O presente projeto visa otimizar processos de tratamento de efluentes existentes nas refinarias e terminais de petróleo da Petrobras, através do emprego de técnicas moleculares recentes para caracterizar, selecionar, controlar e explorar biotecnologicamente as comunidades microbianas responsáveis pela eficiência de tais tratamentos. A estratégia proposta se baseia na utilização de métodos moleculares independentes de cultivo para conhecer os componentes da diversidade microbiana presente em sistemas de tratamento de efluentes, assim como acessar o seu potencial biocatalítico e biossintético através da construção e triagem de bibliotecas metagenômicas. Esta estratégia de trabalho abrirá perspectivas para estudos detalhados de vias de nitrificação e degradação de hidrocarbonetos do petróleo em condições de alta salinidade, assim como para potencial exploração biotecnológica dos clones obtidos na produção de enzimas, surfactantes e aplicações em biorrefino, biorremediação e MEOR. Além disso, pretendemos caracterizar as etapas de formação de biofilmes em membranas utilizadas no tratamento de efluentes, visando conhecer os micro-organismos responsáveis pelo estabelecimento destas estruturas e buscar alternativas para prevenir a sua formação, evitando limpezas e paradas freqüentes no sistema e os prejuízos relacionados.

O Brasil tem uma das maiores extensões de manguezais do mundo, um ecossistema que possui grande biodiversidade em animais marinhos, aves, répteis, mamíferos e micro-organimos. Embora os manguezais sejam considerados Área de Preservação Permanente, esse ecossistema têm sofrido nos últimos anos as mais diversas ações antrópicas e são freqüentemente atingidos por vazamentos de petróleo e por resíduos industriais contendo metais pesados. Sabe-se que os micro-organismos presentes em ambientes contaminados podem desenvolver mecanismos que permitem a sua sobrevivência na presença de certos poluentes. Apesar da grande diversidade e relevância dos micro-organismos presentes nos manguezais, surpreendentemente, quase nenhuma pesquisa tem sido feita sobre o tema no Brasil. Sabemos que embora as técnicas de cultivo tenham sido aprimoradas e tenham permitido a recuperação in vitro de um número crescente de micro-organismos ainda não cultivados, nosso conhecimento sobre sua ecologia permanece insuficiente para cultivar a maioria deles. Neste contexto, o presente projeto propõe o emprego da abordagem de metatranscriptomica, baseada na extração direta do RNA total da comunidade microbiana a partir de amostras ambientais, aliada à construção de bibliotecas de DNA complementar (cDNA) e subsequente análise dessas bibliotecas, com o intuito de investigar a presença e diversidade de genes metabolicamente ativos de grande relevância na descontaminação de áreas impactadas. Esses estudos podem contribuir para o conhecimento sobre a diversidade funcional e filogenética da microbiota presente nos manguezais brasileiros e levar à descoberta de novos genes envolvidos na degradação de hidrocarbonetos e na transformação de metais pesados, com potencial aplicação em processos biotecnológicos.

A Caatinga é um bioma exclusivamente brasileiro, o que significa que grande parte do seu patrimônio biológico não pode ser encontrado em outro lugar do planeta. Apesar disso, poucos estudos com informações biológicas da Caatinga são realizados, sendo limitados ao estudo da fauna e flora. Considerada uma região com condições climáticas extremas, como elevadas temperaturas e irradiação solar, alta acidez e déficit hídrico, é esperado abrigar micro-organismos adaptados a estas condições (extremófilos) que possam ser explorados para a identificação de arsenais enzimáticos únicos e versáteis (extremozimas) com grande aplicação na indústria. A diversidade microbiana nativa do solo da Caatinga e o seu potencial biotecnológico ainda são pouco explorados e os estudos existentes envolveram a análise apenas da microbiota cultivável. Como aproximadamente 99% dos micro-organismos do solo não podem ser isolados por métodos convencionais de cultivo, tecnologias moleculares que utilizam da análise do material genético do ambiente, como a "metagenômica", são necessárias para fornecer informações mais precisas sobre a diversidade e potencial biotecnológico da comunidade microbiana. A lignina, segundo biopolímero mais abundante na biosfera, é a maior fonte de compostos aromáticos presentes no solo. Micro-organismos do solo são capazes de decompor a lignina utilizando um conjunto de enzimas lignolíticas que também podem ser utilizadas em outros processos, como desintoxicação de efluentes industriais, na indústria de papel e biocombustíveis, dentre outros. Portanto, é possível explorar novas vias de degradação desse composto na microbiota do solo que está envolvida na ciclagem desse nutriente. Este projeto propõe pela primeira vez uma análise integrada de metagenômica e metatranscriptômica da microbiota do solo da Caatinga com o objetivo de analisar a estrutura de comunidades microbianas e a expressão de genes em amostras de solo de dois períodos bem distintos deste bioma: período chuvoso e de seca, além de identificar e caracterizar enzimas lignolíticas termoestáveis. Para isto, será realizada a extração de ácidos nucléicos (DNA e RNA) das amostras de solo, aliada à clonagem de grandes fragmentos de DNA para construção de bibliotecas metagenômicas. O DNA fosmidial da biblioteca e o RNA total serão submetidos ao sequenciamento em larga escala utilizando a plataforma de pirossequenciamento 454 (Roche) para posteriores análises in silico. Os clones da biblioteca serão triados na busca por genes envolvidos na degradação da lignina através de ensaios biológicos baseados na função e similaridade de sequências. Este estudo poderá contribuir para uma melhor compreensão das funções e respostas da microbiota a mudanças ambientais neste bioma. Além disso, espera-se encontrar uma comunidade microbiana desconhecida portando genes com propriedades interessantes envolvidos na degradação da lignina.

