Micróbios misteriosos que prosperam em lagos de salmoura quentes e super-salgados no fundo do Mar Vermelho poderiam render um tesouro de novas enzimas para aplicações industriais - se apenas os cientistas tivessem acesso à sua abundância biológica.

Um novo estudo liderado por cientistas da KAUST agora mostra uma maneira de explorar esse vasto recurso inexplorado.

Os métodos atuais dependem do crescimento de micróbios no laboratório para estudar suas características. Contudo, a maioria dos micróbios não pode ser cultivada e, portanto, evita o escrutínio científico. Em vez de, pesquisadores da KAUST e da Universidade Técnica de Munique (TUM), na Alemanha, ressuscitaram e testaram proteínas específicas dos chamados genomas de amplificação única (SAGs) - genomas inteiros extraídos de uma única célula microbiana capturada.

"Esta é a primeira vez que SAGs foram usados ​​para produzir proteínas, "diz o primeiro autor, Stefan Grötzinger, estudante de doutorado trabalhando na KAUST e na TUM. "A prova de que proteínas com funções desejadas podem ser obtidas a partir de SAGs pode mudar a maneira como buscamos novas enzimas."

Grötzinger e seus colegas - liderados pelo biólogo estrutural da KAUST Stefan Arold com Jörg Eppinger, um químico anteriormente na KAUST, e os cientistas da TUM, Dirk Weuster-Botz e Michael Groll - começaram com uma célula microbiana sondada de uma piscina de salmoura localizada a 80 km da costa de Jeddah e 2, 000m abaixo da superfície do Mar Vermelho. De seu SAG, eles identificaram computacionalmente um gene que codifica uma das álcool desidrogenases do micróbio (ADHs), uma enzima comumente usada em alimentos, indústrias farmacêuticas e químicas.

Os pesquisadores primeiro tentaram expressar esta enzima em Escherichia coli, uma plataforma bacteriana comum para a produção de proteínas, mas essa abordagem não produziu proteínas úteis. Eles então se voltaram para um micróbio diferente que vive em um ambiente altamente salino e que também pode ser cultivado em laboratório. Neste micróbio, eles conseguiram obter proteína ADH suficiente para inferir sua estrutura tridimensional por meio de cristalografia de raios-X e realizar uma caracterização bioquímica completa, incluindo suas capacidades enzimáticas.

Suas análises revelaram características que provavelmente surgiram como adaptações à vida no mar quente e salgado. Por exemplo, a proteína funciona sob concentrações extremamente altas de solvente orgânico, tolera altas temperaturas e pode ser liofilizado - todos os recursos que tornam a enzima atraente para aplicações industriais comerciais, Grötzinger diz.

Mas de forma mais geral, ele adiciona, o estudo fornece um roteiro de como explorar as riquezas moleculares de organismos encontrados em ambientes extremos. Mais, fornece um exemplo de colaboração internacional e local, unindo cientistas na Alemanha e na Arábia Saudita, com a cooperação de três unidades da KAUST:a Divisão de Engenharia e Ciência Biológica e Ambiental, o Centro de Pesquisa em Biociência Computacional e o Centro de Catálise.