Uma plataforma tecnológica inédita no Brasil, baseada na integração de ciências multiômicas (metabolômica, proteômica e fluxômica), permitiu mapear e otimizar o funcionamento molecular de leveduras para a produção de compostos químicos de alto valor agregado a partir de açúcares. O avanço desenvolvido pela pesquisadora Patrícia Abdelnur, da Embrapa Agroenergia (DF), em estudo de 18 meses como cientista visitante no Centro Helmholtz de Pesquisa Ambiental (UFZ), na Alemanha, abre caminho para a substituição de insumos derivados de petróleo por alternativas de base renovável.
O trabalho desenvolveu-se em uma área ainda pouco explorada no Brasil e na Embrapa. A ideia foi combinar as ciências ômicas (metabolômica, proteômica e fluxômica para fornecer dados de biologia de sistemas (abordagem que estuda organismos e/ou seus componentes de forma holística) relacionados à produção de bioprodutos e bioinsumos, com ampla gama de aplicação agroindustrial.
Nos testes em biorreatores de laboratório, os pesquisadores alcançaram uma boa produtividade de ácido p-hidroxibenzoico (PHBA) com o uso de uma levedura modificada (Saccharomyces cerevisiae, linhagem 262 GMO). O PHBA é um precursor químico essencial para a fabricação de polímeros, fármacos, cosméticos e insumos agrícolas a partir de biomassa.
A pesquisa utilizou a técnica de análise de fluxo metabólico com carbono marcado (13C-MFA) para identificar gargalos na dinâmica celular do microrganismo. Como resultado, foi construído um banco de dados com mais de 28 mil metabólitos e cerca de 1.700 proteínas anotadas, o que permite projetar microrganismos para maximizar a eficiência industrial.
O uso das multiômicas permitiu superar desafios operacionais, como o cultivo de linhagens mantidas a -80 °C por longos períodos. Durante o processo, a otimização dos protocolos de fermentação reduziu a concentração de glicose no meio de cultivo de 20 g/L para 10 g/L, ajuste decisivo para viabilizar os custos dos experimentos com marcadores isotópicos.
A precisão analítica permitiu detectar que linhagens modificadas direcionaram a rota metabólica de forma contínua e exclusiva para a síntese do PHBA. Segundo a pesquisadora Patrícia Abdelnur, a identificação detalhada das etapas limitantes é indispensável para eliminar desperdícios e garantir eficiência em escala. “Desenvolver novos produtos de base renovável para substituir combustíveis fósseis é um dos grandes desafios atuais e a integração das ciências ômicas impulsiona esse desenvolvimento”, destaca Abdelnur.
O conhecimento obtido poderá ser aplicado no mapeamento do banco de microrganismos mantido pela Embrapa, que reúne mais de 20 mil ativos da biodiversidade brasileira. A meta é acelerar a bioprospecção de cepas com potencial para gerar bioinsumos, ingredientes funcionais e moléculas de interesse agroindustrial.
A abordagem traz potencial direto para impactar a matriz produtiva nacional. Atualmente, o setor químico brasileiro registra um déficit comercial expressivo devido à alta dependência da importação de produtos químicos. A produção local a partir de biomassa surge como alternativa sustentável para a reindustrialização do País.
Segundo Patrícia Abdelnur, o conhecimento adquirido no projeto pode contribuir para o desenvolvimento tanto de microrganismos de interesse industrial como de bioprocessos para obtenção de bioinsumos, compostos aromáticos, ingredientes funcionais e outras moléculas de interesse agroindustrial. “Essa transferência de conhecimento colabora para ampliar a capacidade de inovação da Embrapa e fortalecer o desenvolvimento de tecnologias voltadas à bioeconomia e à produção sustentável”, afirma a pesquisadora.