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Borzani, V. Biotecnologia Industrial Vol. 2  1ª Ed.

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de microrganismos recombinantes por técnicas de 
engenharia genética. 
O isolamento de microrganismos a partir de recursos naturais, tais como 
solo, água, plantas etc., sempre foi uma atividade de grande importância para a 
obtenção de novas linhagens de interesse industrial. 
Trata-se de uma atividade que envolve muito trabalho experimental, signifi-
cando um custo relativamente elevado, porém pode conduzir ao isolamento de li-
nhagens melhor produtoras de um dado produto, mas, mais importante do que 
isto, pode conduzir à descoberta de novos produtos, o que confere a esta possibili-
dade uma relevância inquestionável. 
Cumpre lembrar que as grandes eni.presas produtoras de antibióticos, ou en-
zimas, mantêm programas de isolamento de linhagens de recursos naturais, justa-
mente com o objetivo de incrementar a produção de certos produtos, ou com o 
objetivo de encontrar linhagens produtoras de novos antibióticos por exemplo. 
É clarq ql.!e o isolamento de linhagens deve ter início com certas premissas, 
definindo-se o que se pretende obter, pois o simples isolamento poderá levar à 
disponibilidade de um número inimaginável de culturas, o que dificulta a conver-
gência para o processo ou o produto qtie se pretende produzir. 
A compra em coleções de culturas é presentemente bastante viável, tendo 
em vista a existência de muitas coleções de culturas em vários países. Nesse 
sentido, STANBURY et al. 1 listam nada menos do que 11 coleções de culturas em 
vários países, podendo-se ainda acrescentar a Agricultura! Research Service 
Culture Collection (EUA), também conhecido como NRRL Culture Collection 
(http:/ /nrrl.ncaur.usda.gov) e a Coleção de Culturas Tropical {Campinas - SP; 
http:/ /www.cct.org.br). O contato com essas coleções é atualmente muito facilita-
do, podendo-se utilizar os recursos da Internet para tal tarefa. 
É de se esperar que o microrganismo utilizado para a produção de um dado 
antibiótico não estará disponível em uma coleção de culturas, sendo, com muita 
freqüência, oriundo de programas de melhoramento genético. 
Como se sabe, quando uma dada célula prolifera, há sempre uma pequena 
possibilidade de surgimento de mutantes naturais, os quais podem ser isolados e 
ensaiados objetivando a verificação de sua potencialidade de produção. Conforme 
Íio;;,..._ __ ___ ·-- ·- . ... ·····--- ·---- ·-·- · 
8 Microrganismos e meios de cultura para utilização ·industrial 
se verá adiante, essas alterações naturais não são, de forma alguma, interessantes 
do ponto de vista de um processo fermentativo, mas eventualmente podem gerar 
novas linhagens que apresentem interesse prático. 
No entanto, aguardar o surgimento de mutantes naturais de interesse práti-
co, poderá significar o dispêndio de muito tempo, razão pela qual prefere-se, há já 
várias décadas, lançar mão de métodos que forcem o aparecimento de células inu-
tadas, como é o caso de submeter suspensões de células ou esporos a radiações ul-
travioleta ou a substâncias químicas mutagênicas, como a nitrosoguanidina. Ao se 
permitir essa exposição ou contato, ocorre uma drástica destruição da maioria das 
células, recuperando-se, a seguir, aquelas que sobreviveram, verificando-se se 
mutaram na direção desejada. 
Essa técnica para a obtenção de mutantes é obviamente aleatória, tratan-
do-se de recuperar as células sobreviventes em meios ou condições específicas, de 
forma a dirigir este isolamento para as células que se pretende. Tais programas de 
mutação/seleção costumam ser bastante dispendiosos, mas levaram a várias con-
dições de sucesso descritas na literatura. 
