Métodos pós-genômicos aplicados à caracterização de população microbiana presente em biorreator de lixiviação de sulfeto de zinco.

Abstract

O processo de biolixiviação é uma alternativa menos agressiva ao meio ambiente para a remoção dos resíduos minerais. Os microrganismos responsáveis por este processo são as bactérias acidófilas, dentre as quais destacam-se as do gênero Acidithiobacillus que obtêm energia a partir da oxidação do ferro (II) ou enxofre elementar. Entretanto, pouco se conhece sobre os mecanismos bioquímicos envolvidos para que intervenções biotecnológicas possam ser empregadas no sentido de aperfeiçoar os processos de biolixiviação por elas desenvolvidos. Neste contexto, nosso grupo de pesquisa vem utilizando, nos últimos anos, abordagens pós-genômicas visando a caracterização de bioreatores. Dando continuidade a esta linha de investigação, este trabalho teve como objetivo identificar a comunidade microbiana envolvida no processo de biolixiviação de sulfeto de zinco e determinar níveis de expressão de genes envolvidos em vias centrais do metabolismo desses microrganismos. Microrganismos mantidos em um biorreator de lixiviação de sulfeto de zinco foram coletados por filtração para subsequente extração de proteínas. O perfil eletroforético da amostra, analisado por 1-DE e 2D-PAGE, revelou a integridade da preparação com proteínas distríbuídas por toda a faixa de ponto isoelétrico (pI) e com variedade de massa molecular. A análise comparativa do gel 2D entre a amostra cepa referência e a população microbiana do biorreator indicou semelhança relevante na distribuição dos spots no gradiente de pH 3-10. Após digestão em gel, as proteínas foram identificadas por espectrometria de massas através da busca por similaridade. Treze proteínas relacionadas à estrutura do carboxissoma e à oxidação do ferro (II) foram identificadas. Para simular as condições do biorreator foram realizados ensaios de biolixiviação em garrafas, nas quais os microrganismos foram mantidos por 50 dias e apresentaram taxa de extração de zinco de aproximadamente 50% e Eh próximo a 600 mV. Posteriormente, oito genes do operon carboxissoma e dois genes do operon de oxidação do ferro foram selecionados para correlacionar níveis de expressão com alterações em quatro condições de biolixiviação do reator. Nossos resultados indicaram que a concentração do zinco modula os níveis de expressão dos genes estudados. Isto nos permite sugerir que alterações transcricionais são necessárias e, portanto, passíveis de manipulação para se atingir patamar de eficiência desejável de lixiviação. A identificação de proteínas envolvidas na biolixiviação e a compreensão de sua regulação, são passos importantes para melhorar a eficácia da remoção dos resíduos minerais.