Biorremediação: Escherichia Coli na limpeza de efluentes poluídos por mercúrio

“Bactérias transgênicas que suportam altas doses de mercúrio poderiam facilitar a limpeza de áreas contaminadas com o metal, afirmam cientistas da Universidade Interamericana do Porto Rico.

Segundo o Pnuma (Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente), anualmente, a indústria química e a mineração vertem 6.000 toneladas de mercúrio no ambiente.

Esse metal, que pode entrar na cadeia alimentar, é muito tóxico, sobretudo na forma de metilmercúrio, para humanos e animais.

Oscar Ruiz e seus colegas da Universidade Interamericana do Porto Rico consideram que as bactérias transgênicas que criaram são “uma alternativa” às custosas técnicas de descontaminação adotadas atualmente.

Capazes de proliferar em uma solução contendo 24 vezes a dose mortal de mercúrio para bactérias não resistentes, as cepas transgênicas conseguiram absorver em cinco dias 80% do mercúrio contido no líquido, segundo estudo publicado em Londres pela“BMC Biotechnology”.

As bactérias Escherichia coli se tornaram resistentes a altas concentrações de mercúrio, graças à inserção de um gene que permite a elas produzir metalotioneína, proteína que desempenha um papel de desintoxicação no organismo de ratos.

Trata-se, segundo os cientistas, do “primeiro estudo” que prova que a metalotioneína “garante uma resistência ao mercúrio e permite sua acumulação na bactéria”, que o absorve.

O mercúrio recuperado pelas bactérias nas áreas contaminadas poderia ser utilizado em novas aplicações industriais, segundo a equipe de cientistas.

As bactérias transgênicas demonstraram ser capazes de extrair mercúrio de um líquido, de forma que “a primeira e principal aplicação poderia ser recuperar o mercúrio na água e em outros líquidos”, explicou Ruiz em e-mail à AFP.

Não se descarta seu uso a longo prazo para a descontaminação.

“Temos ideias de como poderia funcionar”, afirmou Ruiz, convencido de que seria mais barato que os sistemas atuais.”

Fonte: France Presse e Folha de S. Paulo

E. Coli produtora de polimeros

Um grupo de pesquisadores coreanos alterou geneticamente a bactéria Escherichia coli (E. coli)transformando-a em uma "fábrica biológica" de um composto químico usado pelas indústrias farmacêutica e química e que custa cerca de US$1.600,00 a tonelada.

O composto produzido pela nova bactéria é a putrescina, uma diamina com quatro carbonos, utilizada para fabricar, entre outros o nylon, um plástico de amplo uso industrial. A indústria consome cerca de 10.000 toneladas de putrescina por ano, com tendência de crescimento.

Biorrefinaria bacteriana

Hoje a putrescina é produzida a partir do petróleo, exigindo catalisadores de alto custo, em um processo tóxico e altamente inflamável.

A equipe do professor Sang Yup Lee, do instituto de pesquisas KAIST, conseguiu produzir a putrescina por uma via biotecnológica, utilizando apenas materiais renováveis.

"Pela primeira vez nós desenvolvemos uma cepa de E. coli  com um metabolismo alterado que produz putrescina com alta eficiência," diz o pesquisador. "O desenvolvimento de uma biorrefinaria para compostos químicos é muito importante em um mundo onde a dependência dos combustíveis fosseis é uma preocupação crescente."

Programação metabólica

A programação metabólica de uma bactéria refere-se ao ajuste preciso e à otimização das redes regulatória e metabólica do microorganismo para que ele aumente a produção do composto químico desejado.

Primeiro os pesquisadores enfraqueceram ou eliminaram as rotas metabólicas da E. coli que competem com a produção da putrescina. Depois eles eliminaram as rotas que degradam o composto químico, além de amplificar a produção da enzima Spec C, que converte o composto ornitina em putrescina.

Finalmente, o exportador de putrescina, que permite a excreção intracelular da putrescina foi ajustado com um regulador global para aumentar a concentração do composto.

Industrialmente competitivo

O resultado final dessa manipulação genética e metabólica foi uma cepa de E. colicapaz de produzir 24,2 gramas por putrescina por litro de solução bacteriana.

Os pesquisadores descobriram que a E. coli pode tolerar uma concentração de até 0,5 M de putrescina, o que é 10 vezes superior à concentração do composto no microorganismo natural.

Esse nível de tolerância foi uma surpresa para os cientistas, significando que a bactéria pode ser ajustada para produzir um excesso de putrescina que se torna competitivo em termos industriais.

Fonte: Metabolic engineering of Escherichia coli for the production of putrescine: afour carbon diamine.

Cientistas americanos modificam a Bactéria E. Coli e apostam na produção de biocombustíveis avançados

Pesquisa americana testou substância que

fornece os aromas de óleos essenciais e

 queijos como matéria prima para combustível limpo.