Este estudo será conduzido em duas fases. A primeira fase consistirá na comparação da diversidade e dinâmica das populações de bactérias presentes nas amostras de lodo de reatores biológicos submetidos a diferentes choques através da técnica de DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis), a qual fornece um fingerprint genético da comunidade total de bactérias para cada amostra. Na segunda fase do estudo, as amostras de lodo que se mostrarem significativamente diferentes em termos de diversidade de bactérias serão submetidas a uma análise detalhada de composição através da construção de bibliotecas de genes de RNAr 16S. Esta análise permitirá conhecer a riqueza (número de espécies) e abundância das espécies de bactérias que compõem a microbiota das amostras de lodo. Os resultados de diversidade obtidos com as técnicas de fingerprint e bibliotecas de genes RNAr 16S serão empregados em análises multivariadas a fim de estabelecer correlações com parâmetros físico-químicos de operação dos reatores.

Muitos estudos relatam a grande diversidade de micro-organismos provenientes de reservatórios de petróleo, incluindo termofílicos, redutores de sulfato, redutores de ferro e manganês, metanogênicos e fermentativos. A capacidade de muitos destes microorganismos para degradação de compostos poluentes, como hidrocarbonetos, organoclorados ou metais pesados, também é mencionada. Diversas atividades do setor petroleiro, tais como exploração, produção, refino e distribuição podem resultar em acidentes com vazamentos de óleo para o meio ambiente, os quais acarretam sérios danos ambientais, sociais e econômicos. Aliado a isto, em função de ineficiência, elevado custo e complexidade operacional dos tratamentos existentes no momento, o uso da biorremediação para remoção de compostos orgânicos resultantes das atividades do setor petroleiro tem atraído bastante atenção nos últimos anos. A atividade de degradação de hidrocarbonetos do petróleo pelos micro-organismos pode, em muitos casos, ser potencializada quando aliada à aplicação de biossurfactantes, uma vez que esses polímeros contribuem para a solubilização do óleo, aumentando as taxas de degradação. O objetivo da presente proposta é avaliar o potencial de biossurfactantes produzidos por linhagens de bactérias e clones fosmidiais de bibliotecas metagenômicas provenientes de reservatórios brasileiros de petróleo, para aplicação em processos de biorremediação em água do mar. Ensaios empregando microcosmos de água do mar contaminados com petróleo bruto em diferentes concentrações e condições serão realizados. A atividade de degradação do petróleo bruto pelos micro-organismos, isoladamente ou em consórcios, será investigada através de análises de CG-EM, possibilitando a seleção de linhagens de bactérias e/ou clones metagenômicos com melhor eficiência. A análise da expressão de genes funcionais de degradação será avaliada através das técnicas de PCR em tempo real e microarrays de DNA. Estudos envolvendo biorremediação são de grande relevância, uma vez que podem resultar em uma alternativa efetiva para a descontaminação de ambientes impactados e contribuir para o desenvolvimento sustentável. (AU)

A recuperação do petróleo por métodos tradicionais envolve duas etapas: primária e secundária. Contudo, mesmo utilizando a recuperação secundária uma significativa parte do óleo residual permanece retida nos poços. No entanto, a recuperação avançada, também conhecida como recuperação microbiana melhorada do petróleo (Microbial Enhanced Oil Recovery - MEOR), a qual utiliza micro-organismos capazes de sintetizar moléculas de interesse para indústrias petrolíferas, como biossurfactantes entre outros, os quais propiciam o aumento da recuperação de petróleo de poços marginais e esgotados, assim, estendendo a vida útil desses poços. Nesse sentido, serão cultivados micro-organismos em condições já estabelecidas no projeto para fins de produção do biossurfactante a ser testado nos ensaios de Sand Pack, auxiliar a implementação da técnica de Sand Pack na Divisão de Recursos Microbianos e avaliar as linhagens produtoras de biossurfactantes na mobilização de petróleo em experimentos de Sand Pack.

Este projeto tem como objetivos i) Avaliar a resistência de tintas e revestimentos utilizados na proteção de estruturas metálicas de torres de transmissão e sub-estações contra o ataque de microrganismos deteriogênicos (normas de ensaio internacionais e ABNT); ii) Caracterizar a diversidade de microrganismos associados aos processos de biocorrosão em estruturas metálicas de torres em operação no campo; iii) Desenvolver sistemas de biocidas compatíveis com as tintas e materiais utilizados na proteção dos elementos metálicos.

O material microbiológico preservado por métodos adequados em coleções de culturas tem uma ampla gama de aplicações nas áreas de saúde, agropecuária, indústria e meio ambiente, justificando a necessidade do estabelecimento e manutenção destas coleções em nosso país. Os diferentes tipos de coleções de culturas, incluindo as coleções especializadas de trabalho, as coleções institucionais de referência e as coleções de serviços, têm importância destacada no estudo, conservação e exploração da diversidade genética e metabólica de micro-organismos. O material biológico preservado nestas coleções é matéria-prima para a obtenção dos mais variados produtos biotecnológicos incluindo: biocombustível, fármacos, alimentos, bebidas, enzimas, bem como podem ser utilizados na biorremediação de resíduos tóxicos, na fixação biológica do nitrogênio e no controle biológico de pragas. Culturas puras obtidas de coleções de referência são utilizadas em atividades de ensino, estudos taxonômicos, identificação de patógenos e testes de controle de qualidade de produtos e materiais. Dentre as coleções microbianas, merecem destaque as coleções de serviços que atuam com base em protocolos internacionalmente reconhecidos, sistemas de qualidade e em conformidade com a legislação e os direitos de propriedade intelectual. Essas coleções são candidatas ao status de Centro de Recursos Biológicos (CRBs), que tem como funções principais a aquisição, a caracterização, a manutenção e a distribuição de microrganismos e células autenticadas e reagentes biológicos certificados, alem da prestação de serviços especializados e difusão da informação associada ao material biológico preservado no acervo. Neste contexto, a Coleção Brasileira de Micro-organismos de Ambiente e Industria CBMAI da Divisão de Recursos Microbianos do CPQBA/UNICAMP está se adequando para atuar como um CRB na área de Microbiologia, com competência reconhecida e provisão de material biológico com conformidade assegurada.

