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A biodiversidade microbiana do solo mesmo sendo pouco conhecida é responsável pela descoberta de centenas de bioprodutos e a busca por microrganismos de interesse industrial são estratégias importantes para o desenvolvimento de novos produtos e processos biotecnológicos. A Mata Atlântica é um dos hotspots de biodiversidade do mundo. As práticas agrícolas têm transformado este bioma em campos de monoculturas, como as de Cana-de-açúcar. A influência das monoculturas sobre a comunidade bacteriana do solo ainda é pouco estudada. Para avaliar a diversidade e abundância das comunidades bacterianas do bioma Mata Atlântica (MA) e do solo cultivado por cana (SF), o DNA ambiental foi extraído para amplificação do gene 16S rRNA e construção de bibliotecas metagenômicas. O solo MA apresentou dominância dos Filos Proteobacteria (33,3%), Acidobacteria (17,1%), Actinobacteria (11,1%) e Firmicutes (7,4%), enquanto que no solo SF, os Filos mais abundantes foram Firmicutes (74,4%), Proteobacteria (12,7%) e Acidobacteria (8,5%). As análises das OTUs mostraram que as comunidades SF e MA foram significativamente diferentes. As análises por PCR em tempo real mostraram maior abundância do gene 16S rRNA no solo MA, embora a diferença não seja significativa. A redução da diversidade e abundância das comunidades bacterianas do solo SF em relação ao MA pode ser devido às alterações do solo observadas pelas práticas agrícolas. A partir do solo SF, foi possível isolar linhagens bacterianas produtoras de celulases e xilanases. Inicialmente, foi realizado estudo sobre a produção e caracterização parcial de celulase termofílica de Bacillus sp. C1AC5507. Para a produção da enzima, o bagaço de cana-de-açúcar foi utilizado como fonte de carbono. A carboximetil celulase produzida apresentou peso molecular de aproximadamente 55 kDa e atividade enzimática de 0,14 a 0,37 U/mL segundo condições determinadas pela metodologia de superfície de resposta. A temperatura e pH ótimos foram 70 ºC e 7,0, respectivamente. A enzima foi inibida por Cu+2 e ativada por Co+2 e Mn2+ . Os resultados mostram a importância do uso de resíduos lignocelulósicos na produção de enzimas de interesse industrial. Uma nova linhagem de Paenibacillus favisporus (CC02-N2) foi isolada do solo SF. Esta linhagem apresentou um sistema xilanolítico de múltiplas enzimas. Uma delas, a Xyn30A foi identificada e caracaterizada. A enzima é uma xilanase de domínio único pertencente a glicosil hidrolase de família 30 (GH30). A Xyn30A mostrou alta atividade sobre glucuronoxilanos, com V max de 267,2 U/mg, Km de 4,0 mg/mL e k cat de 13.333 por min em xilano de Beechwood, mas não hidrolisou arabinoxilanos. A estrutura tridimensional é composta por um módulo catalítico em formato de barril (ß/a)8 ligado a um domínio associado a folha-ß, similar ao encontrados em xilanases GH30. A hidrólise de glucuroxilanos resultou em xilo-oligossacarídeos ramificados por ácidos metil-glucurônicos. A Xyn30A liga-se a xilano insolúvel, mas não se liga a celulose cristalina. Os resultados mostram que a Xyn30A desempenha papel específico na biodegradação do xilano em ambientes naturais e um importante candidato da produção de xilo-oligossacarídeos para a indústria de alimentos e para a biotransformação da biomassa.
Palavras-chave: Solo; Mata Atlântica; Cultivo de Cana-de-açúcar; Diversidade; Celulase; Xilanase.