#Mapa da Ciência (Pessoas por trás das descobertas científicas)
O T. reesei como fonte de produtos com valor biotecnológico
| DESTAQUES: • O Laboratório de Biotecnologia Molecular da USP-RP pesquisa utilizações de substâncias produzidas por fungos para diferentes fins; • As celulases de fungos podem ter importante papel na otimização da produção de etanol de cana-de-açúcar; • Fungos do gênero Trichoderma podem produzir nanopartículas de prata com capacidades antivirais e antifúngicos; • Estes fungos também podem produzir proteínas que inibem ou induzem a morte de células tumorais. |
A biotecnologia de fungos é um campo de estudo que explora o potencial desses organismos na produção de compostos de interesse industrial, farmacêutico e ambiental. Os fungos são conhecidos por suas capacidades metabólicas diversificadas, permitindo a produção de uma ampla gama de substâncias químicas com valor industrial.
Entre os muitos fungos estudados, o gênero Trichoderma tem se destacado devido à sua versatilidade e eficiência na produção de compostos biotecnologicamente relevantes, como celulases, enzimas com propriedades anticâncer e nanopartículas de prata com atividade antiviral e antifúngica. É sobre essa temática que tem se dedicado o Laboratório de Biotecnologia Molecular (LBM), desde 2010.
O LBM, do Departamento de Bioquímica e Imunologia da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo é coordenado pelo Prof. Dr. Roberto N. Silva e está vinculado ao Programa de Pós Graduação em Bioquímica e Biologia Molecular da FMRP-USP, formando mestres e doutores, além de oferecer estágios de iniciação científica e pós – doutoramento.
As pesquisas do LBM têm focado na otimização das condições de cultivo, sinalização celular e na engenharia genética do fungo Trichoderma reesei para aumentar ainda mais a produção de celulases. Técnicas como genômica funcional, transcriptômica e proteômica, as chamadas ômicas, têm sido empregadas para o entendimento na produção dessas enzimas para serem empregadas na produção de bioetanol a partir do bagaço de cana de açúcar (por exemplo: 10.1155/2018/1974151).
As ômicas consistem no ramo da biologia molecular responsável por descrever as funções de genes, o DNA (genômica), o produto de sua transcrição, o RNA (transcriptômica) e o produto de sua tradução, as proteínas (proteômica), através da determinação e sequenciamento dessas macromoléculas de um organismo.
Além disso, os fungos são uma fonte rica de substâncias com propriedades terapêuticas. Nosso grupo vem estudando o fungo Trichoderma harzianum como fonte produtora de uma enzima chamada de lisina oxidase com atividade anticâncer, atuando em diferentes mecanismos celulares para inibir o crescimento de células tumorais ou induzir a apoptose (https://doi.org/10.1186/s12934-024-02315-2 ).
Outra vertente na exploração biotecnológica do fungo Trichoderma é a produção de nanopartículas (NPs) para aplicação em medicina. A síntese verde de nanopartículas de prata usando fungos é uma abordagem ecológica e sustentável, que evita o uso de químicos tóxicos. O Trichoderma tem sido explorado para essa finalidade devido à sua capacidade de reduzir íons de prata a nanopartículass. Enzimas e proteínas presentes no meio de cultivo do Trichoderma atuam como agentes redutores e estabilizantes, facilitando a formação de AgNPs com tamanhos e formas controláveis.
Estudos recentes do nosso grupo têm demonstrado que as AgNPs sintetizadas pelo Trichoderma possuem atividade antiviral significativa contra o vírus SARS-CoV-2 e podem inativar vírus ao se ligar às suas proteínas de superfície (Spike, domínio RBD), bloqueando a entrada viral nas células hospedeiras (via receptor ACEII) e interferindo na replicação viral (Figura 2). Essas nanopartículas podem ser utilizadas em formulações de sprays nasais, desinfetantes, revestimentos antimicrobianos e em dispositivos médicos para prevenir a propagação do vírus.
O workflow de trabalho com o fungo Trichoderma envolve várias etapas (Figura 3), começando com a análise de redes regulatórias, onde a expressão gênica e a integração de dados “ômicos” são avaliadas para entender os mecanismos de controle e regulação do fungo. Em seguida, a identificação de novos alvos é realizada através da expressão heteróloga, modelagem, produção e purificação de proteínas ou enzimas de interesse.
A interação molecular é a etapa subsequente, onde técnicas como “docking” molecular, mutagênese, dinâmica molecular e análise do “interactoma” são usadas para explorar as interações entre moléculas e prever a eficácia das enzimas ou compostos produzidos. Após essa fase, os testes in vitro são conduzidos para validar a atividade, verificar a citotoxicidade e formular as preparações adequadas.
Finalmente, os testes in vivo são realizados para validar todo o processo em modelos biológicos, garantindo a eficácia e segurança dos compostos produzidos pelo Trichoderma. Este workflow integrado permite uma abordagem completa e eficiente para a utilização do Trichoderma em diversas aplicações biotecnológicas.
Em resumo, o Trichoderma é um fungo multifuncional com um vasto potencial biotecnológico. Sua capacidade de produzir celulases, enzimas anticâncer e nanopartículas de prata destaca a versatilidade e a importância desse organismo em diversas aplicações industriais e médicas. À medida que a pesquisa avança, espera-se que novas descobertas continuem a expandir o uso do Trichoderma, contribuindo para soluções sustentáveis e inovadoras em biotecnologia.
O desenvolvimento de processos otimizados para a produção e aplicação desses compostos pode levar a avanços significativos em setores como energia renovável, tratamento de câncer e combate a pandemias. Assim, o estudo do Trichoderma e suas capacidades biotecnológicas permanece uma área promissora e de grande relevância científica e industrial.
Colaboração:
Iasmin Cartaxo Taveira sobre a autora
Iasmin Taveira queria ser cientista desde criança e acredita que tornar o conhecimento acessível é o melhor jeito de promover desenvolvimento social. É Biotecnologista pela UFPB, mestre e doutoranda em bioquímica na FMRP/USP.
Roberto N. Silva sobre o autor
Professor e pesquisador na Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo. Dedica-se ao estudo da biologia dos fungos filamentosos, com ênfase em aplicações biotecnológicas na saúde humana e na produção de biocombustíveis. Possui ampla experiência em Bioquímica, Biologia Molecular e Biotecnologia de fungos filamentosos. Seus principais interesses incluem a sinalização celular, genômica e proteômica do fungo Trichoderma reesei, especialmente durante a produção de celulases e outras biomoléculas com aplicações biotecnológicas.
Referências:
Artigo científico intitulado “New Genomic Approaches to Enhance Biomass Degradation by the Industrial Fungus Trichoderma reesei”, publicado na revista International Journal of Genomics em 2018, de autoria de de Paula, R.;Antoniêto, A.; Ribeiro, L.; e colaboradores.doi: 10.1155/2018/1974151.
Artigo científico intitulado “The recombinant L-lysine α-oxidase from the fungus Trichoderma harzianum promotes apoptosis and necrosis of leukemia CD34 + hematopoietic cells”, publicado na revista Microbial Cell Factories em 2024, de autoria de Costa, M Silva, T.; Guimarães, D.; e colaboradores. https://doi.org/10.1186/s12934-024-02315-2
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(Editoração: Fernando F. Mecca)