Diversidade de genes codificadores de enzimas do metabolismo secundário no microbioma do trato gastrointestinal de bovino da raça Nelore

Abstract

O estudo da diversidade de peptídeo sintetases não ribossomais (NRPS) e policetídeo sintases (PKS) de origem microbiana em ambientes naturais é uma importante ferramenta para a busca de metabólitos secundários de interesse industrial. Essa informação, aliada à descoberta da capacidade dos micro- organismos anaeróbios em sintetizar metabólitos secundários, torna o microbioma do trato gastrointestinal (TGI) do bovino da raça Nelore, caracterizado recentemente, um ambiente em potencial para a bioprospecção desses compostos. O objetivo desse estudo foi determinar a existência e diversidade de genes codificadores de PKS e NRPS no microbioma do TGI do bovino da raça Nelore por PCR-DGGE e pela construção e sequenciamento de bibliotecas de clones. Foram identificados genes codificadores de NRPS nos microbiomas do rúmen, retículo e omaso de um bovino da raça Nelore. A análise da PCR-DGGE demonstrou a variação da diversidade e da composição desses genes ao longo das comunidades analisadas. Os maiores índices de riqueza e diversidade foram encontrados na amostra da fração sólida do rúmen. Contudo, a maior parte das UTOs é compartilhada pelas quatro comunidades. A análise filogenética das sequências de aminoácidos dos domínios de adenilação (domínios A) das NRPS indica que as NRPS identificadas agrupam-se com peptídeo sintetases não caracterizadas de Butyrivibrio proteoclasticus B316, de Clostridium bolteae, de Coprococcus catus GD/7 e de Xanthomonas citri. As sequências traduzidas obtidas apresentaram entre 37 e 91 % de identidade em relação às depositadas no GenBank. A baixa identidade das sequências codificadoras do domínio A das NRPS, obtidas a partir do microbioma do TGI do bovino da raça Nelore, em relação a sequências depositadas no banco de dados do NCBI, indicaram que esse microbioma abriga um potencial inexplorado para a bioprospecção de novos produtos.

The diversity study of microbial nonribosomal peptide synthetases (NRPS) and polyketide synthases (PKS) in natural environments provides an important tool in the search for secondary metabolites of industrial interest . This information associate to the recent discovery of the ability of anaerobic microorganisms to synthesize secondary metabolites makes the newly described gastrointestinal tract (GIT) microbiome from a Nellore steer an potential environment to bioprospect new secondary metabolites. Thereby, this work aimed to determine the existence and diversity of genes encoding PKS and NRPS in the GIT microbiome of a Nelore steer by PCR-DGGE and by construction and analysis of a clone library. NRPS genes were identified in the rumen, reticulum and omasum microbiomes. The PCR-DGGE analysis demonstrated differences in the diversity and composition of these genes along the communities. The highest levels of richness and diversity were observed for the rumen solid fraction sample, however, most of the OTUs are shared by the four communities. The phylogenetic analysis of amino acid sequences indicate that the identified adenylation domains (A) clustered with those from uncharacterized peptide synthetases from Butyrivibrio proteoclasticus B316, Clostridium bolteae, Coprococcus catus GD/7 and Xanthomonas citri . Most of the indentified A domains showed between 37 and 91 % identities at aminoacid level to their closest matches in GenBank. These low identities indicate that this microbiome harbors untapped potential for new products bioprospecting.