Caracterização de novos microrganismos cultivados a partir de solos do Cerrado

Abstract

Embora o desenvolvimento de técnicas moleculares e abordagens independentes de cultivo tenha sido essencial para o acesso à grande diversidade microbiana existente em nosso planeta, o cultivo de microrganismos ainda é imprescindível para a caracterização e entendimento de diversos aspectos de sua biologia, bem como para potenciais aplicações industriais e biotecnológicas. Nesse sentido, considerando a necessidade de ampliar a quantidade de representantes cultivados, especialmente de grupos ainda pouco explorados, o objetivo desse trabalho foi cultivar e caracterizar novos isolados microbianos a partir de amostras de solo nativo de Cerrado, importante bioma brasileiro que apresenta grande riqueza microbiana. Incialmente, objetivou-se o enriquecimento de membros do domínio Archaea, um grupo ainda pouco estudado e com poucos representantes não extremófilos cultivados. A utilização de estratégias de enriquecimento para archaeas resultou na identificação de organismos pertencentes aos filos Thaumarchaeota e Bathyarchaeota em co-culturas com uma bactéria. No entanto, dificuldades relacionadas às metodologias de cultivo e detecção desses organismos impossibilitaram um expressivo enriquecimento das archaeas, culminando com crescimento mais rápido e abundante da espécie bacteriana presente nas culturas. Considerando as interessantes características da bactéria presente no cultivo, denominada GeG2 e pertencente ao gênero Novosphingobium, a segunda etapa do trabalho envolveu seu cultivo em meios definidos e caracterização biológica. Análises fisiológicas, moleculares e quimiotaxonômicas, bem como comparações baseadas no genoma completo, indicaram tratar-se de uma nova espécie, para a qual o nome Novosphingobium terrae será proposto. A formação de agregados celulares envoltos por espessa matriz extracelular e estruturas nanométricas esféricas foi observada nas culturas líquidas, indicando a produção de exopolissacarídeos (EPSs) e vesículas de membrana externa. A montagem do genoma completo revelou que GeG2 apresenta um genoma segmentado possuindo, além do cromossomo (4,1 Mb) e dois plasmídeos (212 e 68 kb), um megaréplicon (2,7 Mb) identificado como um provável cromídeo, com genes possivelmente envolvidos em funções adaptativas. Análises funcionais do genoma revelaram um amplo repertório de genes codificadores de enzimas ativas em carboidratos e envolvidos em degradação de compostos aromáticos, evidenciando o potencial biotecnológico da nova espécie, principalmente relacionado à produção de EPSs e à biodegradação e compostos recalcitrantes.