p Encontrado em comunidades microbianas em todo o mundo, Os fungos Aspergillus são patógenos, decompositores, e fontes importantes de enzimas biotecnologicamente importantes. Cada espécie de Aspergillus é conhecida por conter mais de 250 enzimas ativas de carboidratos (CAzymes), que quebram as paredes das células vegetais e são de interesse dos pesquisadores do Departamento de Energia (DOE) que trabalham na produção industrial de combustíveis alternativos sustentáveis ​​usando culturas de bioenergia candidatas. Adicionalmente, acredita-se que cada espécie de fungo contenha mais de 40 metabólitos secundários, pequenas moléculas com potencial para atuar como biocombustíveis e intermediários químicos. p Em um estudo publicado na semana de 8 de janeiro, 2018 na Proceedings of the National Academy of Sciences , uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade Técnica da Dinamarca (DTU), o DOE Joint Genome Institute (JGI), um DOE Office of Science User Facility, e o Joint BioEnergy Institute (JBEI) do DOE, liderado pelo Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), relatar os primeiros resultados de um plano de longo prazo para sequenciar, anotar e analisar os genomas de 300 fungos Aspergillus. Essas descobertas são uma prova de conceito de novos métodos para anotar funcionalmente os genomas, a fim de identificar mais rapidamente os genes de interesse.

p "Este é o primeiro resultado do sequenciamento em grande escala de mais de 300 espécies de Aspergillus, "disse o co-autor do estudo Igor Grigoriev, chefe do Programa de Genômica Fúngica JGI. "Com a mudança estratégica do JGI em direção à genômica funcional, este estudo ilustra várias novas abordagens para anotação funcional de genes. Muitas abordagens dependem de experimentos e passam gene por gene por meio de genomas individuais. Usando Aspergillus, estamos sequenciando muitos genomas intimamente relacionados para destacar e comparar as diferenças entre os genomas. Uma análise comparativa de espécies intimamente relacionadas com perfis metabólicos distintos pode resultar em um número relativamente pequeno de clusters de genes do metabolismo secundário específico da espécie a serem mapeados para um número relativamente pequeno de metabólitos únicos. "

p Diversidade de espécies, Diversidade Química

p No estudo, a equipe sequenciou e anotou 6 espécies de Aspergillus; 4 foram sequenciados usando a plataforma Pacific Biosciences, produzindo conjuntos de genoma de altíssima qualidade que podem servir como cepas de referência para futuras análises genômicas comparativas. Uma análise comparativa envolvendo esses genomas e outros genomas de Aspergillus - vários dos quais foram sequenciados pelo JGI - foi então conduzida, e permitiu à equipe identificar grupos de genes biossintéticos para metabólitos secundários de interesse.

p "Uma das coisas que achamos interessante aqui foi a diversidade das espécies que observamos - escolhemos quatro que eram remotamente relacionadas, "disse o autor sênior do estudo, Mikael R. Andersen, Professor da DTU. “Com essa diversidade vem também a diversidade química, portanto, fomos capazes de encontrar genes candidatos para alguns tipos de compostos muito diversos. Isso foi baseado em um novo método de análise desenvolvido pela primeira autora Inge Kjaerboelling. Além disso, também mostramos como solidificar as referidas previsões para um determinado composto por meio do sequenciamento de genomas adicionais de espécies conhecidas por produzirem o composto. Ao procurar genes encontrados em todas as espécies produtoras, podemos localizar os genes com elegância. "

p Scott Baker, coautor do estudo, um pesquisador de fungos no Laboratório de Ciências Moleculares Ambientais, um DOE Office of Science User Facility localizado no Pacific Northwest National Laboratory, e um membro da Divisão de Desconstrução do JBEI, explicou por que é importante encontrar genes candidatos para diversos compostos. "Os metabólitos secundários são importantes porque representam uma química tão interessante e inovadora no que diz respeito à biossíntese de moléculas que poderiam ser biocombustíveis, precursores ou bioprodutos de biocombustíveis, "disse ele." Embora seja um esforço significativo determinar as estruturas de metabólitos secundários purificados, muitas vezes é relativamente simples. Contudo, conectar essas moléculas às suas vias biossintéticas pode ser bastante desafiador. Mostramos que o uso de genômica comparativa pode levar de forma eficiente a previsões razoáveis ​​de agrupamentos de genes envolvidos em vias biossintéticas. "

p Aspergillus em Mycocosm

p Grigoriev adicionou isso até agora, cerca de 30 genomas de Aspergillus foram publicados, 25 genomas adicionais estão disponíveis publicamente no portal de genomas de fungos JGI Mycocosm (genome.jgi.doe.gov/Aspergillus), e mais de 100 genomas estão sendo sequenciados e analisados.

p À medida que o JGI continua a cumprir seu Plano Estratégico de evoluir para uma facilidade de usuário com capacidade de genômica funcional, integração da sequência genômica, expressão, análises computacionais e metabólicas, e informações bioquímicas em um quadro mais completo da biologia relevante para as missões DOE, Esforços inter-instalações e interdisciplinares como este se tornarão ainda mais importantes. Caracterizando a identidade e as funções dos metabólitos secundários, e os genes necessários para sua geração, é fundamental para esse esforço e pode fornecer ferramentas potenciais para melhorar a capacidade de processar biomassa recalcitrante em precursores de biocombustíveis e bioprodutos.