Um caso bem relatado foi a significativa melhora de linhagens de Penicíllium 
chrysogenum para a produção de penicilina. De fato, na década de 40 obtinha-se 
teor de penicilina no caldo fermentado da ordem de· 100 unidades/ cm3, passan-
do-se a obter, já por volta de 1976, teores da ordem de 51.000 unidades/cm3• Já 
acréscimos da ordem de 4 vezes foram obtidos entre 1970 e 1985 em uma determi-
nada empresa,1 o que indica que este progresso costuma-~er muito estimulante, es-
pecialmente quando se parte de linhagens naturais. Incrementos semelhantes 
foram obtidos na empresa Squibb Indústria Química S.A., no período de 1975 a 
1992, conforme relatado por SCHMIDELL; FERNANDES.2 
Tais progressos realmente significativos costumam ser atribuídos apenas a 
esses programas de mutação/seleção, mas é conveniente lembrar o necessário tra-
balho de adaptação do meio de cultivo, da forma de conduzir o processo.fermen-
tativo e as alterações nas etapas de recuperação do produto, a fim de propiciar o 
real surgimento das vantagens, em nível de produção industrial, da nova linha-
gem selecionada. 2 
Finalmente, nas últimas décadas, as técnicas de engenharia genética (vide 
Vol. 1, Cap. 4), também designadas por técnicas ou tecnologia de DNA recombi-
nante, sem dúvida trouxeram um imenso avanço nas possibilidades de se obter cé-
lulas mais produtivas, ou células produtoras de substâncias que normalmente não 
produzem. Como se sabe, ao lado dessas possibilidades, igualmente trouxeram 
várias reflexões e inquietudes, cujo teor não será abordado no presente capítulo. 
A introdução de fragmentos de DNA de certas células em outras, via vetores 
como os plasmídeos, permite a obtenção de células alteradas geneticamente, po-
rém de forma muito mais dirigida do que as metodologias convencionais anterior-
mente mencionadas, sendo possível de ser executada não apenas com microrga-
nismos, mas iguàlmente com células animais e vegetais. 
Para se ter uma idéia da potencialidade dessas técnicas, imaginemos que se 
_conheça a seqüência metaból~ca que leva ao acúmulo de um dado produto de inte-
resse, por exemplo o produto P na seqüência genérica: 
Fontes de microrganismos de interesse 9 
A~B~C~D~ ... ~P 
Um estudo mais aprofundado dessa seqüência, através da determinação das 
concentrações dos compostos intermediários (B, C, D etc.), pode levar à determi~ 
nação da reação limitante da seqüência (aquela que determina a velocidade do flu-
xo metabólico em estudo, por exemplo a reação C~ D) e, portanto, da enzima 
responsável pela reação específica (enzima c). As etapas seguintes são a identifica-
ção do gene que codifica 'para a síntese dessa enzima, introduzir este gene em 
plasmídeos e voltá-los à célula produtora. Com esse procedimento, aumenta-se o 
número.de cópias do gene responsável pela síntese da enzima, o que permite au-
mentar a velocidade da reação limitante, pela presença de uma maior concentra-
ção da enzima responsável (no caso, a enzima c). 
Essa estratégia foi empregada, por exemplo, no incremento da produção de 
cefalosporina C por CephaZosporium acremonium. 1 
Ainda, uma etapa intermediária poderia ser imaginada. Uma vez identifica-
da a enzima responsável pela catálise da reação limitante, esta enzima poderia ser 
manipulada, através do conhecimento de sua estrutura e alteração de determina-
dos aminoácidos, por técnicas de engenharia de proteínas, objetivando obter uma 
nova proteína com atividade aumentada. O gene correspondente a essa nova enzi-
ma seria, então, introduzido na célula produtora, conforme acima descrito. 
A potencialidade dessas técnicas é realmente enorme, pois, uma vez solucio-
nado o problema de uma dada reação limitante, outra reação da seqüência meta-
bólica passará a ser limitante, o que permite imaginar a realização de igual estraté-
gia para esta nova reação. Claro está que tais procedimentos não são de simples 
execução, pois inclusive exigem um amplo conhecimento do material biológico 
utilizado, mas apresentam um enorme interesse prático. 
Conforme mencionado, as técnicas de DNA recombinante também podem 
ser aplicadas para tornar células produtoras de substâncias que naturalmente não 
são por elas produzidas, ,em virtude da ausência de codificação genética para tan-
to. Nesse caso, genes de certas