Nova plataforma tecnológica integra ciências multiômicas para impulsionar bioinsumos no Brasil

Uma plataforma tecnológica inédita, estruturada a partir da integração de ciências multiômicas, permitiu o mapeamento detalhado e a otimização molecular de leveduras voltadas à síntese de compostos químicos valiosos a partir de açúcares. O avanço científico, conduzido pela pesquisadora Patrícia Abdelnur, da Embrapa Agroenergia, no Distrito Federal, integrou um estudo de 18 meses realizado em cooperação com o Centro Helmholtz de Pesquisa Ambiental (UFZ), na Alemanha. A iniciativa abre perspectivas concretas para a substituição de derivados do petróleo por matérias-primas de origem renovável na matriz produtiva nacional.

A pesquisa concentrou-se na união da metabolômica, da proteômica e da fluxômica para extrair dados avançados de biologia de sistemas, uma abordagem holística para a análise de organismos e componentes celulares. Nos experimentos conduzidos em biorreatores laboratoriais, as equipes obtiveram níveis satisfatórios de produtividade de ácido p-hidroxibenzoico (PHBA) com o emprego de uma levedura modificada, especificamente a Saccharomyces cerevisiae, linhagem 262 GMO. O composto atua como um precursor químico fundamental para a fabricação de fármacos, polímeros, cosméticos e insumos voltados ao setor agrícola a partir da biomassa.

Para identificar eventuais gargalos na dinâmica intracelular do microrganismo, o projeto aplicou a técnica de análise de fluxo metabólico com carbono marcado, conhecida como 13C-MFA. O procedimento gerou um robusto banco de dados composto por mais de 28 mil metabólitos e aproximadamente 1.700 proteínas anotadas, recursos que viabilizam o projeto de microrganismos voltados à máxima eficiência industrial. O emprego das multiômicas também possibilitou contornar obstáculos operacionais, a exemplo do manejo de linhagens mantidas a temperaturas de oitenta graus negativos por longos períodos.

Durante os testes, os protocolos de fermentação sofreram ajustes cruciais para a viabilidade dos custos com marcadores isotópicos, com a redução da concentração de glicose no meio de cultivo de vinte para dez gramas por litro. A precisão analítica permitiu flagrar que as linhagens alteradas direcionaram suas rotas metabólicas de maneira exclusiva e contínua para a síntese do PHBA. Segundo Patrícia Abdelnur, o mapeamento minucioso das etapas limitantes é indispensável para eliminar desperdícios operacionais e assegurar produtividade em larga escala.

O conhecimento gerado pelo estudo poderá ser direcionado à catalogação do acervo mantido pela Embrapa, que contabiliza mais de 20 mil ativos biológicos representativos da biodiversidade brasileira. A meta consiste em acelerar a bioprospecção de cepas dotadas de potencial para originar ingredientes funcionais, bioinsumos e outras moléculas estratégicas para o desenvolvimento agroindustrial e a bioeconomia do país.

A abordagem possui impacto direto sobre a estrutura produtiva nacional. Conforme dados da Associação Brasileira da Indústria Química (Abiquim), o déficit comercial do setor atingiu cifras expressivas em 2024, estimado em US$ 48,7 bilhões, o que corresponde a cerca de 270 bilhões de reais na área de produtos químicos finos. A capacidade local de sintetizar compostos de elevado valor agregado por intermédio da biomassa renovável fortalece a autonomia tecnológica e estimula a reindustrialização sustentável.

O estudo integrou o escopo do projeto voltado à aplicação de multiômicas para a obtenção de bioprodutos leveduriformes por rotas biotecnológicas, desenvolvido junto ao grupo liderado por Jens Olaf Krömer no centro científico alemão. Para a pesquisadora da Embrapa Agroenergia, a transferência de competências tecnológicas amplia a capacidade inovadora da instituição e consolida soluções voltadas à produção sustentável. Ela relata, ainda, que uma nova proposta foi encaminhada a uma agência de fomento para estender a mesma estratégia metodológica à fabricação de outro bioproduto.

As ciências ômicas englobam métodos de análise em larga escala das moléculas responsáveis pelo funcionamento dos organismos. O campo abrange a genômica, dedicada ao código genético do DNA; a transcriptômica, que examina as moléculas de RNA ativas; a proteômica, focada nas proteínas executoras de funções celulares; a metabolômica, que avalia os metabólitos derivados de reações químicas; e a fluxômica, voltada ao trânsito dessas substâncias pelas vias metabólicas. A fusão entre o trabalho laboratorial de alta capacidade e a bioinformática permite compreender as respostas de plantas, animais e microrganismos a estresses ambientais, impulsionando o desenvolvimento de cultivares, bioinsumos e práticas agrícolas resilientes.