Um estudo publicado recentemente na revista Nature Chemistry pode ser considerado uma combinação impressionante entre engenharia genética, química e consciência ambiental. Em uma experiência inusitada, cientistas usaram uma bactéria para transformar plástico de garrafas PET em paracetamol.

A façanha foi realizada por pesquisadores da Universidade de Edimburgo, na Escócia, e envolveu a Escherichia coli, uma das bactérias mais usadas em experimentos científicos, e que está presente no solo, na água, em resíduos orgânicos e até mesmo na microbiota dos nossos intestinos.

É a primeira vez na história que cientistas conseguiram realizar uma reação química sofisticada — no caso, o “rearranjo de Lossen” — não em um tubo de ensaio, como normalmente acontece, mas sim dentro da bactéria E. coli, e sem matar ou prejudicar a célula.

Tradicionalmente, o rearranjo de Lossen é uma transformação química que geralmente só acontece em laboratório, com solventes, calor ou catalisadores, e, principalmente, fora de sistemas vivos. Isso porque os materiais envolvidos (como bases fortes, reagentes e solventes orgânicos) são letais para células.

Atualmente, a maioria dos medicamentos, inclusive o paracetamol, é produzida com derivados do petróleo como matéria-prima. Dessa forma, usar lixo plástico como matéria-prima é uma solução ambientalmente vantajosa, pois reduz a dependência do petróleo, e transforma um poluente em remédio popular.

Como os cientistas usaram bactérias para produzir paracetamol?

Como prova experimental em ambiente intracelular, os cientistas criaram uma linhagem de E. coli geneticamente modificada para ser incapaz de produzir PABA (ácido para-aminobenzoico). Essa substância é fundamental para que a bactéria cresça, pois é um dos blocos de construção do ácido fólico.

Isso cria um dilema, pois, uma vez modificada, a bactéria só cresce se receber PABA do meio externo, ou se for capaz de fabricá-lo de outra maneira. É aí que entra em ação a reação de Lossen usada no estudo. Ao fornecerem à cultura, um substrato desse processo, os autores reativaram o crescimento das bactérias.

O substrato — um O-acil hidroxamato — é um composto com nitrogênio e oxigênio ligados a uma cadeia acilada, que pode ser transformada em isocianato e depois em amina aromática, no caso o PABA. Só que inovação não parou por aí.

Os autores resolveram converter as bactérias em pequenas fábricas celulares. Para isso, pegaram um componente das garrafas PET, o ácido tereftálico, e o transformaram em compostos que foram absorvidos pelas bactérias Escherichia coli. Dentro delas, ocorreram duas etapas cruciais.

A primeira foi o rearranjo de Lossen, uma reação química não natural, que produziu o PABA a partir do derivado do plástico. A segunda foi uma rota biossintética enzimática, criada pela engenharia genética, que converteu o PABA em paracetamol.

Implicações do uso da engenharia genética em processos industriais

Além de extraordinariamente eficiente, o processo desenvolvido pelos cientistas se mostrou ambientalmente vantajoso. Das moléculas de PABA que entraram no processo, 92% foram convertidas em paracetamol em apenas dois dias, tempo considerado rápido para esse tipo de reação.

A eficiência se manteve alta mesmo quando o processo começou diretamente com o resíduo plástico, e não apenas com o PABA puro. O método funciona em temperatura ambiente e as bactérias fazem todo o trabalho sozinhas, sem necessidade de reatores industriais ou produtos químicos tóxicos.

Essa “química verde” resulta também em menos gasto de energia (pois não há aquecimento/pressurização). Sem queima de combustível, reduzem-se também as emissões de CO₂. Economicamente, o sistema é mais barato de operar e mais seguro, pois não há manipulação de substâncias tóxicas.

Para os autores, a viabilidade dessa abordagem, tanto em termos de produtividade quanto de sustentabilidade, aponta para possíveis aplicações em larga escala no futuro próximo, desde a fabricação de medicamentos até a conversão de resíduos em bioprodutos.

Jorge Marin, colaboração para a CNN