Metagenomica shotgun como abordagem para a prospecção de enzimas degradadoras de plástico em aterro sanitário

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Gastmann, Rodrigo
• Orientador(a): Timmers, Luís Fernando Saraiva Macedo
• Banca de defesa: De Souza, Claudia Fernanda Volken, Heidrich, Daiane, Bach, Evelise
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PPGBiotec;Biotecnologia
• Palavras-chave em Português: Enzimas; Degradação de Plástico; Metagenomic shotgun; Biorremediação; Enzymes; Bioremediation
• Área do conhecimento CNPq: CB
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10737/5480

A poluição causada por plásticos constitui um dos principais desafios ambientais do século XXI, devido à elevada resistência desses materiais à degradação natural e ao acúmulo crescente em ecossistemas terrestres e aquáticos. Nesse contexto, a identificação de microrganismos e enzimas capazes de degradar polímeros sintéticos surge como alternativa promissora para estratégias de biorremediação. Este estudo teve como objetivo prospectar enzimas potencialmente envolvidas na degradação de plásticos por meio de uma abordagem metagenômica shotgun, utilizando solo de um aterro sanitário localizado no Vale do Taquari, Rio Grande do Sul. O DNA metagenômico foi extraído com o kit PowerSoil DNA Isolation e sequenciado na plataforma Illumina NextSeq 1000. As etapas analíticas incluíram controle de qualidade, montagem, binagem, refinamento, classificação taxonômica e anotação funcional. A análise taxonômica baseada no GTDB revelou uma comunidade microbiana diversa, com predominância dos gêneros Corynebacterium, Limosilactobacillus, Acidipropionibacterium e Brevibacterium. Seis genomas foram reconstruídos, destacando-se Acidipropionibacterium acidipropionici e Brevibacterium gallinarum, ambos portadores de genes de interesse biotecnológico. A triagem contra o PlasticDB (identidade ≥ 50%; E-value ≤ 1e-6) identificou três proteínas com potencial atividade relacionada à degradação de plásticos: uma multicopper oxidase (MmcO), uma D-β-hidroxibutirato desidrogenase e uma proteína hipotética. A MmcO atua em reações oxidativas capazes de iniciar a quebra de ligações C–C e C–O presentes em polímeros como polietileno e poliestireno, enquanto a D-β-hidroxibutirato desidrogenase pode participar do metabolismo intracelular de subprodutos derivados da degradação polimérica. A proteína hipotética, por sua vez, apresenta similaridade com sequências previamente associadas a mecanismos de interação com polímeros sintéticos no PlasticDB, sugerindo possível função oxidativa ou hidrolítica ainda não caracterizada, o que a torna um candidato relevante para estudos funcionais. Os resultados reforçam a diversidade metabólica de ambientes contaminados e fornecem base para etapas futuras envolvendo validação experimental e expressão heteróloga, com vistas ao desenvolvimento de biocatalisadores aplicáveis à biorremediação e bioconversão de resíduos plásticos.