Análise do proteoma durante a biodegradação de microplástico de poliestireno em fungos filamentosos

Abstract

A crescente contaminação ambiental por microplásticos, especialmente poliestireno (PS), representa um desafio global devido à sua persistência, baixa taxa de degradação e acúmulo em ecossistemas. Esses resíduos têm sido detectados em solos, corpos d’água e até organismos vivos, levantando preocupações sobre seus impactos ecológicos e à saúde humana. Frente à limitada eficiência dos métodos físicos e químicos tradicionais para eliminar esses poluentes, a biodegradação por fungos filamentosos surge como uma alternativa promissora. O presente estudo investigou o potencial de biodegradação de microplásticos de poliestireno pelo fungo Aspergillus tubingensis, por meio de análises proteômica e Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) ao longo de 35 dias. As análises identificaram variações significativas na expressão de proteínas intracelulares entre os grupos controle e experimental, especialmente enzimas envolvidas em processos oxidativos, hidrolíticos e de detoxificação, como peroxidases, esterases, lipases, glutationa S-transferases e superóxido dismutase. As respostas metabólicas foram temporais, com pico de atividade nas fases intermediárias (dias 21 e 28), seguidas por uma estabilização no perfil proteômico no dia 35. As alterações estruturais do PS, evidenciadas por FTIR, reforçaram a ocorrência de oxidação superficial do polímero. Embora não tenha havido aumento significativo de biomassa, observou-se forte adesão do micélio ao plástico e resposta enzimática compatível com processos de biofragmentação. A ontologia gênica revelou processos biológicos ligados à síntese proteica, metabolismo secundário, resposta ao estresse e transporte ativo, especialmente no grupo experimental. Os achados indicam que A. tubingensis apresenta plasticidade metabólica e capacidade de modular seu proteoma frente à presença de poliestireno, sugerindo seu potencial para futuras estratégias de biorremediação de microplásticos no ambiente.

The increasing environmental contamination by microplastics, particularly polystyrene (PS), poses a global challenge due to its persistence, low degradation rate, and accumulation in ecosystems. These particles have been detected in soils, aquatic environments, and even within living organisms, raising concerns about their ecological and human health impacts. Given the limited efficiency of conventional physical and chemical methods to remove such pollutants, biodegradation by filamentous fungi emerges as a promising alternative. This study investigated the biodegradation potential of polystyrene microplastics by the fungus Aspergillus tubingensis through proteomic analysis and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) over a 35-day period. The analyses revealed significant variations in intracellular protein expression between control and experimental groups, particularly enzymes involved in oxidative, hydrolytic, and detoxification processes, such as peroxidases, esterases, lipases, glutathione S-transferases, and superoxide dismutase. Metabolic responses were timedependent, peaking during intermediate phases (days 21 and 28), followed by stabilization ofthe proteomic profile on day 35. Structural alterations of PS, confirmed by FTIR, indicated surface oxidation of the polymer. Although no significant increase in biomass was observed, strong mycelial adhesion to the plastic and enzymatic responses consistent with biofragmentation processes were detected. Gene ontology analysis revealed biological processes related to protein synthesis, secondary metabolism, stress response, and active transport, particularly in the experimental group. These findings indicate that A. tubingensis exhibits metabolic plasticity and the ability to modulate its proteome in response to polystyrene, suggesting its potential for future bioremediation strategies targeting microplastic pollution.