Um grupo de pesquisadores do Laboratório Nacional de Biorrenováveis (LNBR), Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organização supervisionada pelo Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI), publicou na revista Nature Communications um estudo que explora alguns dos recursos mais modernos da ciência atual para revelar detalhes inéditos e valiosos do processo digestivo da capivara.

A capivara, maior roedor do planeta, é conhecida pela capacidade de degradar com muita eficiência a biomassa que consome, mas os detalhes do metabolismo da microbiota do animal que contribuem para essa característica ainda não tinham sido elucidados. O pesquisador Mario Murakami lembra que, no Brasil, esse animal está habituado a se alimentar de cana-de-açúcar. “Como a biodiversidade brasileira é uma fonte inestimável de soluções biotecnológicas, nossa hipótese foi que os micro-organismos habitando o intestino das capivaras tenham ao longo da evolução desenvolvido estratégias moleculares altamente eficazes para a degradação e utilização dessa biomassa de grande importância industrial e econômica. E isso foi demonstrado no nosso estudo.”

“Inventário populacional e molecular” do microbioma intestinal

O trabalho minucioso e inédito partiu de um levantamento completo das bactérias presentes no intestino da capivara, além dos genes expressos e metabólitos produzidos a partir de fibras vegetais. Para compreender os processos de despolimerização das fibras lignocelulósicas e a eficiente transformação de açúcares em energia foi demandada uma vasta combinação de técnicas, metodologias e recursos, incluindo luz síncrotron nas linhas de luz MX2 e SAXS1 do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), desde a escala populacional dos microrganismos até o nível atômico e molecular das enzimas.

Descoberta

A elucidação de todo o processo digestivo da capivara, por meio do mapeamento das principais vias metabólicas e explorando o que se chama de “matéria escura genômica”, revelou microrganismos inéditos e duas novas famílias de enzimas, com potencial aproveitamento em aplicações biotecnológicas.

Uma das novas famílias de proteínas, nomeada CBM89, está relacionada ao reconhecimento de carboidratos abundantes em gramíneas como a cana-de-açúcar. Já a segunda nova família de proteínas, nomeada GH173, se mostrou promissora para aplicações na área de alimentos.

“As proteínas da primeira família têm potencial para serem testadas em coquetéis enzimáticos utilizados nos processos industriais de fabricação de biocombustíveis, bioquímicos e biomateriais. Já as da segunda família podem ser testadas em processos de metabolização de derivados de leite, para quebra de lactose, por exemplo”, explica a pesquisadora Gabriela Persinoti.

De acordo com a pesquisadora Mariana Morais, o ineditismo do trabalho deixa outro importante legado para o aprofundamento da pesquisa da biodiversidade brasileira: “Como a abordagem foi bem sucedida, toda essa metodologia pode ser útil para que microbiomas de outras fontes da biodiversidade brasileira sejam estudadas de forma aprofundada.”

Próximos passos

Como se tratam de novas famílias de proteínas, os próximos passos estão relacionados à expansão do conhecimento sobre as funções e atividades de cada uma delas.

Para que seja ainda melhor avaliado o potencial biotecnológico, a próxima etapa da pesquisa prevê o uso de estações de pesquisa do Sirius, a fonte de luz síncrotron de última geração projetada e operada pelo CNPEM, além da aplicação de conhecimentos das áreas de biologia sintética e bioinformática.

Fonte: Cabral, L., Persinoti, G.F., Paixão, D.A.A. et al. Gut microbiome of the largest living rodent harbors unprecedented enzymatic systems to degrade plant polysaccharides. Nat Commun 13, 629 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-28310-y