Publicado em 08/02/2022

Estudo do CNPEM publicado na Nature Communications usou os mais sofisticados recursos da ciência atual para elucidar processos inéditos do metabolismo de herbívoros envolvidos na eficiente degradação de fibras vegetais

Um grupo de pesquisadores do Laboratório Nacional de Biorrenováveis (LNBR), Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organização supervisionada pelo Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI) acaba de publicar na revista Nature Communications um estudo que explora alguns dos recursos mais modernos da ciência atual para revelar detalhes inéditos e valiosos do processo digestivo da capivara.

A capivara, maior roedor do planeta, é conhecida pela capacidade de degradar com muita eficiência a biomassa que consome, mas os detalhes do metabolismo da microbiota do animal que contribuem para essa característica ainda não tinham sido elucidados.

O pesquisador Mario Murakami lembra que, no Brasil, esse animal está habituado a se alimentar de cana-de-açúcar.

“Como a biodiversidade brasileira é uma fonte inestimável de soluções biotecnológicas, nossa hipótese foi que os micro-organismos habitando o intestino das capivaras tenham ao longo da evolução desenvolvido estratégias moleculares altamente eficazes para a degradação e utilização dessa biomassa de grande importância industrial e econômica. E isso foi demonstrado no nosso estudo.”

“Inventário populacional e molecular” do microbioma intestinal

O trabalho minucioso e inédito partiu de um levantamento completo das bactérias presentes no intestino da capivara, além dos genes expressos e metabólitos produzidos a partir de fibras vegetais.
Para compreender os processos de despolimerização das fibras lignocelulósicas e a eficiente transformação de açúcares em energia foi demandada uma vasta combinação de técnicas, metodologias e recursos inclusive de luz síncrotron, desde a escala populacional dos microrganismos até o nível atômico e molecular das enzimas.

Descoberta

A elucidação de todo o processo digestivo da capivara, por meio do mapeamento das principais vias metabólicas e explorando o que se chama de “matéria escura genômica”, revelou microorganismos inéditos e duas novas famílias de enzimas, com potencial aproveitamento em aplicações biotecnológicas.

Uma das novas famílias de proteínas, nomeada CBM89, está relacionada ao reconhecimento de carboidratos abundantes em gramíneas como a cana-de-açúcar.
Já a segunda nova família de proteínas, nomeada GH173, se mostrou promissora para aplicações na área de alimentos.

“As proteínas da primeira família têm potencial para serem testadas em coquetéis enzimáticos utilizados nos processos industriais de fabricação de biocombustíveis, bioquímicos e biomateriais. Já as da segunda família podem ser testadas em processos de metabolização de derivados de leite, para quebra de lactose, por exemplo”, explica a pesquisadora Gabriela Persinoti.

De acordo com a pesquisadora Mariana Morais, o ineditismo do trabalho deixa outro importante legado para o aprofundamento da pesquisa da biodiversidade brasileira:

“Como a abordagem foi bem sucedida, toda essa metodologia pode ser útil para que microbiomas de outras fontes da biodiversidade brasileira sejam estudadas de forma aprofundada.”

Próximos passos

Como se tratam de novas famílias de proteínas, os próximos passos estão relacionados à expansão do conhecimento sobre as funções e atividades de cada uma delas.

Para que seja ainda melhor avaliado o potencial biotecnológico, a próxima etapa da pesquisa prevê o uso de estações de pesquisa do Sirius, a fonte de luz síncrotron de última geração projetada e operada pelo CNPEM, além da aplicação de conhecimentos das áreas de biologia sintética e bioinformática.

Apoiadores

Além dos recursos do CNPEM, o trabalho do grupo contou com apoio das principais agências de financiamento científico do Brasil, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes).

Sobre o CNPEM

Ambiente de pesquisa e desenvolvimento sofisticado e efervescente, único no País e presente em poucos polos científicos no mundo, o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) é uma organização social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações (MCTI). O Centro é constituído por quatro Laboratórios Nacionais e é berço do mais complexo projeto da ciência brasileira – o Sirius – uma das mais avançadas fontes de luz síncrotron do mundo. O CNPEM reúne equipes multitemáticas altamente especializadas, infraestruturas laboratoriais mundialmente competitivas e abertas à comunidade científica, linhas de pesquisa em áreas estratégicas, projetos inovadores em parcerias com o setor produtivo e ações de treinamento para pesquisadores e estudantes.

O Centro constitui um ambiente movido pela busca de soluções com impacto nas áreas de saúde, energia, meio ambiente, novos materiais, entre outras. As competências singulares e complementares presentes no CNPEM impulsionam pesquisas e desenvolvimentos nas áreas de luz síncrotron; engenharia de aceleradores; descoberta de novos medicamentos, inclusive a partir de espécies vegetais da biodiversidade brasileira; mecanismos moleculares envolvidos no surgimento e na progressão do câncer, doenças cardíacas e do neurodesenvolvimento; nanopartículas funcionalizadas para combate de bactérias, vírus, câncer; novos sensores e dispositivos nanoestruturados para os setores de óleo e gás e saúde; soluções biotecnológicas para o desenvolvimento sustentável de biocombustíveis avançados, bioquímicos e biomateriais.