Prospecção de genes envolvidos na oxidação de ferro em bibliotecas metagenômicas

Resumo

O solo tem sido objeto de estudos para o isolamento de dezenas de milhares de linhagens produtoras de diversas substâncias, e ainda hoje, microrganismos cultiváveis de solo representam a principal fonte de antibióticos e outros compostos bioativos. Dependente do ambiente, os microrganismos também podem apresentar indução positiva na atividade de algumas enzimas antioxidantes, relacionadas à proteção celular contra as espécies ativas de oxigênio (EAOs) formadas na presença de um xenobiótico. Portanto, essas enzimas têm importantes aplicações como biomarcadores ou bioindicadores ambientais. Um exemplo disto é a enzima Tiorredoxina - Dissulfeto - Redutase (TR, TRX: EC 1.8.1.9.), a qual é codificada pelo gene trxB, pertencente a uma família de enzimas responsáveis pela antioxidação. Seu papel fundamental diz respeito as consequências da respiração aeróbica: EAOs como superóxido (O2), peróxido de hidrogênio (H2O2) e radicais hidroxilas (OH) são produzidas no interior das células e são normalmente controladas por moléculas antioxidantes. Em Escherichia coli, fatores de transcrição do tipo OxyR e SoxR são capazes de ativar genes com função antioxidante em resposta ao estresse oxidativo, mantendo no citoplasma um ambiente redutor graças aos sistemas tiorredoxina e glutarredoxina. Resíduos de cisteína exercem um papel chave na detecção e regulação do estado redox, o qual é um mediador crucial de múltiplos processos metabólicos, incluindo sinalização e eventos transcricionais. Existem duas rotas para o destino dos elétrons a partir do NADPH que, por meio de reações de redução, mantêm as proteínas citoplasmáticas num estado reduzido. Apesar de glutarredoxina e tiorredoxina exibirem estruturas tridimensionais e sítios ativos semelhantes, as fontes de elétrons requeridos para manutenção das atividades redutoras são diferentes. Tais rotas podem ser divididas em dois sistemas: (1) tiorredoxina: (2) Tiorredoxina redutase - Tiorredoxina. No sistema tiorredoxina, a redução do sítio ativo (CGPC) da tiorredoxina é catalisada pela proteína tiorredoxina redutase (TrxR), que utiliza elétrons do NADPH. Frente à importância do metabolismo oxidativo na regulação de fatores metabólicos e transcricionais na célula e sua importância na oxidação de ferro, este plano de atividades prevê o enriquecimento de solos de áreas destinadas à mineração para avaliar a diversidade de microrganismos com potencial oxirredutor, além da prospecção de genes a fim de atender aos interesses biotecnológicos voltados a biorremediação, biomarcação e recuperação ambiental. Para a execução deste trabalho ferramentas metagenômicas serão abordadas, o que permitirá acesso ao DNA de microorganismos não cultiváveis em laboratório, aumentando as chances de se encontrar tais enzimas. (AU)