metabolito secundário
1 Introdução
metabolitos secundários (SMs) são compostos com estruturas químicas variadas e sofisticadas, produzidos por microrganismos após a fase de crescimento rápido. Estes compostos não são essenciais para o crescimento, por isso têm sido descritos como SMs em oposição aos metabolitos primários (como aminoácidos, nucleótidos, lípidos e carboidratos).As últimas décadas foram uma fase de rápida descoberta de novas atividades e desenvolvimento de grandes compostos de uso em diferentes campos industriais, especialmente farmacêuticos e cosméticos, alimentos, agricultura e agricultura. Os SMs microbianos estão agora a ser cada vez mais aplicados a doenças anteriormente tratadas apenas por drogas sintéticas; por exemplo, como agentes anti-inflamatórios, hipotensivos, antitumorais, anticolesterolémicos, uterocontractantes e antiparasitários. Além disso, estão a ser utilizados novos metabolitos microbianos em áreas não médicas como a agricultura, com grandes herbicidas, insecticidas, reguladores de crescimento de plantas, herbicidas e pesticidas respeitadores do ambiente, bem como outros produtos industriais como pigmentos e tensioactivos .
a partir de Estudos em meio líquido, sabe-se agora que a produção de SMs começa quando o crescimento é limitado pela exaustão de um nutriente chave: carbono, nitrogênio ou fonte de fosfato (desvio nutricional). Por exemplo, a biossíntese da penicilina por Penicillium chrysogenum começa quando a glicose é esgotada a partir do meio de cultura e o fungo começa a consumir lactose, um açúcar menos facilmente utilizado . Assim, a cultura é direcionada para uma fase de crescimento relativamente curta, e uma fase de produção longa e eficiente. Por outras palavras, diferentes produtos (metabolitos unários, enzimas, etc.) necessitam de diferentes processos de fermentação design e controle.Consequentemente, é importante considerar que o produto é um SM e também a sua regulação, para conceber um processo eficiente, com o(s) nutriente (s) limitante (s) adequado (s). Além disso, a compreensão da regulamentação do SMs tem sido tradicionalmente a base para a concepção do processo e também uma ajuda ao desenvolvimento de tensões de produção.
no entanto, a chegada da engenharia genética, da genómica e de outras ferramentas moleculares sofisticadas promoveram um avanço muito rápido na compreensão da regulação da SM que está apenas lentamente a ser aplicada.Estudos indicam que, além de estímulos nutricionais (exaustão de nutrientes), existem outros estímulos ambientais inesperados que induzem SMs, como intensidade luminosa, pH e estado redox. Além disso, verificou – se que mesmo as moléculas pequenas, que representam a comunicação intra-ou interespécie, podem induzir o SMs.Estes novos estudos revelaram um panorama mais complexo da regulação da SM, com diferentes níveis hierárquicos, incluindo regulação epigenética, reguladores globais e reguladores de vias específicas. Estes circuitos regulatórios são geralmente ativados por sistemas que sentem estes diferentes sinais ambientais (cascatas de transdução de sinais).
Isso faz sentido, uma vez que em seu habitat natural, os microorganismos (fungos e os actinomicetos em particular) são perfeitamente adaptados para detectar e responder às condições ambientais como temperatura, umidade, disponibilidade de nutrientes, concorrentes, e até mesmo potenciais parceiros de acasalamento, muitas vezes, de responder com SMs.
em fermentações industriais convencionais, embora em um ambiente muito artificial, os microrganismos ainda aderem à sua herança evolutiva de regulação genética de acordo com sinais sensados em suas proximidades. Isto significa que muitos sinais importantes estão faltando nestes reatores de fermentação submersa (SmF), e, portanto, todo o potencial de produção do microorganismo é muito provavelmente subexplorado.
por outro lado, a fermentação em estado sólido (SSF) pode fornecer condições ambientais mais próximas das do seu habitat natural, o que pode explicar o excelente desempenho em relação à produção de SMs e enzimas neste sistema de cultura.
estudos identificaram estímulos ambientais específicos para SSF que têm um enorme efeito sobre a produção de SM. Assim, a lista de estímulos induzidos por SMs aumentou, representando novas oportunidades para projetar melhores processos e detectar potenciais alvos para a melhoria genética.
a primeira parte deste capítulo analisa os mecanismos clássicos que controlam o SMs e descreve algumas aplicações em processo e melhoramento da tensão. A segunda secção descreve a nova e alargada visão da regulamentação nos seus diferentes níveis. Depois disso, examinam-se as conclusões sobre a regulamentação SM no SSF e a sua relação com os elementos ambientais específicos do SSF que induzem SM. A última seção revê as aplicações reais e potenciais destes novos achados para o desenvolvimento do processo e a melhoria genética.