Análise de metagenome-assembled genomes de uma comunidade microbiana enriquecida com lignina

Abstract

A desconstrução da lignina por bactérias é um ramo recente nas pesquisas e possui diversas vantagens frente aos fungos, como a maior especificidade das reações e a facilidade de manipulação genética. Nesse estudo, foi analisada a diversidade microbiana de três consórcios enriquecidos para microrganismos capazes de degradar lignina com foco nas bactérias. Os consórcios foram obtidos a partir de três tipos de solo, sendo dois comerciais e um solo de compostagem jardim, cultivados a 30˚C e enriquecidos por meio de sucessivas passagens em meio de cultura na qual a lignina extraída por método alcalino foi usada como única fonte de carbono. Foi extraído o DNA metagenômico da terceira passagem do enriquecimento, sendo feito o sequenciamento pelo Joint Genome Institute. A partir desse sequenciamento foi recuperado 232 genomas montados, destacando-se 39 genomas após critérios de qualidade de completude de pelo menos 70% e contaminação menor ou igual a 10%. Desses 39 genomas, os filos mais abundantes nos três consórcios foram de Proteobacteria, Bacteroidetes e Actinobacteria, com somente dois genomas com taxonomia a nível de espécie. Os consórcios apresentaram funções condizentes com o local de isolamento, no caso o solo, além de possíveis metabolismos relacionados à degradação da lignina. Foram escolhidos 4 genomas, com base na taxonomia somente, por terem chegado apenas em nível de classe, para análises mais profundas de degradação de lignina focada nos monolignóis. Os genomas de Actinobacteria BY 70_11 e Actinobacteria BY 2_71_9 e Alphaproteobacteria MG 62_16 e Alphaproteobacteria MG 3_66_13, além de não representarem a mesma espécie, mostraram diferentes vias metabólicas relacionadas à degradação dos monolignóis, de acordo com anotação metabólica realizada. Desses, a Actinobacteria BY 70_11 apresentou a maior quantidade de genes associados à degradação de lignina. Entretanto, não se pode afirmar inequivocamente sobre a capacidade ou não de degradação da lignina codificada nesses 4 genomas pela falta de literatura sobre essas vias específicas. Apesar disso, ambos genomas de Actinobacteria apresentaram a via do ácido cafeico, um dos mais importantes compostos fenólicos, apresentando diversas propriedades biológicas, como antimicrobiana e antioxidante, via nunca reportada antes nessa classe de bactérias. Além dos 4 genomas apresentaram diferentes genes relacionados à degradação da lignina.