Este projeto tem como objetivos i) caracterização de comunidade de bactérias presente em amostras de solo contendo hidrocarbonetos leves, identificando os componentes da comunidade por meio de técnicas moleculares independentes-de-cultivo; ii) análise filogenética das seqüências de genes RNAr 16S das bactérias presentes nos solos; iii) conhecer a composição e abundância relativa da comunidade de bactérias presente nas amostras de solo, incluindo os microrganismos de difícil cultivo ou ainda não cultivados devido às limitações impostas pelos métodos seletivos de isolamento.

Este projeto tem como objetivos i) a caracterização da comunidade de bactérias presente em amostras de lodo biológico, identificando os componentes da comunidade por meio de técnicas moleculares independentes-de-cultivo; ii) conhecer a composição da comunidade de bactérias presente am amostras de lodo biológico, incluindo os microrganismos de difícil cultivo ou ainda não cultivados devido às limitações impostas pelos métodos seletivos de isolamento; iii) dar subsídios para direcionar o isolamento seletivo dos microrganismos que serão usados em experimentos de avaliação da capacidade de degradação de compostos recalcitrantes em etapas posteriores do projeto.

Este estudo tem por objetivo desenvolver e aperfeiçoar habilidades relacionadas à identificação de pigmentos. Recentemente foram selecionadas e identificadas quatro bactérias pigmentadas do continente antártico capazes de suportar radiação UV-B e UV-C: Arthrobacter agilis 50-cyt, Celullophaga fucicola 416, Zobellia laminarie 465 e Arthrobacter alpinus 366. A partir dessas, os pigmentos foram extraídos e caracterizados quanto à absorbância no espectro de UV. Além disso, foram testados para a capacidade antioxidante, estabilidade frente à luz UV e perfil de fototoxicidade contra linhagens de fibroblasto murino - teste este para verificar o potencial para uso como protetores solares. Dos resultados obtidos até o momento temos que todos os pigmentos apresentaram altíssima ação antioxidante; boa estabilidade na exposição à luz UV e uma fração do pigmento de A. agilis não expressou ação fotóxica. Para concluir o estudo se faz necessária a identificação química desses pigmentos a fim de se determinar se são moléculas novas. Para isso foi firmada uma parceria com o grupo do Dr. Ramon Canela Garayoa da Universidade de Lérida, especialista na identificação de carotenoides.

O continente Antártico é considerado uma região com condições climáticas extremas, com baixas temperaturas, alta incidência de radiação UV e déficit hídrico. Possui um bioma muito singular, o que significa que grande parte do seu patrimônio biológico não pode ser encontrado em outro lugar do planeta. Portanto, espera-se encontrar micro-organismos adaptados a estas condições (extremófilos) que possam ser explorados para a identificação de arsenais metabólicos únicos e versáteis com possíveis aplicações biotecnológicas em diversas áreas. O desenvolvimento de pesquisas recentes em nosso laboratório com procariotos e fungos da Antártica permitiu o isolamento de um grande número de micro-organismos (em torno de 1200) daquela região, muitos deles possivelmente autóctones, ainda não catalogados e não estudados quanto à produção de produtos bioativos potenciais. Com base nesse repertório de micro-organismos, o objetivo deste projeto consiste na caracterização taxonômica das bactérias isoladas, em torno de 600, através de metodologias moleculares, como extração de DNA genômico, amplificação do gene RNAr 16S, sequenciamento e análises filogenéticas. Em adição, micro-organismos idênticos com base no gene RNAr 16S serão submetidos à tipagem em nível infra-específico através da técnica de RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) para desreplicação. Os isolados geneticamente distintos serão depositados na Coleção Brasileira de Micro-organismos de Ambiente e Indústria (CBMAI/CPQBA) e será feita uma revisão bibliográfica para levantamento das espécies com potencial uso biotecnológico.

Este projeto visa estruturar um banco de micro-organismos derivados de reservatórios de petróleo e outros ambientes da indústria de energia, visando sua preservação ex situ e prospecção de compostos ou atividades de interesse biotecnológico.

O petróleo é uma mistura complexa de hidrocarbonetos e outros compostos orgânicos. Devido à sua importância econômica e energética, o petróleo tornou-se extremamente importante para o funcionamento de nossa sociedade. O petróleo brasileiro tem características muito próprias, com uma predominância de óleos pesados, qualidade esta, relacionada com a atividade microbiana, visto que os micro-organismos presentes no petróleo podem atuar na degradação de hidrocarbonetos leves, modificando as características físico-químicas do óleo. Assim, torna-se necessário conhecer a microbiologia dos reservatórios de petróleo brasileiros, a fim de criar e melhorar as estratégias de recuperação e utilização destes óleos. Os métodos clássicos de microbiologia, apesar de importantes e rotineiramente utilizados, fornecem informações sobre apenas 0,01 a 3% dos micro-organismos presentes em ambientes naturais. Neste sentido, a aplicação de metodologias de biologia molecular para estudar micro-organismos em ambientes naturais sem a necessidade de isolamento e cultivo prévios tem se disseminado amplamente nas últimas décadas. Este projeto propõe, portanto, a utilização de técnicas independentes de cultivo para a avaliação da composição da microbiota e da expressão de genes em amostras de petróleo de reservatórios brasileiros a fim entender os processos metabólicos responsáveis pela degradação do óleo, assim como as interações entre os micro-organismos e seus mecanismos de sobrevivência neste ambiente inóspito.

