Análise filogenética e proteômica comparativa de microrganismos degradantes do oxifluorfeno

Abstract

O herbicida oxifluorfeno, pertencente à classe dos difeniléteres, é amplamente empregado em sistemas agrícolas devido à sua eficácia no controle de plantas daninhas. No entanto, seu uso recorrente tem levado ao acúmulo em solos e recursos hídricos, elevando os riscos ecotoxicológicos e ameaçando organismos não-alvo. Frente a essa problemática, a busca por estratégias sustentáveis para eliminar esse composto estranho do ambiente, como a biorremediação microbiana, tem se intensificado. Microrganismos são capazes de metabolizar compostos xenobióticos, transformando-os em subprodutos menos tóxicos ou promovendo sua completa mineralização. Diante desse cenário, este estudo teve como objetivo identificar microrganismos e enzimas envolvidos na degradação desse composto, por meio de sequenciamento e abordagem proteômica shotgun por espectrometria de massas de alta resolução. Cinco microrganismos habitantes de solo, anteriormente isolados de campo agrícola com longo histórico de aplicação de oxifluorfeno, foram identificados por meio de sequenciamento dos genes 16S rRNA (bactérias) e ITS/26S rDNA (levedura) como Bacillus licheniformis, Bacillus pumilus, Micrococcus luteus, Bacillus paralicheniformis e Moesziomyces aphidis. As análises filogenéticas confirmaram essas identificações, e as sequências para cada locus V1-V9 e V3-V4 PQ666461, PQ666462 e PQ666463 (B. licheniformis ISO 04), PQ665371, PQ665372 e PQ665373 (B. pumilus ISO 14), PQ665374, PQ665375 e PQ665376 (M. luteus ISO 28), PQ665368, PQ665369 e PQ665370 (B. paralicheniformis ISO 31) e PQ666543 e PQ666789 (M. aphidis ISO 26) foram depositadas no banco de dados GenBank, respectivamente. Em uma segunda etapa, B. licheniformis ISO 04 foi cultivado em meio mínimo líquido com oxifluorfeno nas concentrações de 25 e 50 mg L⁻¹ e uma curva de crescimento foi determinada. Para as análises proteômicas, a cepa foi cultivada nas mesmas condições por 32 horas. Em seguida, as proteínas foram extraídas, reduzidas, alquiladas, tripsinizadas e analisadas por LC-MS/MS em sistema UHPLC acoplado ao espectrômetro de massas Q Exactive Plus Orbitrap. Os dados brutos estão disponíveis no ProteomeXchange com o identificador PXD062118. O comportamento de B. licheniformis ISO 04 observado na presença do herbicida revelou uma redução na densidade celular proporcional ao aumento da concentração do herbicida. As análises estatísticas e de bioinformática revelaram alterações significativas em vias metabólicas relacionadas ao metabolismo central e energético, à biossíntese de cofatores e aminoácidos, à resposta ao estresse, à manutenção celular, além de funções ribossômicas e de transporte. Duas enzimas destacaram-se por sua expressão exclusiva nos tratamentos com oxifluorfeno: O-succinilbenzoato sintase e α-acetolactato descarboxilase, sugerindo um papel potencial como biocatalisadoras na degradação do herbicida. Os resultados indicam, ainda, a ativação de rotas metabólicas alternativas como estratégia de adaptação ao estresse químico. Esses achados contribuem para o avanço do conhecimento sobre os mecanismos moleculares envolvidos na biorremediação de ambientes contaminados por oxifluorfeno.