Edição gênica de microrganismos
Apesar de unicelular, cada espécie de bactéria, fungo ou levedura é um pequeno mundo, com seu respectivo funcionamento. Ao interagir com o ambiente, sua atuação pode trazer benefícios ou prejuízos para processos produtivos. É possível modificar essa atuação a partir da edição gênica de microrganismos por meio de técnicas como a CRISPR-Cas9, gerando assim novos comportamentos metabólicos.
Por meio da edição gênica de microrganismos é possível realizar pequenas e precisas alterações no genoma de bactérias, fungos ou leveduras. Essas modificações geram mudanças controladas em seu comportamento metabólico, permitindo assim que consigamos prever os resultados da atuação dos agentes biológicos em processos produtivos de diversas indústrias.
Funções e benefícios em diferentes setores produtivos
Em muitos cenários, agentes biológicos são soluções ambientalmente sustentáveis se comparadas a alternativas que envolvem a utilização de compostos sintéticos ou reagentes químicos. Estes, além de possuírem algum nível de toxicidade, podem contaminar substratos e equipamentos, inviabilizando a produção por longos períodos.
Por meio do isolamento e seleção de microrganismos, é possível fazer a triagem e análise de agentes biológicos visando identificar aqueles capazes de expressar características benéficas em diferentes processos produtivos. Contudo, mesmo isolados, suas propriedades podem ainda não estar totalmente adequadas aos processos produtivos dos quais participarão.
É em cenários como esse que procedemos com a edição gênica de microrganismos. A partir da compreensão sobre qual seria o funcionamento ótimo do microrganismo podemos modificar parte do genoma responsável por certos comportamentos promovendo sua inativação ou ativação, a depender da necessidade. Dessa forma, podem ser potencializadas aquelas características benéficas que favorecem os processos produtivos ou inativadas as que os prejudicam.
Na indústria de alimentos e bebidas, leveduras geneticamente modificadas são capazes de produzir maiores quantidades de enzimas que processam carboidratos complexos existentes em grãos e frutas. Com esse aumento de enzimas no substrato, acelera-se o processo de redução de viscosidade do mosto na produção de bebidas.
Na indústria farmacêutica, o aperfeiçoamento microbiano já transformou bactérias e fungos em "biofábricas" de química fina permitindo que eles sintetizem, de forma escalável, princípios ativos de medicamentos.
Na agricultura, fungos geneticamente modificados atuam de forma mais competentes no controle biológico se comparado a defensivos químicos, eliminando pragas de lavouras sem risco de contaminação do solo.
Todas essas realizações são alcançadas por meio da edição gênica. É graças a ela que conseguimos conferir atributos específicos aos microrganismos, transformando-os em importantes ferramentas do processo produtivo em diferentes indústrias.
Edição gênica de microrganismos: como fazemos isso na Cerlev
Também chamada de edição genômica de microrganismos, a atividadeé realizada aqui na Cerlev por meio da metodologia CRISPR-Cas9. Esta técnica foi a responsável pela concessão do Prêmio Nobel de Química de 2020 às suas inventoras, as pesquisadoras Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna.
Seguindo as diretrizes da metodologia, projetamos uma fita de RNA laboratorial com a sequência genômica exata do local no qual se visa alterar o DNA do microrganismo.
A fita de RNA penetra o núcleo do microrganismo e vasculha seu DNA para encontrar o trecho que será modificado.
Assim que é identificada a paridade exata entre a fita de RNA laboratorial o trecho do DNA do microrganismo, uma enzima específica efetua a clivagem, o corte das fitas de DNA no ponto do gene a ser alterado.
Com seu DNA rompido, a célula dispara o mecanismo de restauro. Nesse momento, é introduzido no microrganismo o DNA doador, aquele que contém a modificação desejada. O sistema celular de reparo promove uma recombinação a partir da leitura do DNA doador, preenchendo assim o espaço cortado pela proteína.
Quando o processo ocorre com sucesso, o genoma do microrganismo cicatriza e inclui, de modo definitivo e estável, as novas instruções que estavam inclusas no DNA doador. Programado por um novo DNA, o agente biológico passa então a exercer um novo comportamento.
A edição gênica de microrganismos já é realidade em diversas empresas com ganhos reais e quantificáveis. Se você quer verificar a possibilidade de aplicar essa técnica na sua atividade industrial, clique aqui e fale conosco. Teremos prazer em apresentar todos os benefícios que a edição genômica oferece.