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Novas abordagens para melhorar a prospecção funcional de biocatalizadores em bibliotecas metagenômicas

Beneficiário:
Instituição-sede da pesquisa: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto, SP, Brasil
Pesquisador responsável:María Eugenia Guazzaroni
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores
Processo:15/04309-1
Vigência: 01 de outubro de 2015 - 30 de setembro de 2019
Assunto(s):BioprospecçãoMicrobiologia ambientalBiotecnologiaMetagenômicaEnzimasBiologia sintética
Resumo
A biotecnologia, desempenha um papel crucial no desenvolvimento de biocatalisadores para uso na indústria, agricultura, medicina e geração de energia. Atualmente existe uma crescente demanda de enzimas com melhor desempenho catalítico ou tolerância a parâmetros específicos de processos industriais. A Metagenômica aproveita a riqueza da diversidade genética e bioquímica presente nos genomas dos microrganismos encontrados na natureza, e fornece um conjunto de novas tecnologias dirigidas à triagem de novas atividades catalíticas com potenciais aplicações biotecnológicas. No entanto, o nível tendencioso e baixo de expressão de proteínas heterólogas em Escherichia coli, juntamente com o uso de estratégias de triagem metagenômica não ideais, geralmente resulta em uma baixa taxa de sucesso na identificação de novas enzimas. Neste sentido, a presente proposta tem como objetivo realizar três abordagens principais a fim de desenvolver novas ferramentas para melhorar a recuperação do gene de interesse. Em primeiro lugar, duas estratégias diferentes serão usadas para superar a expressão tendenciosa de proteínas heterólogas nos rastreios: (i) Construção de bibliotecas metagenômicas tanto em Pseudomonas putida como em E. coli e; ii) Utilização do vector sintético, otimizado e de amplo espetro de hospedeiro pSEVA para a produção das bibliotecas metagenômicas. No momento, não existe nenhum trabalho na literatura que utilize um vetor com características semelhantes em triagens de Metagenômica funcional. Por outro lado, uma terceira estratégia que compreende a engenharia de um hospedeiro bacteriano será desenvolvida utilizando um abordagen de biologia sintética. Em particular, essa estratégia tem por objetivo melhorar a taxa de detecção de enzimas através da sinergia entre a enzima (ou outra proteína acessória/complementaria) oriunda da biblioteca metagenômica e uma enzima expressa a partir do cromossomo da linhagem recombinante hospedeira. Juntas, essas abordagens proporcionariam uma plataforma nova e eficiente para a construção e triagem funcional de bibliotecas metagenômicas. (AU)

Determinação de agrupamentos de genes sintetizadores de fenazinas antibióticas e montagem das vias biossintéticas correlacionadas, em uma nova espécie de Streptomyces (CCMA/Caat52) isolado da caatinga do Brasil

Beneficiário:
Instituição-sede da pesquisa: Embrapa Meio-Ambiente. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brasil). Jaguariúna, SP, Brasil
Pesquisador responsável:Itamar Soares de Melo
Supervisor no Exterior: Paul Frederick Long
Local de pesquisa: King's College London (Inglaterra)
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Processo:14/24556-0
Vigência: 01 de maio de 2015 - 30 de abril de 2016
Assunto(s):CaatingaStreptomycesClusters
Resumo
Os Complexo Policetídios (PKS) são produtos naturais microbianos (incluindo medicamentos clinicamente úteis), cujas estruturas químicas se correlacionam com a sequência das enzimas responsáveis pela modulação de suas respectivas biossínteses. Uma vez que a estrutura do gene pode ser inferida a partir da estrutura química da molécula, uma forma inversa de determinação do perfil metabólico microbiano. Atualmente, com o sequenciamento do genoma em ampla escala de actinomicetos, tem revelado um diversidade química inexplorado nos Streptomyces cultiváveis, uma vez que foram detectados clusters de vias biosintéticas até então enigmáticas (silenciosos, mas com funções desconhecidas). Então, a expressão de genes correlacionados à biossíntese é uma via que se abre para o desenvolvimento da biologia sintética de produtos naturais, em que PKS são projetados a sintetizar uma molécula alvo quando requerida, neste caso proveniente do metabolismo secundário. De acordo com estudos preliminares da análise do sequenciamento do genoma da linhagem modelo neste estudo, o isolado CCMA/Caat52 é uma nova espécie de Streptomyces e produtora de compostos naturais pertencente ao grupo de fenazinas com presença de apenas um grupo de PKSII conhecido para este composto. Muito pouco se sabe sobre os genes correlacionados a sínteses deste compostos em Actonobacteria, este projeto tem como escopo a determinação de genes (PKS e NRPS) responsável pela vias biosinteticas construtoras de fenazinas e identificação das enzimas que catalizam a produção metabólica envolvida. Os dados gerados será de fundamental importância na consolidação desta linha de pesquisa em bioprospecção microbiana utilizando como ferramentas a descoberta e indicação de genes relacionados à biossíntese de metabólitos secundários e sequenciamento de todo o genoma de Streptomyces sp no Laboratório de Microbiologia Ambiental da Embrapa Meio Ambiente. (AU)

Pesquisa de genes codificadores de beta-lactamases em isolados bacterianos de solo com resistência aos beta-lactâmicos

