Biólogos descobrem métodos inovadores para impulsionar a produção de bioplástico usando bactérias roxas

Dois estudos inovadores liderados por biólogos da WashU destacam o potencial desses micróbios. No primeiro estudo, o estudante de pós-graduação Eric Conners descobriu que duas espécies relativamente desconhecidas de bactérias roxas têm uma capacidade notável de produzir poli-hidroxialcanoatos (PHAs) — polímeros naturais que podem ser purificados para criar bioplásticos.

Enquanto isso, em um segundo estudo, a supervisora ​​do laboratório de pesquisa Tahina Ranaivoarisoa demonstrou que a engenharia genética poderia aumentar significativamente a produção de PHA em uma espécie de bactéria roxa bem conhecida, mas tradicionalmente teimosa. 

Tanto Conners quanto Ranaivoarisoa trabalham sob a orientação de Arpita Bose, professora associada de biologia em Artes e Ciências na WashU, autora correspondente dos estudos. "Há uma enorme demanda global por bioplásticos", disse Bose. "Eles podem ser produzidos sem adicionar CO2 à atmosfera e são completamente biodegradáveis. Esses dois estudos demonstram a importância de explorar múltiplas abordagens para descobrir novas maneiras de produzir esse material valioso."

As bactérias roxas, um grupo único de micróbios aquáticos, são conhecidas por sua adaptabilidade e capacidade de criar compostos úteis a partir de ingredientes simples. Assim como as plantas verdes, elas podem converter dióxido de carbono em alimento usando a luz solar. No entanto, ao contrário das plantas, elas usam pigmentos diferentes para capturar a luz, o que lhes confere sua tonalidade roxa característica.

Essas bactérias produzem naturalmente PHAs e outros precursores de bioplásticos como forma de armazenar carbono extra. Sob as condições certas, elas podem continuar produzindo esses polímeros indefinidamente.

No estudo publicado na Microbial Biotechnology, Conners descobriu que duas espécies menos conhecidas de bactérias roxas do gênero Rhodomicrobium demonstraram uma capacidade notável de produzir polímeros, especialmente quando suplementadas com pequenas quantidades de eletricidade e nitrogênio. "Explorar bactérias que foram negligenciadas pode revelar seu potencial inexplorado", disse Conners.

As bactérias Rhodomicrobium possuem propriedades únicas que as tornam candidatas interessantes para a produção natural de bioplástico. Ao contrário de outras espécies que flutuam livremente como células individuais, a Rhodomicrobium forma redes interconectadas, que parecem ser particularmente adequadas para a produção de PHA.

No segundo estudo, publicado na Applied and Environmental Microbiology, os pesquisadores se concentraram em Rhodopseudomonas palustris TIE-1, uma espécie tradicionalmente conhecida por sua relutância em produzir PHAs. Por meio da engenharia genética, a equipe aumentou significativamente a produção de PHAs da bactéria. Uma abordagem particularmente bem-sucedida envolveu a inserção de um gene que aumentou a produção de RuBisCO, uma enzima crucial para capturar carbono do ar e da água. O resultado? Um aumento drástico na produção de PHAs, transformando as bactérias, antes lentas, em potentes produtoras de bioplástico.

A equipe da WashU está otimista de que técnicas semelhantes de engenharia genética podem ser aplicadas a outras bactérias, potencialmente produzindo níveis ainda maiores de produção de bioplástico.

Olhando para o futuro, Bose e sua equipe planejam examinar de perto a qualidade e as potenciais aplicações dos bioplásticos produzidos em seu laboratório. "Esperamos que esses bioplásticos levem a soluções práticas em um futuro próximo", disse ela.

Essas descobertas marcam um passo significativo na busca por materiais sustentáveis, oferecendo esperança para um futuro em que bioplásticos ecologicamente corretos substituam seus equivalentes à base de petróleo.