Unravelling the diversity, metabolic and biotechnological potential of a lignocellulose-decomposing bacterial community by genomic-centered metagenomics

• Autor(a) principal: Weiss, Bruno [UNESP]
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/215227
• topic: Metagenômica; Lignocelulose; Biotecnologia; Comunidades biológicas; Metabolismo; Metagenomics; Lignocellulose; Biotechnology; Biological communities; Metabolism

Os processos de produção de biocombustíveis de segunda geração estão em alta demanda. Na natureza, a lignocelulose pode ser rapidamente desconstruída. A eficácia do fenômeno na natureza pode ser devido à divisão de trabalho bioquímico efetuado nas comunidades bacterianas. Aqui, projetamos um experimento para coletar e enriquecer seletivamente um consórcio bacteriano obtido do solo e sobras de palha seca da cana-de-açúcar de uma usina de cana-de-açúcar. Procedeu-se ao sequenciamento de duas amostras provenientes da 2ª e 20ª semanas (fração bacteriana anexada as fibras da cana-de-açucar e a fração bacteriana livre disposta no meio de cultivo), visando definir a dinâmica composicional do consórcio, sua composição metagenômica, espécias, abundâncias e potencial metabólico em relação às suas capacidades desconstrutoras de lignocelulose e de controlar ecofisiologicamente a dinâmica da comunidade. Fomos capazes de separar 52 genomas das leituras metagenômicas, apresentando alta completude e baixa contaminação, estimando a abundância relativa de cada espécie representada por tais genomas montados a partir dos dados metagenômicos. Observamos a dinâmica do consórcio, em que ~46% das espécies não mostrou nenhuma modificação relevante em sua abundância. Três espécies encontradas na 2ª semana estavam mormente ausentes na 20ª semana, enquanto todas as espécies altamente abundantes encontradas no início mantiveram alta abundância na 20ª semana. Também, foi possível reconstruir o metabolismo de cada genoma. Encontramos sequências relacionadas à desconstrução da lignina na maioria dos genomas, e muitas das espécies mais abundantes em todas as amostras e frações são relacionadas a gêneros de organismos conhecidos por serem capazes de desconstruir a lignina. Propusemos um modelo metabólico qualitativo que nos permite ver as diferentes potencialidades cada genoma e grupo taxonômico no que diz respeito à desconstrução de polímeros sacarídicos e lignina, e também esclarecer a divisão de trabalho bioquímico que este consórcio pode utilizar para desconstruir a lignocelulose. Estas informações poderão auxiliar na estruturação de decisões para esforços de engenharia e biologia sintética visando o aprimoramento ou seleção de partes do consórcio para a execução de etapas específicas na desconstrução de biomassa lignocelulósica.