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

Autor(es)

Douglas Cunha Sachito

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2024-10-02

Membros da banca

Ljubica Tasic; Katlin Brauer Massirer; Elizabeth Bilsland; Camila Manoel Crnkovic; Mônica Tallarico Pupo

• Orientador: Luciana Gonzaga de Oliveira; Ljubica Tasic

Resumo

Os terpenos são metabólitos secundários que possuem vasta aplicação industrial e representam a classe de produtos naturais (PN) mais abundantes na natureza. No entanto, os terpenos bacterianos foram negligenciados por décadas, apesar do grande potencial biotecnológico. Com o advento das tecnologias de sequenciamento de nova geração (NGS) e a redução de custos de sequenciamento de genomas, foi possível explorar o extenso potencial que os genomas bacterianos têm voltado para a biossíntese de terpenos. Esse trabalho se propôs a explorar terpenos bacterianos produzidos a partir de um actinomiceto isolado em território nacional. A pesquisa focou no genome mining da Streptomyces sp. CBMAI 2042 endofítica de Citrus sinensis, revelando a presença de 37 clusters de genes associados à produção de metabólitos secundários. A partir desses dados, foram identificados cinco clusters biossintéticos de terpenos: três relacionados à produção de sesquiterpenos, um à produção de hopanoides e outro à produção de carotenoides. O estudo avaliou a transcrição dos genes principais e a identificação de 28 sesquiterpenos voláteis nos extratos do micélio de Streptomyces sp. CBMAI 2042. Adicionalmente, foi realizada a associação genes-metabólitos por meio de testes de disrupção genética. A pesquisa também abrangeu a clonagem, produção e caracterização das enzimas ciclases de terpenos (TCs) enzTS-1-4 recombinantes de Streptomyces sp. CBMAI 2042, avaliando as condições reacionais ideais e o impacto do hidróxido de amônio na modulação dos terpenos produzidos por enzTS-2 e enzTS-3. Além disso, foi demonstrado que enzTS-2 e enzTS-3 possuem promiscuidade na aceitação de substratos análogos ao pirofosfato de farnesila (FPP) e substratos C10, sem necessidade de evolução enzimática, possibilitando a expansão da aplicação dessas TCs bacterianas. Esse resultado sugere a otimização das TCs visando a produção de análogos com potenciais aplicações inovadoras, e ressaltam a importância de explorar microrganismos em solo brasileiro, como Streptomyces, na busca por novas enzimas e moléculas bioativas. A estratégia de genome mining se mostrou poderosa, rápida e eficaz, e pode ser aplicada na busca por clusters biossintéticos de terpenos em bactérias. Estudos futuros podem expandir as aplicações biotecnológicas dos sesquiterpenos e análogos, assim como as TCs estudadas nesse trabalho, trazendo contribuições significativas para a sociedade. Esta pesquisa destaca o potencial inexplorado de terpenos bacterianos e evidencia que o Brasil, com toda sua biodiversidade, possui grande potencial para se tornar líder global na inovação biotecnológica, levando a impactos no desenvolvimento de produtos e tecnologias sustentáveis (AU)

• Processo FAPESP: 19/04855-7 - Exploração e expansão do terpenoma de Streptomyces sp. CBMAI 2042 via genome mining
• Beneficiário: Douglas Cunha Sachito
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto