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Novas ferramentas para abordagens metagenômicas na prospecção de celulases

Processo: 16/06323-4
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de outubro de 2016
Vigência (Término): 30 de abril de 2021
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Bioquímica de Microorganismos
Pesquisador responsável:María Eugenia Guazzaroni
Beneficiário:Luana de Fátima Alves
Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:15/04309-1 - Novas abordagens para melhorar a prospecção funcional de biocatalizadores em bibliotecas metagenômicas, AP.JP
Bolsa(s) vinculada(s):18/16191-3 - Construção de novas cepas de Saccharomyces cerevisiae tolerantes a condições ácidas e inibidores advindos de pré-tratamento da biomassa, BE.EP.DR
Assunto(s):Celulase   Bioprospecção   Metagenômica   Biotecnologia   Microbiologia ambiental
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Bioprospecção | biotecnologia | Celulases | metagenômica | microbiologia ambiental | Regulação bacteriana | Metagenômica

Resumo

A conversão de biomassa lignocelulósica em combustíveis renováveis tem sido considerada uma alternativa promissora para a substituição de combustíveis fósseis derivados de fontes de energia não-renováveis. A lignocelulose consiste principalmente de celulose, hemicelulose e lignina, sendo a celulose o material mais recalcitrante dentro das paredes celulares das plantas, mas com grande potencial como fonte de produção de bioetanol. Atualmente, há uma crescente demanda por enzimas com melhor desempenho catalítico e que sejam tolerantes a parâmetros específicos de processos industriais. Neste contexto, a metagenômica permite identificar biocatalisadores com atividades específicas sem a necessidade de isolamento e cultivo de microorganismos em laboratório. Por exemplo, triagens funcionais identificaram novas enzimas e várias outras moléculas advindas de inúmeros ambientes. No entanto, algumas barreiras têm limitado a descoberta de novos genes através de abordagens metagenômicas. A probabilidade de identificação de um determinado gene depende de múltiplos fatores que estão intrinsecamente ligados. A eficiência da expressão heteróloga de um gene advindo do DNA metagenômico em um organismo hospedeiro substituinte e a utilização de vetores de clonagem não-otimizados para a construção das bibliotecas metagenômicas geralmente resultam em uma baixa taxa de identificação de enzimas. Segundo estudos, apenas 40% das atividades enzimáticas podem ser recuperadas a partir da clonagem aleatória em Escherichia coli, a bactéria mais comumente utilizada em triagens funcionais metagenômicas. Visando contornar essas barreiras impostas à identificação de novas enzimas a partir de bibliotecas metagenômicas, o presente projeto propõe (i) a construção de bibliotecas metagenômicas em vetores de ampla faixa de hospedeiros (broad-host-range vectors) (pSEVA) e (ii) a construção de um vetor pCELsyn, derivado de um vetor pSEVA e que contém a endoglucanase Cel5A de Bacillus subtilis, para expressão simultânea da endoglucanase Cel5A e das possíveis enzimas codificadas nos fragmentos metagênomicos, que serão inseridos em sequência ao gene da Cel5A, buscando aumentar a probabilidade de identificação de enzimas com atividades celulásicas. Os screenings serão realizados em hospedeiros distintos: E. coli e Pseudomonas putida, buscando vantagens na utilização de um segundo hospedeiro para o screening funcional, como já descrito por alguns estudos. As bibliotecas serão construídas a partir de amostras de solo com matéria-prima em decomposição e os screenings funcionais buscarão por atividades celulásicas através de metodologias de screening já bem estabelecidas pela literatura. Dessa forma, espera-se obter aumento da possibilidade de identificação de atividades celulásicas positivas.