A tecnologia de sistemas de membranas vem sendo aplicada pelas refinarias de petróleo visando diminuir o consumo de água e, até mesmo, reutilizar os efluentes originados dos processos de refinamento de petróleo. Os sistemas de membrana estão susceptíveis ao desenvolvimento de biofilmes microbianos e biofouling, ou seja, a degradação de materiais resultante da sua atividade. Biofouling é um dos principais problemas associados ao baixo desempenho dos sistemas de membrana e consequentes perdas econômicas. Muitos estudos vêm sendo realizados com base na aplicação de técnicas clássicas de cultivo, as quais permitem apenas o isolamento daqueles micro-organismos capazes de crescer sob condições pré-determinadas. Neste sentido, o emprego de técnicas in situ que utilizam corantes fluorescentes específicos é capaz de contornar estes problemas, além de fornecer informações sobre a composição e abundância das comunidades microbianas nos biofilmes. O objetivo do presente trabalho é estudar a formação de biofilmes em sistemas de membrana usados no tratamento de efluentes em refinarias de petróleo, utilizando microscopia de fluosrência, corantes fluorescentes específicos, bem como a técnica Fluorescent in situ hybridization (FISH). Desta forma, pretende-se conhecer a cinética de formação dos biofilmes, a diversidade da comunidade microbiana e a interação estrutural e funcional entre os membros componentes dos biofilmes. Uma vez estabelecido estes parâmetros, estas informações serão utilizadas para o delineamento de estratégias de controle e redução dos custos de manutenção.

A maior parte das reservas de petróleo no mundo são biodegradadas, e fortes evidencias indiretas sugerem que os micro-organismos anaeróbios, principalmente aqueles sulfato-redutores e metanogênicos, são responsáveis pela biodegradacão em reservatórios de petróleo. Portanto, a anaerobiose é considerado um processo dominante para a degradação de hidrocarbonetos em reservatórios e também para outros ambientes contaminados com petroleo. Vários experimentos em microcosmos tem sido realizados com o objetivo de estudar as comunidades microbianas e o grau de degradação em condições anaeróbias. No entanto, pouca informação está disponível em amostras de óleo de reservatórios de petróleo, e menos ainda sobre o efeito de algumas características fisico-químicas da rocha do reservatório sobre a taxa de biodegradação de petróleo e os mecanismos utilizados para a degradação microbiana de hidrocarbonetos no reservatório. Esta proposta tem como objetivo investigar o efeito de um conjunto de condições fisico-químicas sobre a biodegradação de petróleo em microcosmos anaeróbios, bem como monitorar a dinâmica funcional e filogenética da comunidade microbiana durante a degradação do óleo. Esses ensaios serão complementados com ferramentas moleculares que permitam descrever os mecanismos mais prováveis envolvidos com a degradação de hidrocarbonetos. Os resultados irão certamente contribuir para o esclarecimento não apenas dos fatores fisico-químicos que regulam a degradação de óleo em reservatórios de petróleo Brasileiros, mas também irão elucidar os micro-organismos e processos envolvidos. Essa experência será extremadamente enriquecedora para o nosso grupo de pesquisa, uma vez que permitirá o aprendizado de técnicas para trabalhar com a degradação de óleo em condições metanogênicas e sulfato-redutoras (anaeróbias) para futura implementação em nosso laboratório. (AU)

A biodegradação microbiológica do petróleo nos reservatórios tem chamado a atenção de pesquisadores em diversas partes do mundo devido aos efeitos na alteração de suas propriedades com conseqüências econômicas nos processos de extração e refino do petróleo. A ocorrência de biodegradação em reservatórios de petróleo foi, por muito tempo, atribuída à degradação bacteriana aeróbica de hidrocarbonetos. No entanto, hipóteses mais recentes sugerem que os processos de degradação anaeróbia dominariam estes ambientes, apesar da baixa cinética das reações e da incerteza quanto às vias reais de degradação prevalentes nos reservatórios de petróleo. O conhecimento hoje ainda é limitado quanto à diversidade microbiana e aos processos metabólicos envolvidos na biodegradação em reservatórios, principalmente devido à dificuldade em recuperar a complexa comunidade microbiana presente em tais ambientes extremos. A presente proposta tem como objetivos a avaliação da composição da microbiota por meio de uma análise comparativa entre reservatórios de óleo biodegradado e não biodegradado, utilizando bibliotecas gênicas de RNAr 16S, e adicionalmente, será realizado o monitoramento de ensaios em microcosmos anaeróbios e investigação da diversidade filogenética, expressão de genes funcionais e habilidade de remoção de hidrocarbonetos sob diferentes condições físico-químicas. Estes dados permitirão confirmar se a degradação metanogênica do óleo realmente é prevalente ou se varia em função da localização geográfica do reservatório, de sua história geológica e condições físico-químicas. Os resultados poderão contribuir para elucidar os mecanismos mais prováveis de degradação de hidrocarbonetos em reservatórios brasileiros.

