Banca de DEFESA: RUTIANE MOREIRA DE JESUS COSTA

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : RUTIANE MOREIRA DE JESUS COSTA
DATA : 27/02/2026
HORA: 09:30
LOCAL: Virtual
TÍTULO:

Uma análise dual RNA-seq do aumento da produção enzimática no cocultivo de Trichoderma reesei RUT-C30 e Pleurotus citrinopileatus em biomassa lignocelulósica

PALAVRAS-CHAVES:

Cocultivo fúngico, biomassa lignocelulósica, biorrefinaria, transcriptoma, enzimas ativas em carboidratos

PÁGINAS: 150
RESUMO:

Os resíduos de biomassa lignocelulósica gerados por atividades agrícolas e agroindustriais representam um recurso abundante e estratégico para o desenvolvimento de biorrefinarias de segunda geração, particularmente no Brasil, onde a produção de cana-de-açúcar gera grandes volumes de bagaço. Apesar de seu elevado potencial energético e biotecnológico, a conversão eficiente da biomassa lignocelulósica permanece limitada pela recalcitrância intrínseca da parede celular vegetal, composta principalmente por celulose, hemiceluloses e lignina. Essa complexidade estrutural impõe importantes desafios tecnológicos e econômicos à produção de bioenergia e bioprodutos. Fungos lignocelulolíticos desempenham um papel central na desconstrução da biomassa vegetal por meio da secreção de um repertório diversificado de enzimas ativas sobre carboidratos (CAZymes) e enzimas oxidativas. Entre esses organismos, o ascomiceto Trichoderma reesei RUT-C30 é amplamente reconhecido por sua elevada capacidade de secreção de celulases e hemicelulases, enquanto basidiomicetos do gênero Pleurotus, como Pleurotus citrinopileatus, apresentam forte capacidade ligninolítica e oxidativa. A complementaridade funcional entre esses fungos fornece a base conceitual para o uso do cocultivo fúngico como estratégia para potencializar a degradação da biomassa lignocelulósica. No contexto do desenvolvimento de processos de sacarificação mais eficientes, T. reesei RUT-C30 e P. citrinopileatus foram cultivados em sistemas líquidos de monocultivo e cocultivo, utilizando glicose (G) (1% m/v) ou bagaço de cana-de-açúcar (B) (1% m/v) como única fonte de carbono. Os efeitos do tipo de substrato e da interação interespecífica (monocultivo (M) ou cocultivo (C)) sobre a secreção enzimática e a regulação gênica foram investigados por meio da quantificação de atividades enzimáticas extracelulares, análise transcriptômica por sequenciamento de RNA (RNA-seq) e validação da expressão gênica por transcrição reversa seguida de PCR quantitativo (RT-qPCR). Ensaios de atividade enzimática previamente realizados pelo grupo de pesquisa em bagaço de cana-de-açúcar revelaram um aumento significativo das atividades de mananase, xilanase e pectinase no sexto dia de cocultivo, em comparação aos monocultivos. A análise transcriptômica nesse ponto temporal revelou que, em T. reesei RUT-C30, um total de 1.772 genes foi diferencialmente expresso entre os contrastes de crescimento CBMB e MBMG. Desses, 896 genes foram e 843 negativamente no contraste MBMG, enquanto 66 e 80 no contraste CBMB, respectivamente. No caso de P. citrinopileatus, foram identificados 935 genes diferencialmente expressos. No contraste MBMG, 377 genes apresentaram regulação positiva e 288 regulação negativa, enquanto no contraste CBMB esses números foram de 145 e 310 genes, respectivamente. Em T. reesei, as categorias funcionais enriquecidas estiveram predominantemente associadas a processos metabólicos e à degradação de carboidratos complexos. Em contraste, P. citrinopileatus apresentou enriquecimento de vias relacionadas à resposta ao estresse e a atividades de oxidorredutases, revelando perfis funcionais complementares entre as duas espécies e destacando vias de interação fúngica relevantes para a desconstrução da biomassa. As análises de predição funcional baseadas nas anotações de Ontologia Gênica (GO) e de Grupos Ortólogos Eucarióticos (KOG) corroboraram esses resultados. Ambas as espécies também apresentaram vias associadas à interação interespecífica. A análise da expressão de genes codificadores de CAZymes revelou perfis regulatórios distintos para cada fungo em monocultivo quando cultivados em bagaço de cana-de-açúcar em comparação à glicose, com a esperada indução de numerosos genes em resposta ao substrato lignocelulósico complexo. Em cocultivo em bagaço, quando comparado aos monocultivos em bagaço, a maioria dos genes de CAZymes em ambos os fungos não foi significativamente modulada ou apresentou repressão, com apenas um número limitado exibindo regulação positiva (P. citrinopileatus: GH28, CBM13, AA2, AA1, CE4; T. reesei RUT-C30: PL38, PL20, GT1, GH2, PL8, GH92, GH27, GH79). A análise precisa por RT-qPCR exigiu a identificação de genes de referência estáveis para cada espécie sob as condições experimentais. Quatorze genes candidatos a referência para T. reesei RUT-C30 e dezessete para P. citrinopileatus foram avaliados utilizando os algoritmos geNorm, NormFinder e BestKeeper. Os genes M419DRAFT_131698 e M419DRAFT_97434 foram identificados como os mais estáveis para T. reesei RUT-C30, enquanto Pleurotus_000324100 e Pleurotus_000899600 foram os mais estáveis para P. citrinopileatus. A utilização desses genes de referência possibilitou a análise confiável da expressão de dez genes candidatos codificadores de CAZymes para cada organismo durante a degradação lignocelulósica induzida pelo cocultivo. As análises integradas dos perfis de atividade enzimática e da reprogramação transcricional associada à degradação do bagaço de cana-de-açúcar demonstraram que o sistema de cocultivo não representa apenas o efeito aditivo dos repertórios enzimáticos individuais, mas constitui uma rede regulatória complexa mediada pela interação biológica entre os fungos. Esses resultados contribuem para uma compreensão mais aprofundada dos mecanismos moleculares que governam as respostas fúngicas em consórcios e reforçam o potencial das estratégias de cocultivo para a identificação de alvos enzimáticos e regulatórios aplicáveis à otimização de processos em biorrefinarias lignocelulósicas. De forma mais ampla, este estudo fornece bases moleculares e conceituais para o desenvolvimento de coquetéis enzimáticos aprimorados e para o avanço de estratégias biotecnológicas sustentáveis voltadas à produção de bioenergia e bioprodutos a partir de resíduos agrícolas.

MEMBROS DA BANCA:
Interna - 2222088 - ELIANE FERREIRA NORONHA
Externa à Instituição - PRISCILA GRYNBERG - EMBRAPA
Interno - 1661623 - RICARDO HENRIQUE KRUGER
Presidente - 2644635 - ROBERT NEIL GERARD MILLER