresse Abiótico em Microalgas de Água Doce: Insights sobre a Produção de Biomoléculas e o Crescimento Populacional

• Processo: 25/10069-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Ana Teresa Lombardi
• Beneficiário: Leonardo Murilo Aoyagi
• Supervisor: Steven Hallam
• Instituição Sede: Centro de Ciências Biológicas e da Saúde (CCBS). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of British Columbia, Vancouver (UBC), Canadá
• Vinculado à bolsa: 21/12994-7 - Análise proteômica, produção e manipulação de biomoléculas em microalgas Chlorophyta e Cyanobacteria: uma abordagem do estímulo celular, BP.DD
• Assunto(s): Genômica Sequenciamento Transcriptômica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Genômica | sequenciamento | Transcriptômica | Estudo ômico

Resumo

Microalgas de água doce representam uma alternativa biotecnológica promissora para a produção sustentável de biomoléculas de alto valor, como carboidratos, proteínas e lipídios. Essas biomoléculas têm aplicações em vários setores, incluindo bioenergia, alimentos e nutrição, devido à capacidade das microalgas de crescer rapidamente em ambientes não agrícolas com alta eficiência fotossintética. No entanto, a produção em larga escala ainda enfrenta desafios, exigindo a otimização das condições de cultivo. Este projeto visa investigar como a suplementação de cobre e as variações na qualidade da luz modulam o metabolismo de Chlorolobion braunii e Monoraphidium pseudobraunii por meio de abordagens ômicas integrativas. C. braunii demonstrou um aumento de 60% e 130% no conteúdo de proteínas e lipídios, respectivamente, em resposta ao cobre, enquanto M. pseudobraunii exibiu um aumento de 55% na taxa de crescimento sob luz azul. Dado seu potencial em várias aplicações industriais, é essencial aprofundar nossa compreensão dos mecanismos moleculares por trás dessas respostas. Como os genomas dessas microalgas ainda não estão disponíveis, o sequenciamento de seu material genético é um passo crítico para estabelecer recursos fundamentais para estudos moleculares avançados. O sequenciamento do genoma permitirá a construção de conjuntos de referência completos e fechados, essenciais para a anotação precisa de regiões codificadoras, elementos regulatórios e vias biossintéticas. Isso não apenas facilitará a identificação de genes envolvidos em rotas metabólicas importantes, mas também permitirá análises genômicas comparativas com outras microalgas e microrganismos. Paralelamente, o perfil transcriptômico fornecerá insights abrangentes sobre como os padrões de expressão gênica são modulados sob diferentes estímulos ambientais, como suplementação de cobre e variação do espectro de luz. Ao analisar o transcriptoma, é possível identificar quais genes são expressos diferencialmente em condições específicas, revelando mecanismos regulatórios que impulsionam o aumento da produção de proteínas, lipídios e outros compostos valiosos. Esses dados são cruciais para compreender as respostas celulares dinâmicas e identificar potenciais alvos moleculares para futuros esforços de engenharia metabólica. Juntos, os dados do genoma e do transcriptoma oferecerão uma compreensão sistêmica do metabolismo de Chlorolobion braunii e Monoraphidium pseudobraunii, apoiando o desenvolvimento de estratégias otimizadas de cultivo e liberando todo o seu potencial biotecnológico. O Professor Hallam e seu grupo na Universidade da Colúmbia Britânica (UBC) oferecem ampla experiência em genômica microbiana, transcriptômica e biologia de sistemas. Sua experiência na reconstrução e interpretação de redes complexas de expressão gênica em diversos microrganismos os torna colaboradores ideais para apoiar este trabalho, particularmente no sequenciamento, montagem e análise dos genomas e transcriptomas dessas espécies de microalgas não modelo. A UBC fornece infraestrutura de ponta, incluindo um sistema de iluminação de alto rendimento para triagem em placas de microrganismos fotossintéticos e um ambiente de pesquisa colaborativa que oferecerá todo o suporte necessário para garantir o sucesso deste projeto.