Devido ao grande interesse da comunidade científica em descobrir novos genes, rotas metabólicas e compostos bioativos com aplicação biotecnológica, seja ela na indústria, na medicina, no próprio âmbito acadêmico ou até mesmo dentro dos lares da sociedade, iniciou-se uma busca frenética desses recursos em ambientes até então pouco explorados. Com base nesse pressuposto, sedimento de mangue vem a ser uma relevante fonte microbiológica e de novos recursos genéticos a ser investigada. O mangue é um ecossistema muito peculiar e de fundamental importância para a manutenção da vida nos mares e o equilíbrio da biosfera. Pode ser encontrado ao longo da costa continental, em regiões estuarinas, deltas de rios, lagoas e ilhas e abriga uma infinidade de seres vivos como peixes, crustáceos, moluscos, aves, répteis, mamíferos e diversos microrganismos. Os microrganismos que vivem nesse bioma têm papel fundamental para a sua manutenção, pois participam dos processos biogeoquímicos da ciclagem de carbono e nutrientes. Por apresentar condições extremas como alta salinidade, altas temperaturas, grandes variações no nível das marés, muita sedimentação e solos anaeróbicos, a possibilidade de encontrar extremoenzimas é muito maior, o que serve também como justificativa para seus estudos. A bastante tempo esses ambientes vêm sofrendo impacto da ação antrópica, principalmente no que se refere aos desastres causados pelos vazamentos de petróleo. O petróleo é uma mistura complexa de compostos orgânicos, incluindo os hidrocarbonetos aromáticos, que, ao entrar em contato com o sedimento de mangue, permanece incrustado por muito tempo, pondo em risco sua diversidade biológica. Muitos microrganismos conseguem degradar esses compostos, nesse sentido novos estudos estão sendo feitos para desenvolver novas abordagens para biorremediação de ambientes contaminados, aproveitando o potencial metabólico dos mesmos. Com base nessas informações, esse trabalho visa identificar e caracterizar genes e enzimas dioxigenases que degradam hidrocarbonetos aromáticos a partir de clones fosmidiais de uma biblioteca metagenômica de Mangue altamente impactada por petróleo, previamente construida e sequênciada. Para tal, os dados de sequenciamento pela plataforma 454 (Roche) serão processados em ferramentas de bioinformática a fim de localizar grupos de sequências para dioxigenases envolvidas nas vias de biodegradação de hidrocarbonetos aromáticos. Após serem encontradas e analisadas, primers específicos serão desenhados para o rastreamento via PCR de clones positivos, na biblioteca metagenômica, que contenham esses genes. O DNA fosmidial dos clones positivos serão extraídos e enviados para o pirosequenciamento através do serviço terceirizado. As reads do sequenciamento serão montadas em contigs para o estabelecimento do fragmento do DNA original seguido da caracterização estrutural dos operons para as vias de degradação de hidrocarbonetos aromáticos. Serão desenhados primers específicos para amplificar cada gene, individualmente, contido nos operons. Esses genes serão clonados em vetor de expressão (pET), para purificação e caracterização molecular de proteínas envolvidas na biodegradação de hidrocarbonetos aromáticos.

A Ilha Deception possui características peculiares, uma vez que esta ilha é um vulcão em atividade cuja cratera foi inundada pela água do mar. Devido à extensão limitada no espaço e no tempo das estações de pesquisa que existiram na ilha Deception, esta apresenta-se bastante preservada, sendo mínimo o impacto antrópico. Dentre as diferentes pressões seletivas do ambiente Antártico, estão: baixa temperatura, dessecação, hipersalinidade, elevada radiação UVA e UVB, além de baixa concentração de nutrientes. Assim, mecanismos de tolerância aos diferentes fatores ambientais "extremos" são necessários à sobrevivência no Continente Antártico. Dentre essas estratégias, se destacam proteínas e chaperonas de estresse especializadas neste tipo de ambiente, como proteínas de estresse em baixa temperatura (cold stress response proteins), proteínas de choque-térmico (Heat Shock Proteins - HSP), e antioxidantes produzidos em resposta ao estresse oxidativo, além dos genes de resistência a antibióticos (ARGs). Neste sentido, o objetivo deste projeto é a análise comparativa do microbioma de solos da Ilha Deception - Antártica, sob diferentes temperaturas, com enfoque em genes de resposta ao estresse. Para isto, será empregada uma abordagem integrada de metagenômica e metatranscriptômica, baseada em sequenciamento em larga escala de amostras ambientais e de clones fosmidiais, e subsequentes análises de bioinformática para montagem, predição e anotação em bancos de dados específicos. Os resultados esperados incluem a obtenção de informações inéditas acerca da diversidade filogenética e funcional presente nas amostras em estudo de maneira a contribuir para a compreensão das interações microbianas e mecanismos moleculares que suportam a vida nas condições extremas dos ambientes Antárticos. (AU)

O objetivo do trabalho será avaliar a comunidade microbiana de amostras provenientes de reatores anaeróbios aplicados na degradação do surfactante aniônico alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) em água residuária de lavanderia comercial, por meio de uma abordagem metagenômica. Essa possibilidade visa preencher lacunas nas abordagens microbiológicas que vem sendo empregadas no estudo de comunidades microbianas relacionadas com a degradação do LAS, fornecendo assim informações sobre a diversidade e potencial biotecnológico das comunidades microbianas. Além disso, abrirá novas perspectivas sobre quais micro-organismos participam da degradação da molécula de LAS, quais enzimas são responsáveis pelo seu catabolismo e possíveis rotas metabólicas envolvidas nesse processo. Para tanto, este plano de pesquisa atuará de forma sinérgica com trabalhos desenvolvidos ou em fase de desenvolvimento no LPB-EESC-USP, inserindo uma perspectiva metagenômica. Tal abordagem ainda não foi usada em nenhuma pesquisa realizada até os dias atuais. As amostras serão provenientes de três reatores biológicos anaeróbios distintos, a saber: UASB (Reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo), EGSB (Reator de leito granular expandido) e LF (Reator de leito fluidificado), aplicados na degradação do LAS. No total serão sequenciadas seis amostras na plataforma Illumina MiSeq visando o estudo do perfil filogenético e funcional. Destaca-se que projeto será desenvolvido no Centro Pluridisciplinar de Pesquisas Químicas, Biológicas e Agrícolas (CPQBA/UNICAMP;Divisão de Recursos Microbianos) e as técnicas empregadas e ferramentas de bioinformática utilizadas serão disseminadas junto a pesquisadores e técnicos do Laboratório de Processos Biológicos LPB-EESC-USP. Tal medida incentivará e dará subsídios para uma abordagem metagenômica nos estudos que vem sendo realizados no LPB. (AU)

