Potencial biotecnológico do metagenoma de rúmen bovino da raça nelore (Bos tauros indicus), visando à desconstrução da biomassa vegetal

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Pavani, Claudio Damasceno [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Metagenoma; Degradação de lignocelulose; Rúmen; Biorefinaria; Biocombustível; Metagenome; Lignocellulose degradation; Rumen; Biorefinery; Biofuel
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/151118

A comunidade mundial busca pela obtenção de biocombustível celulósico, embora ainda seja um grande desafio a desconstrução do arranjo lignocelulósico para obtenção de açúcares livres de forma eficiente e economicamente viável. A fim de superar tais desafios, avanços conquistados pela metagenômica ressaltam sua aplicação como alternativa para compreender e desvendar o grande potencial metabólico presente nos ambientes, buscando encontrar em tais ambientes novas enzimas que atuem de forma eficiente na desconstrução do material lignocelulósico. Neste trabalho utilizou-se, a abordagem metagenômica para caracterização de genes com potencial para degradar biomassa vegetal e também para avaliação da diversidade taxonômica do ambiente ruminal bovino (Cow_1), bem como comparar os dados coletados com outros metagenomas disponíveis. Amostras de conteúdo ruminal de três bovinos machos da raça Nelore foram coletadas para a obtenção da amostra de DNA metagenômico, que posteriormente foi sequenciada pelo sequenciador HiScan SQ (Illumina). Foram obtidas aproximadamente 63 milhões de sequências (Cow _1), 2 x 100 pb. Dentre os 26 filos encontrados o filo Bacteroidetes foi o mais abundante, seguido de Firmicutes e Proteobacteria. Para a anotação gênica foi utilizado os bancos de dados Pfam, GO, KEGG e CAZy. Foram associadas ORFs relacionadas a 86 famílias de Glycoside Hydrolases (GHs), 52 famílias de Carbohydrate-Binding Modules (CBMs), 4 famílias de Auxiliary Activities (AAs), 16 famílias de Carbohydrate Esterases (CEs), 55 famílias de Glycosyl Transferases (GTs), 16 famílias de Polysaccharide Lyases (PLs), 1 família de S-layer homology (SLH) domain e 1 família de cohesina e dockerina, estes genes estão relacionados a formação do complexo enzimático para desconstrução da biomassa vegetal (celulossoma). O metagenoma da cow_1 analisado apresentou maior quantidade de genes relacionados à desconstrução da biomassa vegetal, quando comparados com outros 11 metagenomas. Além disso, os metagenomas dos ambientes lignocelulósicos apresentaram, principalmente, maior abundância de GH3, GH5, GH8, GH10 e GH11, genes que são importantes na degradação da lignocelulose quando comparados com o grupo de metagenomas não lignocelulósico. Os ambientes lignocelulósicos também revelaram maior abundância de sequências de domínios que se ligam na estrutura da celulose (CBM1, CBM10, CBM11, CBM16, CBM3, CBM63, CBM79 e CBM56), domínios que se ligam na estrutura da hemicelulose (CBM35, CBM61, CBM62 e CBM67) e domínios que atuam na estrutura da celulose e xilana (CBM37, CBM44 e CBM59). O metagenoma ruminal mostrou uma grande diversidade de enzimas responsáveis pela degradação da biomassa vegetal, demonstrando seu potencial como fonte de enzimas com potencial biotecnológico. Os metagenomas lignocelulósicos mostraram uma maior abundância de GH3, GH5, GH8, GH10 e GH11, genes que são importantes na degradação de celulose, celobiose, manana, xilana e xilo-oligossacarídeos quando comparados ao grupo não-lignocelulósico.