Transformar o veneno numa fonte de energia
Uma equipa de investigação conseguiu manipular geneticamente o micro-organismo T. kivui para metabolizar o monóxido de carbono
As alterações genéticas podem ocorrer naturalmente através da evolução ou podem ser iniciadas com a ajuda da engenharia genética. A bactéria Thermoanaerobacter kivui(T. kivui) foi manipulada por uma equipa de investigação liderada por Stefan Pflügl, do Instituto de Engenharia Química, Ambiental e de Biociências da TU Wien, de forma a poder metabolizar o monóxido de carbono. Quando utilizado em bioreactores, pode contribuir para converter o gás de síntese, que consiste em monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e hidrogénio (H2), em produtos valiosos.
Stefan Pflügl e a sua equipa relataram recentemente na revista Nature Communications como a T. kivui pode ser levada a utilizar o CO como única fonte de energia. Na revista Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, a equipa também relatou o seu método de modificar geneticamente a T. kivui em doze dias para que esta apresente as caraterísticas desejadas.
Habituação ao monóxido de carbono
A T. kivui cresce a altas temperaturas e é capaz de produzir substâncias orgânicas a partir de moléculas simples como o dióxido de carbono e o hidrogénio. Estas propriedades podem ser usadas para utilizar a bactéria em ligação com instalações de gaseificação de biomassa, por exemplo, para valorizar o gás de síntese aí produzido a partir de biomassa residual, como resíduos agrícolas ou resíduos de madeira. Por exemplo, a T. kivui pode ser utilizada para produzir ácido acético de forma sustentável através da fermentação gasosa e, após modificação genética adequada, etanol ou isopropanol - matérias-primas que são utilizadas como biocombustíveis ou matérias-primas químicas. Esta tecnologia pode, por conseguinte, ser utilizada para estabelecer uma economia circular do carbono baseada em recursos renováveis.
O monóxido de carbono é naturalmente tóxico para muitos microrganismos, incluindo o T. kivui, e inibe o seu crescimento. "No entanto, conseguimos adaptar lentamente a bactéria ao monóxido de carbono", relata Stefan Pflügl, "mais tarde foi mesmo capaz de utilizar o monóxido de carbono como única fonte de energia e carbono". A T. kivui adquiriu esta capacidade naturalmente em apenas algumas gerações.
Uma análise do genoma revelou aos investigadores que um transposão, ou seja, um segmento específico de ADN móvel, é responsável pelas novas propriedades.
Acelerar a evolução através da engenharia genética
Esta descoberta não só permite uma compreensão mais profunda da forma como os microrganismos se adaptam ao seu ambiente, mas também mostra como os mecanismos evolutivos naturais podem ser utilizados para fins biotecnológicos.
Muitas bactérias possuem um mecanismo de defesa natural para reconhecer o ADN viral e torná-lo inofensivo. "Este mecanismo, também conhecido como tesoura genética CRISPR/Cas, pode ser utilizado para modificar especificamente o ADN. Com o nosso método, Hi-TARGET, os genes podem ser removidos, modificados ou adicionados novos genes", explica Stefan Pflügl. A equipa de investigação conseguiu desenvolver uma estirpe bacteriana com caraterísticas muito semelhantes às que evoluíram naturalmente. O novo método não só é significativamente mais rápido do que os métodos estabelecidos de engenharia genética, como os investigadores também alcançaram uma taxa de sucesso de 100%.
A manipulação genética direcionada com o Hi-TARGET abre uma espécie de campo de jogos para os investigadores: Como é que as propriedades do T. kivui se alteram quando os genes contidos no transposão são sobre-expressos? E poderá a T. kivui ser modificada de forma a que o organismo possa produzir produtos mais exigentes a partir de substratos comoo CO2, H2 e CO, que fornecem pouca energia? "Os conhecimentos que adquirimos com a T. kivui também podem ser transferidos para outros microrganismos que metabolizam substratos gasosos", diz Pflügl, numa perspetiva de futuro.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Rémi Hocq, Josef Horvath, Maja Stumptner, Mykolas Malevičius, Gerhard G. Thallinger, Stefan Pflügl; "A megatransposon drives the adaptation of Thermoanaerobacter kivui to carbon monoxide"; Nature Communications, Volume 16, 2025-5-6
Angeliki Sitara, Rémi Hocq, Alexander Jiwei Lu, Stefan Pflügl; "Hi-TARGET: a fast, efficient and versatile CRISPR type I-B genome editing tool for the thermophilic acetogen Thermoanaerobacter kivui"; Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, Volume 18, 2025-4-30
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