SCTD, 10/05/2023
Pesquisadores descobriram uma nova alternativa em bactérias que tem o potencial de descarbonizar várias indústrias. Esse avanço poderia diminuir significativamente a emissão de gases de efeito estufa gerados durante a produção de combustíveis, medicamentos e produtos químicos.
Um esforço de pesquisa colaborativo entre o Lawrence Berkeley National Laboratory e a UC Berkeley resultou na engenharia de bactérias que podem gerar produtos exclusivos à base de carbono. Esse avanço pode abrir um caminho promissor para a produção de bioquímicos sustentáveis.
A descoberta, publicada recentemente na revista Nature, aproveita as bactérias para integrar reações enzimáticas naturais com uma nova reação conhecida como "reação de transferência de carbeno". Esta pesquisa tem o potencial de mitigar as emissões industriais, fornecendo alternativas sustentáveis aos métodos convencionais de fabricação de produtos químicos que normalmente dependem de combustíveis fósseis.
"O que mostramos neste artigo é que podemos sintetizar tudo nessa reação – de enzimas naturais a carbenos – dentro da célula bacteriana. Tudo o que você precisa adicionar é açúcar e as células fazem o resto", disse Jay Keasling, pesquisador principal do estudo e CEO do Joint BioEnergy Institute (JBEI) do Departamento de Energia.
Os carbenos são produtos químicos à base de carbono altamente reativos que podem ser usados em muitos tipos diferentes de reações. Por décadas, os cientistas quiseram usar reações de carbeno na fabricação de combustíveis e produtos químicos, e na descoberta e síntese de medicamentos.
Mas esses processos de carbeno só podiam ser realizados em pequenos lotes por meio de tubos de ensaio e exigiam substâncias químicas caras para conduzir a reação.
No novo estudo, os pesquisadores substituíram reagentes químicos caros por produtos naturais que podem ser produzidos por uma cepa modificada da bactéria Streptomyces. Como as bactérias usam açúcar para produzir produtos químicos por meio do metabolismo celular, "este trabalho nos permite realizar a química do carbeno sem solventes tóxicos ou gases tóxicos normalmente usados em síntese química", disse o primeiro autor Jing Huang, pesquisador de pós-doutorado do Berkeley Lab no Keasling Lab.
Durante os experimentos no JBEI, os pesquisadores observaram a bactéria projetada à medida que metabolizava e convertia açúcares no precursor do carbeno e no substrato do alceno. A bactéria também expressou uma enzima P450 evoluída que usou esses produtos químicos para produzir ciclopropanos, moléculas de alta energia que poderiam ser potencialmente usadas na produção sustentável de novos compostos bioativos e biocombustíveis avançados. "Agora podemos realizar essas reações interessantes dentro da célula bacteriana. As células produzem todos os reagentes e os cofatores, o que significa que você pode escalar essa reação em escalas muito grandes" para fabricação em massa, disse Keasling.
Recrutar bactérias para sintetizar produtos químicos também pode desempenhar um papel integral na redução das emissões de carbono, disse Huang. De acordo com outros pesquisadores do Berkeley Lab, cerca de 50% das emissões de gases de efeito estufa vêm da produção de produtos químicos, ferro e aço e cimento. Limitar o aquecimento global a 1,5 grau Celsius acima dos níveis pré-industriais exigirá reduzir severamente as emissões de gases de efeito estufa pela metade até 2030, diz um relatório recente do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas.
Huang disse que, embora este sistema totalmente integrado possa ser previsto para um grande número de moléculas doadoras de carbeno e substratos de alceno, ele ainda não está pronto para comercialização.
"Para cada novo avanço, alguém precisa dar o primeiro passo. E na ciência, pode levar anos até que você tenha sucesso. Mas você tem que continuar tentando, não podemos desistir. Espero que nosso trabalho inspire outras pessoas a continuar buscando soluções de biofabricação mais verdes e sustentáveis", disse Huang.
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Fonte:https://scitechdaily.com/engineered-bacteria-offer-a-powerful-new-way-to-combat-climate-change/
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