"Compostos químicos que hoje são usados na produção de sabores e fragrâncias podem, no futuro, contribuir para o fornecimento de biocombustível. A conclusão vem de um estudo realizado por um instituto de pesquisas científicas do Departamento de Energia dos Estados Unidos, o Joint BioEnergy Institute (JBEI), localizado na Califórnia. Os pesquisadores conseguiram projetar a bactéria Escherichia coli (E. coli), uma das mais comuns bactérias simbiontes do homem, para gerar quantidades significativas do composto chamado de metilcetona, responsável pelo sabor da manteiga e de alguns queijos.

Em testes que se seguiram, essas metilcetonas produzidas apresentaram um alto Índice de Cetano, indicador que mede a qualidade de combustão dos combustíveis diesel, tornando-as fortes candidatas para a produção de biocombustíveis avançados. “Nossos resultados aumentam a lista de compostos químicos naturais que podem servir como biocombustíveis, o que significa mais flexibilidade e opções para esse ramo da indústria.”, diz Harry Beller, microbiologista que liderou o estudo. “Estamos particularmente animados com a nossa constatação de que é possível aumentar mais de 4 mil vezes a produção de metilcetona a partir da E. coli, com um número relativamente pequeno de modificações genéticas”, conta.

Os biocombustíveis avançados – combustíveis não fósseis derivados de vegetais ou de lixo orgânico – são cotados como possíveis substitutos da gasolina e do diesel. Ainda mais visados são os combustíveis gerados por micróbios que, ao digerirem uma matéria de origem vegetal, convertem seus açúcares em moléculas de combustível. Esta foi a técnica testada no instituto americano JBEI, usando no caso a E. coli como micróbio e a metilcetona como matéria natural.

Em condições normais, a E. coli produz números ínfimos de metilcetonas, mas os pesquisadores conseguiram superar esta deficiência usando enzimas especiais para modificar a bactéria e torná-la altamente produtora do composto.

“Para a produção da metilcetona, nós fizemos duas modificações importantes na E. coli”, explica Beller. “Primeiro nós modificamos passos específicos da beta-oxidação, via metabólica que a bactéria usa para quebrar os ácidos gordos, depois aumentamos a expressão de uma proteína nativa da E. coli chamada FadM. Essas duas alterações combinadas aumentam consideravelmente a produção de metilcetonas”, diz ele. O próximo passo de Harry Beller e sua equipe é se concentrar no aumento da produção do biocombustível."

Fonte: Veja

  

Procedimento clínico e epidemiologia de doenças causadas por E.coli

Exames Diagnósticos:

Os exames laboratoriais para diagnóstico de doenças causadas por E.coli, podem ser feitos com amostras de urina, sangue, pus, líquido cefalorraquidiano ou outro material indicado pelo processo infeccioso. As amostras devem ser semeadas em ágar-sangue e meios de cultura diferenciais, onde é possível preliminar a identificação das bactérias entéricas Gram-negativas.

Tratamento:

As sulfonamidas, a ampicilina, as cefalosporinas, as fluoroquinolonas e os aminoglicosídios podem ser eficazes em bactéricas entéricas, como no caso da E.coli, no entanto não existe tratamento específico, é necessário fazer antibiograma. Em função de plasmídeos transmissíveis é comum a resistência à fármacos.
Em casos de situações que predisponham a infecção, pode se fazer necessário intervenção cirúrgica (como em perfurações de órgãos abdominais, obstruções de trato urinário e outras).
A bacteriemia deve ser tratada rapidamente com antimicrobianos à fim de restaurar o equilíbrio hidroeletrolítico e tratar a coagulação intravascular disseminada. Recomenda-se cautela ao consumo de água e alimentos e regiões em que as condições sanitárias são precárias.

Epidemiologia, prevenção e controle:

A E.coli faz parte da flora microbiana intestinal normal, instalada logo após o nascimento, se encontradas na água ou no leite são provas de contaminação fecal.
As fezes dos indivíduos contaminados constituem uma fonte de contaminação maior que os clínicos evidentes. Algumas das bactérias representam um grande problema quanto à infecções hospitalares, por muitas vezes serem "oportunistas", afetando indivíduos debilitados.
Seu controle depende de lavagem de mãos (principalmente após ir ao banheiro), lavagem correta de frutas e verduras antes de consumir, cozinhar bem a carne a ser ingerida, não consumir nenhum tipo de lacticínios sem pasteurização, evitar contato com águas não tratadas, assepsia rigorosa, esterilização de equipamento, desinfecção, restrição de terapia intravenosa, e precauções para manter as as vias urinárias estéreis, evitando assim a transmissão por contato pessoal, por alimentação, por instrumentos, ou medicações parienterais.

