Estudo do catabolismo de sacarose em Burkholderia sacchari, uma fábrica celular microbiana

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Barros, Ruideglan de Alencar
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Burkholderia sacchari; bioproducts; bioprodutos; catabolismo de sacarose; hidrólise de sacarose; sucrose catabolism; sucrose hydrolysis
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/42/42132/tde-16082022-105955/

Este trabalho está focado no entendimento do catabolismo da sacarose por Burkholderia sacchari (sinon. Paraburkholderia sacchari), uma fábrica de celular promissora para a produção de polímeros biodegradáveis pertencentes à família dos polihidroxialcanoatos (PHA). Seu espectro de utilização de substratos para produzir PHA é bastante amplo, comparado com espécies classicamente estudadas na área e o uso de sacarose, abundante no país, confere potencial a essa bactéria ser o chassi preferencial para a produção de PHA e outros bioprodutos. Entretanto, os mecanismos de catabolismo de sacarose necessitam ser elucidados para entender a sua rede metabólica e propor melhoramentos ou mesmo capacitar outras linhagens de interesse no consumo de sacarose. Para isso, neste trabalho, o genoma completo de P. sacchari, restritamente disponível no servidor de Anotação Rápida que usa Tecnologia de Subsistema (RAST), foi analisado para a presença de genes relacionados à hidrólise de sacarose (invertase) e fosforilação de sacarose (sacarose-6-fosfato-hidrolase). Em seguida, as semelhanças encontradas tiveram anotação confirmada usando a Ferramenta Básica de Pesquisa de Alinhamento Local (BLAST) ao mesmo tempo que foram comparadas com outras espécies bacterianas e dentro de Paraburkholderia/Burkholderia spp. Comparou-se ainda o crescimento de P. sacchari em cultivos em frascos agitados, oferecendo-se sacarose ou uma mistura de glicose e frutose para verificar o perfil do consumo desses açúcares. Os resultados in silico indicaram um cluster putativo de sacarose que pode codificar genes para um tipo de hidrolase externa que pode ser uma levansucrase (EC 2.4.1.10, pode-se observar filogeneticamente que sequências de aminoácidos levansucrases/GH68 em Paraburkholderia/Burkholderia spp estão relacionados. O sobrenadante livre de células obtido de uma cultura celular crescida em sacarose apresentou atividade hidrolítica sobre a sacarose, o que corrobora com a hipótese de ser uma enzima de ação extracelular. Os resultados de comparação dos cultivos de P. sacchari em frascos agitados, frente a sacarose ou glicose + frutose, mostraram curvas de crescimento semelhantes nas condições testadas tendo sido observados valores das velocidades específicas máximas de crescimento de 0,36 ± 0,005 h-1 em sacarose e 0,33 ± 0,005 h-1 na mistura de glicose e frutose. Os resultados indicam que, em P. sacchari, o catabolismo da sacarose envolve a hidrólise externa do açúcar, que pode ser realizada por uma putativa levansucrase. Os açúcares resultantes da hidrólise provavelmente são internalizados por um sistema fosfotransferase (PTS) específico para glicose e frutose. Neste trabalho, os resultados corroboram evidências de que em P. sacchari, a hidrólise externa da sacarose é realizada extracelularmente. Para continuidade dos estudos, foi construída uma biblioteca de 1070 mutantes utilizando o transposon miniTn5 tendo sido avaliados e selecionados fenotipicamente 9 mutantes sac-. Os resultados mostram que os mutantes apresentaram deficiências no crescimento em sacarose e capazes de consumir glicose e frutose, assim a busca de mutantes deficientes em consumir glicose e especialmente frutose, deve ser ampliada ou a inativação dos genes identificados acima deve ser obtida para confirmar o seu papel na rota de catabolismo proposta.