Esse estudo tem por objetivo desenvolver e aperfeiçoar habilidades relacionadas a análise de dados meta-omics aplicados para bioprocessos da digestão anaeróbia através do uso de pipelines (MG-RAST, FROGS) e abordagens estatísticas eficientes e robustas (R software). Dessa forma, o projeto apresenta dois objetivos principais: (i) mineração de dados meta-omics públicos e privados para descobrir novos conhecimentos sobre o funcionamento de bioprocessos e (ii) analises de dados metagenômicos de um reator anaeróbio aplicado no tratamento de água residuária de lavanderia comercial submetidos a aumento de cargas específicas de surfactante. Para a realização do primeiro objetivo serão utilizados os dados obtidos pela equipe de Bioprocessos e Biotecnologias microbianas para a valorização de resíduos (BIOMIC; IRSTEA/Antony). Para a realização do segundo objetivo serão utilizados dados obtidos pela equipe da Divisão de Recursos Microbianos durante o pós-doutoramento do Dr. Tiago Palladino Delforno. (AU)

Micro-organismos indígenos da Antártica possuem propriedades bioquimicas e metabólicas únicas, codificadas por seus recursos genéticos, que os tornam capazes de se adaptar e sobreviver a condições ambientais extremas, tais como altos níveis de salinidade, pressões que excedem 100 MPa, temperaturas baixas ou altas e extremamente flutuantes (de 89 °C a +90 °C), baixa disponibilidade de nutrientes e alta radiação solar. Entretanto, sabemos que embora as técnicas de cultivo tenham sido aprimoradas e tenham permitido a recuperação in vitro de um número crescente de micro-organismos ainda não cultivados, nosso conhecimento sobre sua ecologia permanece insuficiente para cultivar a maioria deles. Neste contexto, o presente projeto propõe empregar uma combinação de métodos microbiológicos tradicionais (isolamento e cultivo) e abordagem multi-ômica para uma ampla exploração dos recursos microbianos Antárticos, com foco em metabólitos e enzimas para aplicação biotecnológica. Os clones fosmidiais e isolados microbianos serão submetidos a ensaios de triagem de alta eficiência para avaliação de atividades diversas, incluindo biotransformação de metais pesados, e produção de metabólitos (antimicrobianos, pigmentos), enzimas (quitinases, peroxidases, proteínas anti-congelantes) e hidrocarbonetos. Ainda, será realizada uma varredura da diversidade filogenética e funcional das bibliotecas metagenômicas obtidas e de amostras Antárticas selecionadas da Ilha Deception empregando metodologia de seqüenciamento de DNA em larga escala. Os dados de sequencia obtidos permitirão conduzir um screening racional das bibliotecas metagenômicas baseado em sequencia, através do desenho de conjuntos de primers especificos para a detecção dos clones fosmidiais contendo os genes alvo visando a subsequente caracterização genética, superando eventuais limitações inerentes à expressão heteróloga. Os resultados esperados incluem a detecção de novos genes, enzimas e compostos bioativos com propriedades diferenciais e uso potencial em processos biotecnológicos futuros. Por fim, mas não menos importante, resultados inéditos acerca da diversidade filogenética e funcional presente nas amostras contribuirão para a compreensão das interações microbianas e mecanismos moleculares que suportam a vida nas condições extremas dos ambientes Antárticos. (AU)

O objetivo da presente proposta é explorar a microbiota presente em lodo de efluente de refinarias através da construção de uma biblioteca metagenômica de cultivo enriquecido com hidrocarbonetos aromáticos e subseqüente triagem visando à obtenção de clones, ou consórcios destes, que apresentem alta eficiência de degradação de um ou vários destes compostos, e que possam ser utilizados em tratamentos complementares de efluentes de refinarias de petróleo. Ainda, o presente projeto propõe analisar a diversidade de genes de degradação de compostos aromáticos recalcitrantes na biblioteca metagenômica construída a partir do cultivo enriquecido. Para tal, os clones capazes de crescer em meio mínimo suplementado com o(s) composto(s) aromático(s) de interesse, identificados através de leitura da densidade ótica em microplacas, serão subclonados, seqüenciados e terão suas seqüências comparadas com seqüências depositadas em bancos de dados através de análises de reconstrução filogenética, visando à determinação de suas relações evolutivas. A bioprospecção genômica microbiana é uma estratégia inovadora na área de tratamento de efluentes hídricos que poderá gerar tecnologia de grande impacto econômico para o setor de processamento de petróleo, além do inestimável benefício social e ecológico.

O aumento da demanda global de energia e os impactos causados pela exploração dos recursos naturais fazem com que haja necessidade de desenvolvimento de novas fontes renováveis de obtenção de energia. Micro-organismos psicrofílicos vêm chamando atenção devido às características únicas que os tornam capazes de sobreviver às baixas temperaturas encontradas em biomas como o continente Antártico. Estudos vêm sendo realizados na obtenção de células microbianas objetivando a síntese de hidrocarbonetos ou outros compostos derivados de hidrocarbonetos para utilização como biocombustíveis. Neste sentido, o interesse em novas tecnologias que ofereçam a possibilidade de produção de combustíveis ecologicamente corretos, como um composto alternativo na substituição de outros combustíveis derivados do petróleo a partir de sistemas microbianos, vem se tornando emergente. O objetivo do presente trabalho consiste na prospecção de hidrocarbonetos que possam ser utilizados em processos de produção de biocombustíveis, a partir de micro-organismos psicrofílicos ou psicrotolerantes isolados de amostras do continente Antártico. Ainda, os micro-organismos com potencial biotecnológico selecionados serão identificados e os compostos quimicamente caracterizados. Os resultados permitirão ampliar o entendimento da diversidade microbiana encontrada em habitats com baixas temperaturas, assim como oferecer compostos alternativos com potencial de aplicação futura no setor de biocombustíveis. (AU)

