Prospecção de genes na microbiota do rúmen bovino com propriedades degradadoras da biomassa vegetal

Abstract

Since the expansion of industry through the Industrial Revolution, the world population has increased unprecedented. This rise together the constant technological advances leveraged the world's energy consumption. This scenario has encouraged countries around the world to seek alternatives to higher energy production, being the biofuels one of the adopted alternatives, which ethanol has excelled. Therefore, the plant biomass degradation for the release of structural sugars from plant fiber fermentation has intensified. Ethanol is the main Brazilian biofuel and the use of plant biomass is an alternative for increasing its production. However, inefficient enzymatic action in the degradation of structural polysaccharides prevents industrial production. One solution is the prospect of biomass degrading enzymes and an environment for this search may be the rumen, which is an environment rich in microorganisms that degrade lignocellulose. Whereas about 99% of the microorganisms are not amenable to traditional growth, in order to break these limitations was used a metagenomics approach in this study to characterize genes with potential to degrade biomass and to evaluate the taxonomic diversity of bovine rumen environment. Rumen samples were collected from Nelore cattle for obtaining total DNA, which was subsequently sequenced by SQ HiScan (Illumina) sequencer. Sixtyfive million sequences were obtained, each with a 100 bp, which were analyzed by MG-RAST server. In order to mount the taxonomic profile of this metagenomic we used three databases on the analysis of sequences: Ribosomal Database Project (RDP), which found 18 phyla in the sample; GreenGenes, which found 16 phyla; and SILVA Small subunit (SSU) which found 22 phyla. Among all the phyla, Firmicutes was the most abundant, followed by Bacteroidetes and Proteobacteria by the three databases. For the functional analysis were used five databases for prospecting glycoside Hydrolases ...

Desde a expansão da indústria, a partir da revolução industrial, a população mundial tem crescido de forma exponencial. Este aumento populacional aliado aos avanços tecnológicos constantes alavancou o consumo mundial de energia. Este cenário tem incentivado países do mundo todo a buscar alternativas para aumentar a produção de energia. Uma das alternativas adotadas são os biocombustíveis, onde o etanol tem lugar de destaque. Para tanto, a degradação de biomassa vegetal, para a liberação dos açúcares estruturais da fibra vegetal para fermentação, tem se intensificado. O etanol é o principal biocombustível brasileiro e o uso de biomassa vegetal é uma alternativa para o aumento de sua produção. No entanto, a ação enzimática ineficiente na degradação de polissacarídeos estruturais impede a produção industrial. Uma solução é a prospecção de enzimas degradantes de biomassa e um ambiente para esta busca pode ser o rúmen. O qual é um ambiente rico em micro-organismos que degradam a lignocelulose. Considerando que cerca de 99% dos micro-organismos não são passíveis ao cultivo tradicional, a fim de romper com estas limitações foi usada a abordagem metagenômica neste estudo para caracterização de genes com potencial para degradar biomassa e também para avaliação da diversidade taxonômica do ambiente ruminal bovino. Foram coletadas amostras de rúmen de um gado Nelore para a obtenção de DNA, que posteriormente foi sequenciado pelo sequenciador HiScan SQ (Illumina). Foram obtidas 65 milhões de sequências, cada uma com 100 pb, que foram analisadas no servidor MG-RAST. Para montar o perfil taxonômico deste metagenoma foram usados três bancos de dados na análise das sequências: Ribossomal database Project (RDP), que encontrou 18 filos na amostra; Greengenes, que encontrou 16 filos; e SILVA Small SubUnit (SSU) onde foram encontrados 22 filos. Dentre todos os filos encontrados o Firmicutes foi o...