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Plataforma biotecnológica para prospecção metagenômica de metabólitos secundários bioativos oriundos de ambientes marinhos extremos

Processo: 19/27306-9
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de outubro de 2020 - 31 de março de 2023
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
Convênio/Acordo: CONFAP - Conselho Nacional das Fundações Estaduais de Amparo à Pesquisa
Pesquisador responsável:Daniela Barretto Barbosa Trivella
Beneficiário:Daniela Barretto Barbosa Trivella
Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
Pesquisadores associados:Amanda Gonçalves Bendia ; José Roberto Santin ; Leticia Veras Costa Lotufo ; Luiz Carlos Klein Júnior ; Marcus Adonai Castro da Silva ; Rafael de Felício ; Renata Sigrist ; Vivian Helena Pellizari
Assunto(s):Biossíntese  Anti-infecciosos  Antiproliferativos  Oceanos e mares  Mineração de genoma 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Agentes Antimicrobianos E Antiproliferativos | ambientes marinhos extremos | biossíntese de produtos naturais | descoberta de fármacos | Microorganismos marinhos | Mineração De Genomas E Metagenomas | Biossíntese De Produtos Naturais

Resumo

As comunidades microbianas presentes no oceano representam um grande reservatório genético ainda pouco explorado. O ambiente marinho comporta diversos hábitats com condições únicas e muitas vezes extremas, que proporcionam a seleção de micro-organismos produtores de metabólitos secundários (produtos naturais) diferenciados. Estes são codificados por genes biossintéticos e apresentam grande potencial para a descoberta de novos fármacos. No entanto, a maior parte das espécies bacterianas não podem ser cultivadas em laboratório. Assim, o emprego da prospecção metagenômica de comunidades microbianas representa um novo caminho biotecnológico para a obtenção de metabólitos bioativos com características únicas. O presente projeto tem como objetivo a prospecção de clusters gênicos biossintéticos (BGCs) produtores de metabólitos secundários novos e bioativos, partindo de dados metagenômicos derivados de ambientes marinhos extremos. Os genomas serão extraídos e reconstruídos, a partir dos bancos de dados metagenômicos: "Ilha Deception" de Ilha vulcânica Antártica, e do "deep-sea whale-Atlantic", de carcaça de baleia em decomposição a 4 mil metros de profundidade. Será então realizada a busca por BGCs utilizando principalmente a ferramenta antiSMASH. Esta etapa fará a predição dos BGCs (conjunto de enzimas responsável pela biossíntese de um determinado metabólito secundário) e seus prováveis produtos (metabólitos secundários). Ferramentas para predição da estrutura e função de enzimas contidas nos BGCs serão utilizadas para auxiliar a validação in silico e seleção dos clusters prospectados. Da mesma forma, os produtos biossintéticos serão avaliados quanto à sua potencial novidade química e atividade biológica utilizando análises de componentes principais (PCA) baseadas nos descritores moleculares dos compostos preditos, em relação aos produtos naturais já reportados (UNPD-ISDB) e aos fármacos já aprovados (DrugBank). BGCs, potencialmente produtores de novos metabólitos bioativos, serão selecionados para produção experimental. Os clusters serão montados utilizando a abordagem de clonagem TAR (Transformação Associada a Recombinação) a partir de fragmentos amplificados em laboratório utilizando DNA ambiental, ou DNA sintético obtido comercialmente. A expressão heteróloga será realizada em hospedeiros dos gêneros Bacillus, Escherichia ou Streptomyces, dependendo das características do BGC selecionado. Por fim, os compostos obtidos serão avaliados quanto às suas atividades antimicrobianas e anti-câncer, utilizando ensaios de citotoxicidade. Tal abordagem de prospecção de BGCs a partir de dados metagenômicos, representa o mais recente avanço científico na procura por moléculas bioativas inéditas. Unindo grupos de pesquisa consolidados e de especialidade complementar, o presente projeto deve contribuir para consolidação desta plataforma biotecnológica no país, auxiliando também iniciativas focadas na descoberta de novos fármacos no Brasil. (AU)

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
VIEIRA, BRUNA DOMINGUES; NIERO, HENRIQUE; DE FELICIO, RAFAEL; ALVES, LUIZ FERNANDO GIOLO; BAZZANO, CRISTINA FREITAS; SIGRIST, RENATA; FURTADO, LUCIANA COSTA; PERSINOTI, GABRIELA FELIX; COSTA-LOTUFO, LETICIA VERAS; TRIVELLA, DANIELA BARRETTO BARBOSA. Production of Epoxyketone Peptide-Based Proteasome Inhibitors by Streptomyces sp. BRA-346: Regulation and Biosynthesis. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 13, p. 17-pg., . (20/08987-2, 17/18235-5, 19/27306-9, 15/17177-6)

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