Referências: Microbiologia Médica de Jawertz, Melnick e Adelberg; tradução técnica, José Procópio Moreno Senna. 25. ed. - Porto Alegre: AMGH, 2012.

E.coli ligada a Doenças

As infecções causadas por E.coli, não diferem em sinais e sintomas de outras infecções bacterianas. Mas as manifestações clínicas dependem do local da infecção, por se tratar de uma bactéria comum à flora intestinal.
As bactérias tornam-se patogênicas apenas ao atingir outros tecidos, ou locais com flora anormal, causando, principalmente, infecções do trato urinário e gastroenterites.

Infecções de Trato urinário:
As primeiras infecções urinárias em mulheres jovens, são causadas, em 90% dos casos por E.coli, sendo essa a causa mais comum deste tipo de infecção. Os sinais e sintomas, não específicos de infeção por E.coli, são frequência urinária, disúria, hematúria e piúria. A infecção do trato urinário  pode evoluir para uma bacteriemia, com sinais clínicos de sepse.
A maioria das infecções do trato urinário que envolve a bexiga ou os rins em algum hospedeiro saudável é causada por um pequeno número de antigênicos O que possuem fatores de virulência especificamente elaborados, que facilitam a colonização e infecção clínica. Estas bactérias são conhecidas como E.coli uropatogênicas. Produzem hemolisina, citotóxica que facilita a invasão nos tecidos. As c epas que causam pielonefrite expressam o antígeno K e elaboram um tipo específico de pilus, a fímbria P, que se liga a substância P do grupo sanguíneo.

Gastroenterites:
As cepas de E.coli causadoras de diarreia são extremamente comuns no mundo todo.São classificadas conforme o valor de virulência, e cada grupo provoca a doença por um mecanismo diferente. Possuem propriedades de aderência à células epiteliais do intestino delgado, ou do intestino grosso, codificadas por genes nos plasmídeos.

• E.coli enteropatogênica: importante causa de diarreia em lactantes, principalmente em países em desenvolvimento. Adere firmamente as células do intestino delgado, promovida por fatores mediados por cromossomos. Ocorre perda das microvilosidades intestinais, formação de filamentos de actina, em algumas ocasiões, a bactéria penetra as células mucosas. A infecção resulta em diarreia aquosa, podendo ser reduzida se auto limitada, e tratada com antibióticos se crônica.
• E.coli Enterotoxigênica: causa comum da "diarreia do viajante", e diarreia em lactantes em países em desenvolvimento. Promovida por fatores específicos dos seres humanos, aderem-se as células epiteliais do intestino delgado. Em função da produção de uma exotoxina termolábil em algumas cepas, ocorre a hipersecreção intensa e prolongada de água e cloretos, e inibição da reabsorção de sódio. Pela distensão do lúmen, ocorre hipermotilidade e diarreia prolongada. Os plasmídeos que transportam genes das enterotoxinas também podem transportam genes para os fatores de colonização, facilitando a fixação da E.coli ao epitélio intestinal.
• E.coli enteroinvasiva: mais comum em crianças de países em desenvolvimento, causa uma doença parecida com a shigelose, com disenteria e diarreia sanguinolenta. As cepas de E.coli enteroinvasivas são imóveis e causam doença ao invadir as células da mucosa intestinal.
• E.coli enteroagregativa: provoca diarreia aguda e crônica, tendo como causa de doença a transmissão por alimentos industrializados. Caracteriza por padrões típicos de aderência às células humanas, produzindo toxina e uma hemolisina.
• E. coli enterohemorrágica: seu sitio ativo é o intestino grosso, causa diarreia aquosa inicial, seguida de diarreia sanguinolenta com cólicas abdominais, pouca ou nenhuma febre, pode progredir para síndrome urêmica homolítica (UHS);

Sepse:

A E.coli pode alcançar a corrente sanguínea, provocando sepse, quando o hospedeiro não está com suas defesas normais, sendo bem comum em recém-nascidos por não possuírem os anticorpos IgM. Também pode ocorrer após uma infecção de trato urinário.

Meningite:

Em lactantes, as principais causas de meningite se devem à E.coli e estreptococos do grupo B. Nos casos de meningite, 75% das E.coli, apresentam o antígeno K1, que exibe reação cruzada com o polissacarídeo capsular do grupo B da N. meningitidis. O mecanismo de virulência associado ao antígeno K1 ainda não está compreendido.

Referências: Microbiologia Médica de Jawertz, Melnick e Adelberg; tradução técnica, José Procópio Moreno Senna. 25. ed. - Porto Alegre: AMGH, 2012.

