Análise proteômica, produção e manipulação de biomoléculas em microalgas Chlorophyta e Cyanobacteria: uma abordagem do estímulo celular

Resumo

Microalgas são fonte natural de produtos valiosos aliados do bem-estar e da saúde humana, tais como carboidratos, proteínas e lipídeos, além dos carotenoides e outros compostos antioxidantes. O interesse nos produtos oriundos de microalgas repousa nas características de serem veganos, orgânicos e possibilidade de produção em áreas que não competem com a produção de alimento. Além disso, como seres fotossintéticos que são, as microalgas fixam o CO2, um atrativo ao mercado de carbono. Entretanto, a relação custo-benefício da produção microalgal ainda enfrenta desafios, sendo um deles o aumento do rendimento das biomoléculas de interesse. Dada à plasticidade fisiológica das microalgas, técnicas de manipulação de sua composição bioquímica têm sido propostas para aumentar biomoléculas por unidade celular e, consequentemente, aumentar o rendimento. Uma estratégia proposta recentemente considera o estímulo das células, e não o estresse, de modo que o aumento da produção e rendimento de biomoléculas se dá durante fase exponencial de divisão celular e, portanto, com ganho de biomassa (IC FAPESP 2019/14152-3; Patente INPI BR 1020210197781). A adição de micronutrientes em concentrações ambientais indutoras de um possível efeito hormese em combinação com outros fatores, como a exposição à luz azul e/ou vermelha, é capaz de tal feito. Sabe-se ainda que, através da caracterização da expressão gênica induzida por alteração de fatores ambientais, o entendimento dos mecanismos que levam ao provável aumento de biomoléculas será acessado. O presente projeto tem como objetivo principal conhecer e entender as respostas fisiológicas de microalgas Chlorophyta e Cyanobacteria sob diferentes concentrações de cobre (micronutriente) e em diferentes cores de luz (branca, azul, verde, vermelha), aplicando-se o conceito de estímulo à alga. Entenda-se por respostas fisiológicas o processo fotossintético (PhytoPAM), taxas de crescimento populacional, produção de biomoléculas como lipídios, proteínas e carboidratos, fitoesteróis, perfil de ácidos graxos e de amino ácidos, além de viabilidade celular e pigmentos envolvidos na fotossíntese. Nesta pesquisa realizaremos um estudo a nível genético (expressão gênica) a fim de compreender o mecanismo que irá resultar no aumento da síntese de biomoléculas. Reforçamos que todos os experimentos serão realizados em condições altamente controladas e, para isso, as culturas experimentais serão feitas em fotobiorreatores de alta performance (Patente INPI BR 1020200239945). Nesses, o pH é mantido dentro de faixa estreita a ser definida pelo operador por meio de entrada automática de CO2 e intensidade luminosa interna constante, independente da densidade celular. Além disso, curvas rápidas de luz fornecerão a intensidade específica de luz para cada cepa a ser investigada e, portanto, cada uma será mantida em condições ideais. A presente proposta, que carrega consigo o atributo da inovação, irá contribuir para o entendimento da fisiologia de microalgas e cianobactérias, e possui potencial de aplicação no setor da biotecnologia industrial de microalgas. (AU)