Em inglês, “to switch” significa mudar, trocar ou alternar. E na Biologia Sintética, um “switch” representa um mecanismo de controle, uma espécie de interruptor biológico projetado para ativar ou desativar funções específicas em resposta a estímulos. Da mesma forma, em “Monthly Switch”, exploraremos diversos temas a cada mês, alternando entre diferentes áreas da SynBio. E é exatamente isso que buscamos oferecer, um espaço que será como um interruptor, ligando novos conhecimentos e desligando as barreiras do familiar.
Para o mês de abril, daremos uma olhada em um artigo publicado por pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (UNESP), que exploram a engenharia genética na produção industrial de compostos a partir de microrganismos modificados, destacando a necessidade de equilibrar as vias metabólicas para garantir eficiência na produção e manutenção da saúde celular.
Preventing Production Escape Using an Engineered Glucose-Inducible Genetic Circuit
Leonardo F. Tavares, Nathan V. Ribeiro, Vitória F. B. Zocca, Graciely G. Corrêa, Laura A. S. Amorim, Milca R. C. R. Lins*, Danielle B. Pedrolli.
O foco principal é apresentar um circuito genético inovador, acionado pela presença de glicose, que promove o crescimento celular e a produção eficiente, visando superar desafios como a instabilidade das cepas e a emergência de células não produtoras durante cultivos prolongados.
A metodologia empregada no estudo envolveu uma série de etapas para desenvolver e avaliar o circuito genético induzível por glicose:
• Os pesquisadores utilizaram o sistema de repressão catabólica de carbono robusto de Bacillus subtilis para projetar um circuito genético induzível por glicose.
• Foram realizadas nove transferências seriadas da cepa modificada a cada 12 horas, totalizando aproximadamente 67 gerações. Isso permitiu avaliar o comportamento do circuito ao longo de múltiplas passagens.
• Durante as culturas, monitoraram o crescimento celular, a produção de compostos desejados e a taxa de crescimento máximo da cultura.
• Verificaram a capacidade do circuito de alternar rapidamente entre estados reprimido e ativado em resposta a diferentes fontes de carbono.
Essa metodologia permitiu aos pesquisadores avaliar a eficiência e a resiliência do circuito genético induzível por glicose em promover a produção de compostos desejados, mantendo a viabilidade celular ao longo de múltiplas gerações. E os principais resultados do estudo foram
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• A ativação do circuito após 61 gerações resultou em um aumento de 34 vezes na produção e gerou 70% a mais de produção em comparação com o cultivo padrão em glicose.
• Em contrapartida, o cultivo contínuo sob indução permanente resultou em uma perda de produção de 62% após 67 gerações, juntamente com um aumento na taxa de crescimento da cultura.
•O circuito genético desenvolvido mostrou-se resiliente, permitindo uma rápida mudança no status de produção quando exposto à fonte de carbono correta, sem custos adicionais para os processos tradicionais de produção.
Com base nos resultados e na metodologia apresentados no estudo, algumas perspectivas para o futuro podem ser consideradas:
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• A tecnologia desenvolvida pode ser adaptada e aplicada em outros microrganismos de interesse industrial, ampliando o potencial de uso desse circuito genético em diferentes sistemas biológicos.
• Futuros estudos podem se concentrar na otimização do circuito genético para aumentar ainda mais a eficiência de produção e na avaliação de sua aplicabilidade em escalas maiores, visando a produção industrial em larga escala.
• Além da glicose, investigar a resposta do circuito a outras fontes de carbono pode ampliar as possibilidades de uso em diferentes condições de cultivo, tornando-o ainda mais versátil e adaptável a diferentes ambientes.
• Realizar estudos de longo prazo para avaliar a estabilidade e eficácia do circuito genético ao longo de centenas de gerações pode fornecer insights sobre durabilidade e potencial para aplicações industriais contínuas.
Essas perspectivas destacam o potencial contínuo de desenvolvimento e aplicação, abrindo caminho para avanços significativos na produção industrial de compostos bioquímicos.