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Publicações científicas (11)
(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)
WESTMANN, CAUA A.; ALVES, LUANA DE FATIMA; SILVA-ROCHA, RAFAEL; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Mining Novel Constitutive Promoter Elements in Soil Metagenomic Libraries in Escherichia coli. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 9, . (16/06323-4, 15/04309-1, 16/05472-6)
NORA, LUISA CZAMANSKI; WESTMANN, CAUA ANTUNES; MARTINS-SANTANA, LEONARDO; ALVES, LUANA DE FATIMA; OLIVEIRA MONTEIRO, LUMMY MARIA; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; SILVA-ROCHA, RAFAEL. The art of vector engineering: towards the construction of next-generation genetic tools. MICROBIAL BIOTECHNOLOGY, v. 12, n. 1, p. 125-147, . (16/19179-9, 17/17924-1, 16/06323-4, 16/05472-6, 16/03763-3, 15/04309-1, 12/22921-8)
ALVES, LUANA DE FATIMA; BORELLI, TIAGO CABRAL; WESTMANN, CAUA ANTUNES; SILVA-ROCHA, RAFAEL; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Boundaries in metagenomic screenings using lacZ alpha-based vectors. GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY, v. 43, n. 1, . (15/04309-1, 16/05472-6, 17/20818-9, 16/06323-4)
RIBEIRO, LUCAS FERREIRA; AMARELLE, VANESA; ALVES, LUANA DE FATIMA; VIANA DE SIQUEIRA, GUILHERME MARCELINO; LOVATE, GABRIEL LENCIONI; BORELLI, TIAGO CABRAL; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Genetically Engineered Proteins to Improve Biomass Conversion: New Advances and Challenges for Tailoring Biocatalysts. Molecules, v. 24, n. 16, . (16/18827-7, 15/04309-1, 18/18158-3, 18/07261-8, 19/00390-0, 16/06323-4)
ALVES, LUANA DE FATIMA; WESTMANN, CAUA ANTUNES; LOVATE, GABRIEL LENCIONI; VIANA DE SIQUEIRA, GUILHERME MARCELINO; BORELLI, TIAGO CABRAL; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Metagenomic Approaches for Understanding New Concepts in Microbial Science. INTERNATIONAL JOURNAL OF GENOMICS, v. 2018, p. 15-pg., . (17/20818-9, 16/05472-6, 16/06323-4, 15/04309-1)
LUANA DE FÁTIMA ALVES; TIAGO CABRAL BORELLI; CAUÃ ANTUNES WESTMANN; RAFAEL SILVA-ROCHA; MARÍA-EUGENIA GUAZZARONI. Boundaries in metagenomic screenings using lacZα-based vectors. GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY, v. 43, n. 1, . (16/06323-4, 17/20818-9, 16/05472-6, 15/04309-1)
ALVES, LUANA DE FATIMA; MELEIRO, LUANA PARRAS; SILVA, ROBERTO N.; WESTMANN, CAUA ANTUNES; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Novel Ethanol- and 5-Hydroxymethyl Furfural-Stimulated beta-Glucosidase Retrieved From a Brazilian Secondary Atlantic Forest Soil Metagenome. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 9, . (16/05472-6, 15/04309-1, 16/06323-4, 16/17582-0)
ALVES, LUANA DE FATIMA; WESTMANN, CAUA ANTUNES; LOVATE, GABRIEL LENCIONI; VIANA DE SIQUEIRA, GUILHERME MARCELINO; BORELLI, TIAGO CABRAL; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA. Metagenomic Approaches for Understanding New Concepts in Microbial Science. INTERNATIONAL JOURNAL OF GENOMICS, . (16/06323-4, 15/04309-1, 16/05472-6, 17/20818-9)
OLIVEIRA MONTEIRO, LUMMY MARIA; ARRUDA, LETICIA MAGALHAES; SANCHES-MEDEIROS, ANANDA; MARTINS-SANTANA, LEONARDO; DE FATIMA ALVES, LUANA; DEFELIPE, LUCAS; GUSTAVO TURJANSKI, ADRIAN; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; DE LORENZO, VICTOR; SILVA-ROCHA, RAFAEL. Reverse Engineering of an Aspirin-Responsive Transcriptional Regulator in Escherichia coli. ACS SYNTHETIC BIOLOGY, v. 8, n. 8, p. 1890-1900, . (16/19179-9, 17/17924-1, 16/06323-4, 18/04810-0, 15/04309-1, 12/22921-8)
ALVES, LUANA DE FATIMA; BORTOLUCCI, JONATA; REGINATTO, VALERIA; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; MUSSATTO, SOLANGE I.. Improving Saccharomyces cerevisiae acid and oxidative stress resistance using a prokaryotic gene identified by functional metagenomics. HELIYON, v. 9, n. 4, p. 12-pg., . (21/01748-5, 16/06323-4, 20/03168-3, 18/16191-3)
NORA, LUISA CZAMANSKI; WESTMANN, CAUA ANTUNES; MARTINS-SANTANA, LEONARDO; ALVES, LUANA DE FATIMA; OLIVEIRA MONTEIRO, LUMMY MARIA; GUAZZARONI, MARIA-EUGENIA; SILVA-ROCHA, RAFAEL. The art of vector engineering: towards the construction of next-generation genetic tools. MICROBIAL BIOTECHNOLOGY, v. 12, n. 1, p. 23-pg., . (16/05472-6, 16/06323-4, 17/17924-1, 16/19179-9, 16/03763-3, 12/22921-8, 15/04309-1)

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