O continente Antártico é considerado uma região com condições climáticas extremas, com baixas temperaturas, alta incidência de radiação UV e déficit hídrico. Possui um bioma muito singular, o que significa que grande parte do seu patrimônio biológico não pode ser encontrado em outro lugar do planeta. Nestas condições espera-se encontrar micro-organismos adaptados (extremófilos) que possam ser explorados para a identificação de arsenais metabólicos únicos e versáteis com possíveis aplicações biotecnológicas em diversas áreas. O desenvolvimento de pesquisas recentes em nosso laboratório com procariotos e fungos na Antártica permitiu o isolamento de um grande número de micro-organismos (em torno de 1200) daquela região, muitos deles possivelmente indígenas, ainda não catalogados e não estudados quanto à produção de produtos bioativos potenciais. Além disso, como aproximadamente 99% das bactérias do ambiente não podem ser isolados por métodos convencionais de cultivo, tecnologias moleculares que utilizam da análise do material genético do ambiente, como a "metagenômica", são necessárias para fornecer informações mais precisas sobre a diversidade e potencial biotecnológico da comunidade microbiana. Dessa forma, integrantes do nosso grupo de pesquisa, construiram recentemente uma biblioteca metagenômica a partir de DNA de alto peso obtido de biofilme formado sobre o solo da Antártica. Essa biblioteca conta com mais de 80.000 clones já preservados por ultra-congelamento.Com base nesse repertório de micro-organismos isolados, somado a uma biblioteca metagenômica, este estudo visa buscar e descobrir produtos naturais de interesse biotecnológico a partir desses recursos microbianos, com foco em metabolitos secundários de aplicação na indústria farmacêutica ou cosmética

Embora o mangue seja um ambiente rico em diversidade microbiana, existem poucos estudos sobre esse tema no Brasil, tornando imperativo o conhecimento e a exploração de novos micro-organismos e seus metabólitos neste ecossistema. Os micro-organismos que vivem nesse ambiente são considerados extremófilos, uma vez que a as condições presentes são de alta salinidade, variação de pH e baixo teor de oxigênio. A prospecção da diversidade microbiana em ambientes inóspitos, extremos e/ou pouco explorados, como os manguezais, potencializa as chances de sucesso na busca por novas moléculas bioativas, contribuindo para uma indústria mais econômica e sustentável. Entretanto, sabemos que embora as técnicas de cultivo tenham sido aprimoradas e tenham permitido a recuperação in vitro de um número crescente de micro-organismos ainda não cultivados, nosso conhecimento sobre sua ecologia permanece insuficiente para cultivar a maioria deles. Neste contexto, as bibliotecas metagenômicas surgem como uma ferramenta poderosa para acessar de maneira mais abrangente a diversidade microbiana total em um dado ambiente, permitindo a análise de genes funcionais de membros da microbiota, principalmente de micro-organismos não-cultivados, e a descoberta de novos compostos bioativos. O objetivo desse trabalho é realizar a triagem de uma coleção de bactérias e de bibliotecas de clones metagenômicos provenientes de sedimentos de manguezais na busca de biossurfactantes com uso potencial em processos biotecnológicos, como biorremediação de áreas impactadas por petróleo e derivados. Além disso, será realizada a subclonagem para a caracterização genética e química dos compostos obtidos. As bibliotecas metagenômicas, assim como as bactérias isoladas, serão submetidas a ensaios funcionais de alta eficiência buscando a atividade surfactante. Também será avaliada, através de ensaios de similaridade de sequência (amplificação por PCR), a presença de genes nas bibliotecas que, por incompatibilidade com o sistema de clonagem/vetor/hospedeiro, não se expressam adequadamente no sistema utilizado, inviabilizando a detecção de atividade. Os clones que apresentarem expressão da atividade surfactante serão subclonados visando o sequenciamento para a caracterização do operon, assim como a super-expressão, purificação e caracterização química do composto.

O presente projeto propõe o emprego da abordagem de metagenômica para a exploração de genomas inteiros de micro-organismos ainda não cultivados de áreas de manguezias e a descoberta de compostos bioativos com propriedades únicas a serem empregados em novos processos biotecnológicos. As bibliotecas serão submetidas a ensaios de triagem de alta eficiência para avaliação de atividade de hidrolases (lipases, celulases, proteases, esterases e epóxido-hidrolases), biossurfactantes e enzimas envolvidas na degradação de hidrocarbonetos do petróleo. Os clones que apresentarem expressão de metabólitos bioativos ou enzimas de interesse serão subclonados visando o seqüenciamento para a caracterização do operon, e eventualmente a super-expressão, purificação e caracterização química do composto. Ainda, será realizada uma varredura da diversidade filogenética e funcional das bibliotecas metagenômicas obtidas empregando metodologia de seqüenciamento em larga escala (pirossequenciamento). Estas informações permitirão conhecer a diversidade taxonômica cujo arsenal metabólico está sendo explorado, além de gerar dados de sequência que poderão ser usados para o desenho de sondas específicas para a detecção dos genes-alvo na biblioteca de fosmídeos, visando posterior subclonagem e expressão. Os resultados esperados incluem a detecção de novos genes, enzimas e compostos bioativos com propriedades diferenciais, características de compostos derivados de ambientes extremos, além da geração de conhecimentos inéditos sobre a diversidade filogenética e funcional da microbiota em ambientes de mangue

