O Laboratório de Biologia Química Computacional (CCBL) da Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (FCFRP-USP) é pioneiro no desenvolvimento de ferramentas computacionais que analisam dados químicos e biológicos. O foco desses estudos é a exploração de organismos diversos e a otimização da descoberta de novos compostos naturais com atividades potenciais.
Recentemente, um artigo publicado na revista Frontiers in Molecular Biosciences descreveu a caracterização de uma nova espécie possivelmente inédita de bactéria marinha bioativa do gênero Micromonospora. A pesquisa recebeu apoio da FAPESP através de sete projetos, que visam promover avanços na análise de dados microbianos e o desenvolvimento de novas plataformas para aplicações biotecnológicas.
O doutorando Tiago Cabral Borelli, coautor do artigo, destaca a colaboração entre os integrantes do grupo de pesquisa na junção de duas ciências ômicas: a genômica e a metabolômica. A genômica identifica quais compostos um microrganismo pode produzir com base em suas informações genéticas, enquanto a metabolômica revela os metabólitos efetivamente produzidos.
“Essa integração foi um dos aspectos mais interessantes do nosso trabalho, unindo a genômica e a metabolômica em um fluxo de informações”, comenta Borelli. O uso de diversas ferramentas computacionais, como o ChemWalker, possibilitou a fusão de grandes volumes de dados, resultando em informações robustas e confiáveis.
Gabriel Santos Arini, também doutorando e coautor do artigo, explica que a metodologia tradicional consistia em analisar primeiramente os dados genômicos para, em seguida, examinar o metaboloma. Contudo, ao estudar uma cepa de Micromonospora com atividade antitumoral previamente conhecida, os pesquisadores perceberam que não encontraram todos os compostos esperados. Por isso, alteraram a abordagem: primeiro, catalogaram os metabólitos e, depois, investigaram as vias metabólicas associadas, buscando assim os clusters de genes biossintéticos (BGCs) que poderiam conferir a capacidade de síntese de enzimas à bactéria.
“Essa abordagem recíproca nos permitiu tanto partir do genoma em direção ao metaboloma quanto fazer o oposto, promovendo um diálogo dinâmico entre as duas ciências”, relata Arini. Como resultado dessa estratégia inovadora, a equipe identificou um BGC inédito em literatura científica relacionado à produção da substância Brevianamida F, que possui propriedades antibióticas. Isso sugere que a bactéria analisada pode representar uma nova espécie com potencial biotecnológico no gênero Micromonospora.
Arini enfatiza a importância das colaborações para o sucesso do projeto: “Foi gratificante observar como, ao longo do tempo, fomos adicionando camadas ao projeto, atraindo colaboradores, tanto do Brasil quanto do exterior, principalmente dos Estados Unidos e Espanha”.
Os pesquisadores deram um passo significativo ao desenvolver uma nova metodologia para mineração de dados, como aponta o coordenador do CCBL, Ricardo Silva: “Esse trabalho estabelece bases para projetos futuros ainda mais sofisticados”. Os próximos objetivos incluem ampliar essa abordagem a outras cepas bacterianas e explorar as conexões adquiridas com a biologia evolutiva, aprimorando as ferramentas existentes e incorporando novas.
O artigo A multi-omics reciprocal analysis for characterization of bacterial metabolism pode ser acessado em: Frontiers in Molecular Biosciences.
Informações da Agência FAPESP
