Avanço da biotecnologia pode impulsionar produtos de base renovável

Biorreator

Uma das áreas mais avançadas da biotecnologia mundial, a integração de ciências multiômicas, é tema da capacitação, como cientista visitante, da pesquisadora da Embrapa Agroenergia Patrícia Abdelnur. O objetivo é trazer para o Brasil o conhecimento de ponta para otimizar a produção de bioprodutos a partir de leveduras, substituindo compostos químicos derivados do petróleo e impulsionando a bioeconomia nacional. O estudo está sendo realizado no Helmholtz Center for Environmental Research (UFZ), na Alemanha, um dos centros de pesquisa ambiental mais importantes do mundo.

O projeto "Integração de multiômicas para a produção de bioprodutos a partir de leveduras por rotas biotecnológicas" foca em uma área ainda pouco explorada no Brasil e inédita na Embrapa. A ideia é combinar as ciências ômicas metabolômica, proteômica e fluxômica para fornecer dados de biologia de sistemas relacionados à produção de bioprodutos e bioinsumos, com ampla gama de aplicação agroindustrial.

"Um dos grandes desafios atuais é desenvolver novos produtos de base renovável para a substituição de combustíveis fósseis, e a integração das ômicas pode impulsionar esse desenvolvimento", destaca Patrícia. Segundo a pesquisadora, a rota biotecnológica, que utiliza microrganismos para produzir compostos químicos é uma alternativa promissora, mas a eficiência desses processos ainda precisa ser melhorada.

Ela explica que, “ao entender exatamente como as leveduras funcionam em nível molecular, será possível melhorá-las geneticamente ou ajustar os processos de fermentação para que produzam mais e melhor”.

Inicialmente, a pesquisa se concentrará em leveduras que produzem PABA (ácido p-amino benzóico) e PHBA (ácido p-hidroxibenzóico). Esses compostos aromáticos, hoje majoritariamente derivados do petróleo, são precursores para a fabricação de resinas, polímeros e aditivos para diversas indústrias. O sucesso com esse modelo servirá como uma plataforma tecnológica que poderá ser replicada para a produção de inúmeros outros bioprodutos e bioinsumos.

Impactos para a Embrapa e para o Brasil

Os resultados esperados da pesquisa vão muito além do laboratório. O projeto é visto como estratégico para a Embrapa e para o País, com potencial de gerar impactos significativos em múltiplas frentes.

A proposta reforçará na Embrapa uma área de fronteira do conhecimento, tornando a Empresa pioneira no Brasil na integração dessas ciências para o desenvolvimento de bioprodutos. O conhecimento adquirido será disseminado internamente, com a futura capacitação de outros pesquisadores e analistas. O conhecimento gerado auxiliará no desenvolvimento e aprimoramento de pesquisas já em andamento na área.

O projeto de pesquisa conta com financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e alinha-se a outras iniciativas da Embrapa Agroenergia que visam a produção de bioprodutos e bioinsumos a partir de microrganismos, em especial de bioprocessos que envolvam leveduras, e que também contam com apoio do CNPq, da Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP-DF) e da Embrapa.

O Brasil possui um dos maiores patrimônios de biodiversidade do mundo, e a Embrapa Agroenergia detém um banco com mais de 20 mil microrganismos. A nova plataforma tecnológica permitirá explorar esse "grande ativo", descobrindo novos microrganismos com potencial para produzir compostos de interesse econômico, agregando valor à biodiversidade brasileira.

De acordo com a pesquisadora, ao desenvolver rotas biotecnológicas para produtos químicos, o projeto está diretamente alinhado com políticas públicas, como o Programa Nova Indústria Brasil, que visa uma reindustrialização do País em bases mais sustentáveis. A substituição de insumos fósseis por renováveis contribui para a redução da emissão de gases de efeito estufa (GEE) e fortalece a economia circular.

O conhecimento gerado nessa pesquisa pode resultar, ainda, em patentes e licenciamento de tecnologias para parceiros industriais, transferindo a inovação da bancada do laboratório para o mercado e para a sociedade.

A proposta representa um passo estratégico para colocar o Brasil na vanguarda da biotecnologia industrial. Para ela, essa capacitação será como uma semente para que um novo campo de pesquisa floresça na Embrapa, com potencial para render frutos valiosos para a ciência, a indústria e o meio ambiente no País.