O manguezal é um ecossistema particular, restrito às zonas entremarés do litoral e ilhas das regiões tropicais, associado a estuários, baías e lagunas e em locais protegidos dos impactos das ondas, onde a salinidade situa-se entre 5 e 30%, podendo chegar até 90%. O Brasil tem uma das maiores extensões de manguezais do mundo, que ocorrem ao longo do litoral, abrangendo uma área de cerca de 20.000 km2. São considerados áreas de preservação permanente e verdadeiros santuários ecológicos. O termo manguezal é frequentemente utilizado para se referir às plantas e à comunidade associada, a qual é composta por bactérias, fungos, microalgas, invertebrados, pássaros e mamíferos. Surpreendentemente, quase nenhuma pesquisa tem sido feita sobre a diversidade microbiana nesse ecossistema, tomando imperativo o conhecimento e a exploração de micro-organismos novos nos manguezais. Um esforço recente no país no sentido de preencher esta lacuna do conhecimento é representado pelo Projeto Temático "Biodiversidade e Atividades Funcionais de Microrganismos de Manguezais do Estado de São Paulo" (Processo FAPESP no 04/13910-6), o qual vem gerando uma quantidade substancial de dados inéditos acerca da biodiversidade de micro-organismos que habitam sedimentos e plantas de manguezais. Nas últimas décadas, estudos de ecologia microbiana molecular têm mostrado que apenas uma pequena fração da diversidade microbiana (1 a 10%) pode ser recuperada do ambiente por técnicas convencionais de cultivo. Neste contexto, técnicas baseadas na extração direta de ácidos nucléicos da comunidade microbiana a partir de amostras ambientais (metagenoma) aliada à clonagem de fragmentos grandes de DNA e subsequente análise das complexas bibliotecas metagenômicas resultantes, vêm permitindo a exploração de genomas inteiros de micro-organismos ainda não cultivados e a descoberta de compostos bioativos com propriedades únicas a serem empregados em novos processos biotecnológicos. O presente projeto propõe o emprego da abordagem metagenômica para a bioprospecção microbiana em sedimentos de manguezais do Estado de São Paulo, sendo que as bibliotecas construídas serão submetidas a ensaios de triagem de alta eficiência para avaliação de atividades diversas. (AU)

O Brasil é o país com uma das maiores extensões de manguezais do mundo, abrangendo uma área de aproximadamente 20.000 km2. Esses ambientes, apesar de possuírem alta salinidade, apresentam uma ampla biodiversidade, rica em plantas, animais e comunidades associadas de bactérias, fungos e algas. Mesmo com grande quantidade de matéria orgânica, os manguezais são pobres em nutrientes como nitrogênio e fósforo. Essa particularidade é de grande interesse no que diz respeito à prospecção de novos biocatalistas, pois em um ambiente tão adverso é esperado que se encontre uma ampla gama de enzimas de interesse. Neste contexto, este trabalho propõe a identificação e análise de a 3 hidrolases derivadas de bibliotecas metagenômicas de expressão em E. coli a partir de DNA genômico ambiental, extraído diretamente de amostras de sedimentos de manguezais. Este projeto está vinculado ao Projeto temático "Prospecção de metagenoma microbiano de áreas de manguezais na busca por novos catalisadores" processo n° 10/51231-4, atualmente em análise pela FAPESP. As bibliotecas serão submetidas à triagem enzimática de alto desempenho para detecção de lipases, proteases, esterases e epóxido-hidrolases, com subseqüente sub-clonagem, expressão, purificação e caracterização química das enzimas. Os resultados esperados incluem a detecção de novos genes e enzimas com propriedades diferenciais, características de compostos derivados de ambientes extremos, com uso potencial em processos biotecnológicos futuros. (AU)

A poluição é um problema ambiental amplamente discutido, seja em ambientes marinhos ou terrestres. A biorremediação é uma técnica para se tratar ambientes contaminados que utiliza o potencial metabólico de micro-organismos com o objetivo de transformar compostos orgânicos tóxicos em componentes intermediários com menor toxicidade, ou até mesmo inertes. A atenuação natural é uma forma de biorremediação que se utiliza dos processos biológicos, químicos e físicos que ocorrem naturalmente tendo como resultado a transformação ou degradação dos poluentes no ambiente. Embora o processo seja intrínseco do ecossistema, sua velocidade e eficiência depende de múltiplos fatores, incluindo a abundância e diversidade de micro-organismos capazes de degradar estes compostos poluentes. Esta proposta visa identificar e quantificar os grupos microbianos envolvidos na degradação natural de querosene de aviação (QAV) em uma área subterrânea contaminada no município de Paulínia. A determinação da composição e distribuição da microbiota e dos genes específicos para a degradação anaeróbica serão realizados utilizando a técnica de PCR quantitativo. A quantificação das bactérias redutoras de ferro, redutoras de nitrato e sulfato-redutoras e arqueias metanogênicas e dos genes de degradação em amostras de solos nas proximidades dos poços de monitoramento da contaminação assim como em microcosmos in situ (BACTRAPS) serão importantes para caracterizar a microbiota autóctone e os processos de degradação específicos na pluma de contaminação. Análises comparativas entre os diferentes pontos de amostragem e a correlação com os dados físico-químicos permitirão obter uma visão mais abrangente dos processos de degradação natural que estão acontecendo na pluma de contaminação. Também serão realizadas análises mais detalhadas dos dados metagenômicos obtidos por nosso grupo de pesquisa, a fim de recuperar in silico os genomas dos organismos mais dominantes e caracterizar suas funções no processo de degradação. Estes resultados permitirão elucidar o processo de atenuação natural dos compostos poluentes no ecossistema, as rotas de degradação e os micro-organismos responsáveis.