Produção de etanol por meio de E. Coli

O uso de microrganismos na produção de etanol, é algo conhecido a milhares de anos, porém só foi descoberta no século XIX quando o cientista francês Louis Pasteur, enquanto estudava problemas dos cervejeiros e vinicultores da França, descobriu que um tipo de levedura produz vinho bom, mas um segundo tipo torna-o azedo. E com o passar dos anos e o avanço dos combustíveis alternativos, o etanol ganhou espaço.

O etanol, além de possuir propriedades desejáveis como combustível, também traz benefícios com respeito à qualidade do ar urbano e do clima global. Dessa forma, existe um grande interesse no seu uso, tanto na forma pura como misturado à gasolina. A geração de empregos, a fixação do homem no campo e a utilização do solo são parâmetros difíceis de medir, mas suficientemente importantes para não serem desprezados ou minimizados.

Com a evolução da biotecnologia, bactérias que até então não possuíam a capacidade de transformar açucares em álcool, passaram a realizar este processo.  Embora o etanol no Brasil seja amplamente produzido através da cana-de-açúcar, sua produção pode-se dar por meio de outras fontes de amido, como o milho.

Durante a pesquisa os pesquisadores utilizaram uma cepa de Escherichia Coli que passou por recombinação genica e teve agregada a sua estrutura genética os genes pdc e adh de Zimimonas Mobilis, permitindo que o metabolismo do piruvato durante a fermentação, fosse desviado da síntese de mistura de ácidos orgânicos para a produção de etanol com eficiência da conversão superior a 95% do rendimento teórico máximo.

A E. Coli pôde eficientemente metabolizar misturas complexas de açúcares derivadas

da hidrólise ácida de materiais lignocelulósicos, bem como bagaço de cana-de-açúcar, sabugo de milho, palha de milho, Pinus e madeira de carvalho.

Uma comparação feita recentemente usando leveduras e bactérias para fermentar hidrolisados contendo hexoses e pentoses, mostrou que a E. Coli com os genes de Z. Mobilis teve um rendimento superior a outros microrganismos na produtividade e no rendimento de etanol, além de ser resistente a inibidores produzidos durante a hidrólise. 

FONTE : revista Biotecnologia

Câncer de cólon ligado a E.Coli

"Cientistas da Universidade de Liverpool dizem ter identificado um tipo de bactéria E.coli, que pode incentivar o desenvolvimento de câncer de cólon. Essa equipe de Liverpool demonstrou anteriormente que pessoas com câncer do cólon e com doenças inflamatórias do intestino, doença de Crohn e colite ulcerosa, têm elevado número de um tipo viscoso de E.coli no seu cólon.

A equipe diz agora que a bactéria E.coli, a qual transporta os genes PKS que codificam uma toxina que danifica o DNA nas células do revestimento do intestino, são mais comuns no cólon de pacientes que têm a doença inflamatória do intestino e câncer de cólon do que aqueles que não têm essas condições. Aproximadamente dois terços dos pacientes com câncer de cólon possuem essas E.coli, comparando com um em cada cinco pacientes com um cólon saudável.

uma pesquisa recente, em colaboração com a Universidade da Carolina do Norte, mostrou que ratos com colite são mais propensos a possuir essas E.coli e que, muitas vezes, desenvolvem câncer de cólon ao possuir E.coli contendo genes PKS. Foi também verificado que a presença de E.coli contendo os genes PKS não pareceu aumentar a inflamação no intestino.

O professor Jonathan Rhodes, do Instituto da Universidade de Medicina Transnacional, disse: 'O fato de que as E.coli pks-positivas parecem promover o câncer de cólon em ratos sem causar aumento da inflamação nos intestinos levou-os a investigar o seu possível papel noo câncer de cólon humano. O aumento marcado na presença dessas bactérias no cólon, não apenas em pacientes com doença inflamatória do intestino, mas também em pacientes com câncer de cólon que não tem a doença inflamatória do intestino, sugerem que os danos causados ao DNA, são resultados da toxina que os genes PKS produzem, e pode promover  desenvolvimento de câncer de cólon.'

Dr. Barry Campbell, co-autor da pesquisa da Universidade de Liverpool, afirmou: 'A pesquisa sugere que a E.coli tem um movimento muito maior no desenvolvimento de câncer de cólon do que se pensava anteriormente. É importante aproveitar essas descobertas para entender por que esse tipo de bactéria, contendo os genes de PKS, está presente em algumas pessoas e em outras não.'

A equipe de Liverpool envolvida nesse estudo foi a mesma que descobriu que os agentes dietéticos, principalmente de banana e brócolis, poderiam impedir a absorção e transporte de E.coli através de células no intestino. Também fi verificado que os emulsionantes de gordura em alimentos processados encorajam o movimento das bactérias através das células."

FONTE: eBiotecnologia