Além disso, o intercâmbio é uma grande oportunidade para estabelecer uma rede profissional e transferência de conhecimento entre o Brasil e a Alemanha, e desempenha um papel importante em um setor de biotecnologia e bioeconomia orientado por multi-omics.

A proposta é um investimento estratégico para internalizar na Embrapa e no Brasil um conhecimento de fronteira, com potencial para impulsionar a bioeconomia, agregar valor à biodiversidade nacional e fortalecer a soberania tecnológica do País na produção de bioprodutos.

Centro de excelência

Segundo Patrícia, a escolha do Helmholtz Center for Environmental Research (UFZ) não foi por acaso. A instituição possui uma infraestrutura de ponta. “O UFZ mostra caminhos para um uso sustentável dos recursos naturais em benefício da humanidade e do meio ambiente, e possui ampla experiência em pesquisa ambiental integrada,  infraestruturas científicas inovadoras e mantém importantes cooperações nacionais e internacionais”, conta.

A capacitação será no grupo do pesquisador Jens Olaf Krömer, um dos precursores mundiais na área de fluxômica e biologia de sistemas. Com mais de 20 anos de experiência em metabolômica, Patrícia busca, no laboratório alemão, o conhecimento que falta para completar o quebra-cabeça: a proteômica e a fluxômica, especialmente a Análise de Fluxo Metabólico com carbono-13 (13C-MFA), uma técnica experimental sofisticada para medir as taxas de reações metabólicas dentro das células.

"Só a metabolômica não permite a compreensão dos fatores limitantes do metabolismo microbiano", destaca Patrícia, ressaltando a necessidade de integrar as diferentes "ômicas" para se obter uma visão completa do processo.

As ciências ômicas

As ciências ômicas compreendem áreas interdisciplinares das ciências biológicas que atuam na caracterização em larga escala dos constituintes de um organismo ou conjunto de organismos. Essa área de conhecimento tem ganhado papel de destaque no Brasil e no exterior, pois possibilita o entendimento de vários sistemas biológicos em nível genômico, proteico e metabólico, dentre outros. Além disso, tem sido amplamente utilizada no desenvolvimento de várias tecnologias, na área de biotecnologia vegetal, animal, microbiana ou industrial, dentre várias outras. 

Dentro dessas ciências, a proteômica é uma ferramenta poderosa, pois estuda distribuição, abundância, modificações, interações e funções de uma ou de um grupo de proteínas em uma célula ou organismo.

Em paralelo, a metabolômica vem se destacando nos últimos anos, pois compreende o estudo em nível metabólico em um sistema biológico e pode fornecer informações instantâneas sobre os metabólitos contidos ou secretados pelos organismos. A metabolômica pode fornecer informações quanti ou qualitativas dos metabólitos, através das abordagens targeted (direcionada) e untargeted (não direcionada), respectivamente.

No entanto, os fluxos desses metabólitos não são detectados pela metabolômica, mas sim por uma ciência específica denominada fluxômica. Conceitualmente, a fluxômica descreve as várias abordagens que buscam determinar as taxas de reações metabólicas dentro de uma entidade biológica.  

Dentro do contexto da fluxômica, a análise de fluxo metabólico (MFA) é uma técnica experimental usada para examinar as taxas de produção e consumo de metabólitos em um sistema biológico.

A fluxômica e, consequentemente, a MFA estão inseridas no campo da biologia de sistemas, que se desenvolveu com o aparecimento de tecnologias de alto rendimento. A biologia de sistemas reconhece a complexidade dos sistemas biológicos e tem como objetivo mais amplo explicar e prever o comportamento complexo desses sistemas.

“Portanto, a interação e integração de multiômicas (metabolômica, proteômica e fluxômica) é poderosa, pois elas são complementares, e juntas fornecem a informação metabólica completa presente no sistema biológico, a chamada biologia de sistemas”, explicou a pesquisadora Patrícia Abdelnur.

Fonte da matéria https://comunica.ufu.br/noticias/2025/10/metanol-como-ciencia-pode-ajudar-em-casos-de-intoxicacao#:~:text=O%20m%C3%A9todo%20usado%20pelos%20laborat%C3%B3rios,de%2010%20a%2012%20minutos.