Pesquisa realiza sequenciamento completo do DNA de bactéria com importante função para a indústria e o meio ambiente
Um estudo realizado no Laboratório de Ecologia Microbiana e Bioinformática da Universidade Federal de Lavras (UFLA), que desenvolve pesquisas na área de microbioma e genômica comparativa de bactérias, realizou o sequenciamento completo do genoma da bactéria Bacillus subtilis RI4914, microrganismo isolado em um campo de perfuração de petróleo, que é capaz de produzir compostos conhecidos como biosurfactantes, similares a detergentes, ou seja, capazes de se ligar tanto ao óleo quanto à água.
De acordo com o professor do Departamento de Biologia (DBI) Victor Pylro, um dos responsáveis pela pesquisa, diversos processos industriais usam compostos desta natureza, mas sintetizados quimicamente (conhecidos como surfactantes). “O interessante dos biosurfactantes é que eles são altamente biodegradáveis (acumulam-se menos no ambiente), menos tóxicos (o que também é melhor para o meio-ambiente) e continuam realizando sua função mesmo em condições adversas, como por exemplo em altas concentrações de sal, extremos de pH, temperatura etc.”
Apesar disso, estima-se que aproximadamente 13 milhões de toneladas de surfactantes sejam utilizados todos os anos em diversos setores industriais, do alimentício à indústria petroquímica. Isso porque a aplicação dos biosurfactantes em escala industrial ainda é limitada, entre outros motivos, devido ao desconhecimento da capacidade genômica das bactérias envolvidas em sua produção. "Portanto, o sequenciamento genômico completo da bactéria Bacillus subtilis RI4914 abre um leque de oportunidades, pois é possível potencializar a produção do biosurfactante”, afirma o docente.
Para realizar o sequenciamento completo do DNA da bactéria, foram utilizadas duas tencologias complementares, o que é um diferencial do trabalho. “Geralmente, os genomas sequenciados apresentam várias limitações; por exemplo, são incompletos (apresentam “buracos”), apresentam baixa qualidade, ou seja, muitos erros na leitura da sequência”, explica Victor Pylro.
Isso ocorre porque existem basicamente duas tecnologias de sequenciamento de DNA disponíveis, geralmente usadas de forma individual: uma capaz de gerar sequências curtas, mas de alta qualidade, e outra capaz de gerar sequências longas, mas de baixa qualidade. “O problema da primeira é que na hora de 'ligar' as sequências curtas para formar o genoma completo, algumas regiões não conseguem ser bem resolvidas, ocorre uma confusão no programa computacional que faz essa tarefa, gerando buracos na sequência final.”
O docente esclarece fazendo uma analogia com um quebra-cabeças. “É mais difícil montar um quebra-cabeças com peças pequenas. Imagine duas peças de fundo todo preto, sem dicas de onde elas se encaixam. Você se perde na montagem. Se as peças forem maiores, pode haver uma parte com alguma informação extra, que ajude a saber onde ela se encaixa.” Nesse ponto é que entra a segunda tecnologia, que gera sequências longas, mas de baixa qualidade. Essa tecnologia consegue resolver os “buracos”, mas insere muitos erros na sequência. “O que nós fizemos foi juntar o melhor dos dois mundos: obtivemos sequências completas com a segunda tecnologia e então corrigimos os erros, com as sequencias curtas de alta qualidade. Dessa forma, obtivemos um genoma completo, sem buracos e de alta qualidade”, afirma.
Os resultados fazem parte do projeto “Genômica comparativa como ferramenta para desvendar a caixa preta da biossíntese de biosurfactantes”, que recebe apoio financeiro do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq e da UFLA, via PIBIC/UFLA. A pesquisa foi concebida de forma colaborativa entre o professor Victor Satler Pylro, os professores Luiz Fernando Wurdig Roesch, da Universidade Federal do Pampa, Marcos Tótola da Universidade Federal de Viçosa, Alessandro de Mello Varani, da Universidade Estadual Paulista – Jaboticabal, o técnico de nível superior da UFLA Dirceu de Melo e Julie Kenya, mestranda do Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agrícola da UFLA.
O genoma completo da bactéria Bacillus subtilis RI4914 foi depositado no National Center of Biotechnology Information, um banco de dados público e está disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/CP051306
Texto: Eder Spuri - bolsista Dcom.
