Para encontrar novas enzimas de biocombustíveis, pode levar uma aldeia microbiana
p Este frasco de 50 mililitros contém uma mistura simbiótica de bactérias derivadas do composto que foi mantida por três anos. Crédito:Steve Singer / JBEI
p Um novo estudo liderado por pesquisadores do Joint BioEnergy Institute do Departamento de Energia (JBEI), baseado no Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), demonstra a importância das comunidades microbianas como fonte de enzimas estáveis que podem ser usadas para converter plantas em biocombustíveis. p O estudo, publicado recentemente no jornal
Nature Microbiology , relatórios sobre a descoberta de novos tipos de celulases, enzimas que ajudam a quebrar as plantas em ingredientes que podem ser usados para fazer biocombustíveis e bioprodutos. As celulases foram cultivadas a partir de um microbioma. Usar uma comunidade microbiana diverge da abordagem tipicamente adotada de usar organismos isolados para obter enzimas.
p Os cientistas estudaram primeiro o zoológico microbiano presente em alguns copos de composto municipal. A análise metagenômica do DOE Joint Genome Institute (JGI) do microbioma ajudou a revelar que 70 por cento da atividade enzimática se originou de celulases produzidas por um agrupamento de bactérias não cultivadas no composto. Eles descobriram que as enzimas quebram facilmente a celulose da biomassa vegetal em glicose a temperaturas de até 80 graus Celsius.
p "Aqui, estamos cultivando uma comunidade inteira de micróbios para acessar enzimas que não poderíamos obter de isolados, "disse o investigador principal do estudo Steve Singer, cientista sênior da Divisão de Engenharia e Sistemas Biológicos do Berkeley Lab e diretor de Descoberta Microbiana e Enzimática do JBEI. "Alguns micróbios são difíceis de cultivar em laboratório. Estamos cultivando micróbios que vivem em comunidades, à medida que ocorrem na natureza, o que nos permite ver coisas que não vemos quando estão isoladas. Isso abre a oportunidade de descobrir novos tipos de enzimas que são produzidas apenas por micróbios nas comunidades. "
p Um biorreator na Unidade de Demonstração do Processo de Biocombustíveis e Bioprodutos Avançados do Berkeley Lab (ABPDU) foi usado para dimensionar o crescimento da mistura de bactérias para 300 litros. Crédito:Roy Kaltschmidt / Berkeley Lab
p A população bacteriana,
Candidatus Reconcilibacillus cellulovorans, produziu celulases que foram organizadas em complexos carboidratos-proteína notavelmente robustos, uma estrutura nunca antes observada em isolados. A estabilidade dos novos complexos de celulase os torna atraentes para aplicações na produção de biocombustíveis, os autores do estudo disseram.
p "As enzimas persistem, mesmo depois de um declínio na abundância bacteriana, "disse Singer, que comparou a comunidade microbiana com starters de massa fermentada de fermento selvagem e bactérias amigáveis. "Mantivemos o cultivo da comunidade microbiana por mais de três anos no laboratório."
p Esta estabilidade é uma vantagem chave sobre outras celulases que se degradam mais rapidamente em altas temperaturas, disseram os pesquisadores.
p Este gráfico mostra a composição bacteriana da comunidade no biorreator após duas semanas de cultivo. Crédito:Sebastian Kolinko / JBEI