Beneficiário:
Instituição-sede da pesquisa: Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (FCFRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto, SP, Brasil
Pesquisador responsável:Eliana Guedes Stehling
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Processo:14/26367-0
Vigência: 01 de fevereiro de 2015 - 31 de dezembro de 2015
Assunto(s):Microbiologia ambientalbeta-Lactamases
Resumo
O solo possui uma grande diversidade microbiana e as principais espécies encontradas pertencem aos gêneros Bacillus, Clostridium, Arthrobacter, Pseudomonas, Rhizobium, Azotobacter e Nitrobacter. Entre essas espécies de bactérias, destaca-se a Pseudomonas, um patógeno oportunista responsável por infecções de grande relevância clínica, e outras espécies pertencentes aos gêneros Burkholderia, Acinetobacter e Stenotrophomonas. Essas bactérias estão se tornando cada vez mais resistentes aos antibióticos, sendo possível encontrar bactérias na natureza que são resistentes à terapia antimicrobiana, ou seja, a antibióticos que são utilizados na clínica médica na atualidade. Um dos mecanismos de resistência adquirida aos beta-lactâmicos é a produção de beta-lactamases. O presente projeto de pesquisa tem como objetivo avaliar se o perfil de resistência a alguns antimicrobianos beta-lactâmicos em isolados bacterianos de solo é devido à produção de beta-lactamases de espectro estendido. (AU)

Prospecção de metabólitos secundários a partir da microbiota de ambiente psicrofílico

Beneficiário:
Instituição-sede da pesquisa: Centro Pluridisciplinar de Pesquisas Químicas, Biológicas e Agrícolas (CPQBA). Coordenadoria de Centros e Núcleos Disciplinares (COCEN). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Paulínia, SP, Brasil
Pesquisador responsável:Valéria Maia de Oliveira
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Processo:14/17936-1
Vigência: 01 de janeiro de 2015 - 31 de julho de 2017
Assunto(s):Anti-infecciososMetagenômicaMetabólitos secundáriosMicrobiologia ambiental
Resumo
O continente Antártico é considerado uma região com condições climáticas extremas, com baixas temperaturas, alta incidência de radiação UV e déficit hídrico. Possui um bioma muito singular, o que significa que grande parte do seu patrimônio biológico não pode ser encontrado em outro lugar do planeta. Nestas condições espera-se encontrar micro-organismos adaptados (extremófilos) que possam ser explorados para a identificação de arsenais metabólicos únicos e versáteis com possíveis aplicações biotecnológicas em diversas áreas. O desenvolvimento de pesquisas recentes em nosso laboratório com procariotos e fungos na Antártica permitiu o isolamento de um grande número de micro-organismos (em torno de 1200) daquela região, muitos deles possivelmente indígenas, ainda não catalogados e não estudados quanto à produção de produtos bioativos potenciais. Além disso, como aproximadamente 99% das bactérias do ambiente não podem ser isolados por métodos convencionais de cultivo, tecnologias moleculares que utilizam da análise do material genético do ambiente, como a "metagenômica", são necessárias para fornecer informações mais precisas sobre a diversidade e potencial biotecnológico da comunidade microbiana. Dessa forma, integrantes do nosso grupo de pesquisa, construiram recentemente uma biblioteca metagenômica a partir de DNA de alto peso obtido de biofilme formado sobre o solo da Antártica. Essa biblioteca conta com mais de 80.000 clones já preservados por ultra-congelamento.Com base nesse repertório de micro-organismos isolados, somado a uma biblioteca metagenômica, este estudo visa buscar e descobrir produtos naturais de interesse biotecnológico a partir desses recursos microbianos, com foco em metabolitos secundários de aplicação na indústria farmacêutica ou cosmética (AU)

Pesquisa de genes de virulência e caracterização do perfil de resistência a antimicrobianos e metais pesados em isolados ambientais de Pseudomonas aeruginosa

Beneficiário:
Instituição-sede da pesquisa: Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (FCFRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto, SP, Brasil
Pesquisador responsável:André Pitondo da Silva
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Biologia e Fisiologia dos Microorganismos
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Processo:14/08530-1
Vigência: 01 de junho de 2014 - 31 de maio de 2015
Assunto(s):Metais pesadosMicrobiologia ambientalAnti-infecciososSolosPseudomonas aeruginosa
Resumo
Pseudomonas aeruginosa é um patógeno oportunista que pode possuir numerosos fatores de virulência que lhe confere a capacidade de causar infecções graves, agudas e crônicas. Devido à sua versatilidade metabólica e adaptabilidade em uma grande diversidade de ambientes, espécies de P. aeruginosa têm se adaptado bem às pressões seletivas do ambiente. Nesse sentido, há trabalhos na literatura que demonstram o desenvolvimento de resistência a metais pesados em solos contaminados com esses poluentes. Alguns estudos, inclusive, indicam que o desenvolvimento da resistência a metais pesados tem uma séria implicação, uma vez que isso pode contribuir para o surgimento concomitante de resistência a antimicrobianos. Desse modo, a ocorrência concomitante da resistência a metais pesados e a antimicrobianos, associada à presença de genes de virulência, representa uma potencial ameaça à saúde humana e ao equilíbrio ambiental. Assim, o presente projeto de pesquisa tem como objetivo isolar e caracterizar, 50 isolados de P. aerugiosa obtidas de amostras de solo com diferentes culturas provenientes das cinco regiões brasileiras. As bactérias serão avaliadas quanto à resistência aos antimicrobianos e metais pesados e presença genes de virulência. (AU)
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