Aline Carolina da Costa Lemos

Assim como nós humanos somos capazes de acumular gordura como reserva energética, algumas bactérias são capazes de armazenar carbonos em forma de grânulos de polímeros de polihidroxialcanoatos (PHAs) como reserva energética (Figura 1).

Os PHAs são poliésteres que são acumulados pelas bactérias quando existe abundância de carboidrato e ausência de outro nutriente essencial, como, por exemplo, o nitrogênio. Os PHAs possuem propriedades semelhantes aos plásticos. Dependendo de sua composição podem ser apresentar características de um termoplástico, que pode ser moldado com o aumento da temperatura, ou podem se assemelhar com elastômeros, que possui propriedades mais elásticas semelhantes às da borracha, sendo assim, flexíveis quanto suas propriedades de acordo com a mudança de sua composição.

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Figura 1. Células bacterianas contendo grânulos de polímero biodegradável, da família dos poli-hidroxialcanoatos (PHA) no seu interior (fotomicrografia eletrônica)

Dependendo do tipo de fonte de carbono que é fornecido à bactéria, pode-se obter uma diferente composição do polímero, o que pode alterar suas propriedades, deixando-o mais próximos dos termoplásticos ou elastômeros. O maior controle da composição dos PHAs pode ser alcançado com o estudo do metabolismo deste microrganismo. Os PHAs possuem interesse comercial por serem biodegradáveis, biocompatíveis e podem ser sintetizados a partir de matérias-primas renováveis pela agricultura, sendo uma alternativa mais sustentável, ao uso dos plásticos de origem petroquímica.

Burkholderia sacchari é uma bactéria que foi recentemente isolada de solo de cultivo de cana de açúcar, que se destaca por sua capacidade de acumular PHAs a partir de carboidratos encontrados na cana de como sacarose e xilose. O grupo de pesquisa de Bioprodutos localizado no Instituto de Ciências Biomédicas, estuda esta bactéria dentre outras para produção de PHA.

Parte deste grupo estuda os genes envolvidos na produção do copolímero de poli-hidroxibutirato e hidroxivalerato (P3HB-co-HV). Este copolímero é formado quando fornecemos fontes de carbono com número impares de carbonos, como ácido propiônico e ácido nonanóico. Ele possui características intermediárias entre termoplásticos e elastômeros, é um polímero que ainda possui uma certa dureza, mas é mais maleável que o PHB.

O objetivo destes estudos é descobrir as possíveis vias metabólicas envolvidas no consumo destas fontes de carbono, e inibir os genes responsáveis por elas, com o intuito de transformar a maior quantidade possível de substrato fornecido em monômero hidroxivalerato (HV), sem que ele seja usado pela bactéria como fonte de energia, aumentando assim, o rendimento da conversão da fonte de carbono em copolímero. Para isso, são usadas ferramentas de biologia molecular, bioinformática e melhoramento de processos de cultivo.

Sob o ponto de vista industrial, o copolímero com uma porcentagem maior de HV é mais maleável, o que aumenta suas possibilidades de uso pela indústria, aumentando seu valor comercial.