Development and implementation of laboratory methodologies to study microbial multicellular communities

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Coralie da
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/80249
Resumo: Dissertação de mestrado em Genética Molecular
id RCAP_098e9a40e2f9b12e12100b8585ec874b
oai_identifier_str oai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/80249
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Development and implementation of laboratory methodologies to study microbial multicellular communitiesDesenvolvimento e implementação de metodologias laboratoriais para o estudo das comunidades multicelulares microbianasBiofilmeDispositivoEletroforese de GAGsHPLCMECBiofilmDeviceECMGAG-electrophoresisCiências Naturais::Ciências BiológicasDissertação de mestrado em Genética MolecularAs leveduras, tal como outros microrganismos, são geralmente consideradas unicelulares. No entanto, na natureza, os microrganismos vivem mais frequentemente em agregados multicelulares, onde milhões de células se organizam e multiplicam, formando biofilmes. Tal como nos tecidos dos Eucariontes superiores, um biofilme requer a produção de uma matriz extracelular (MEC) que fornece organização espacial, disponibilidade de nutrientes e água, promove a diferenciação celular e aumenta a tolerância do microrganismo a compostos antimicrobianos ou biocidas. Consoante a espécie e as condições ambientais, a composição da MEC microbiana varia, embora contenha sempre polissacarídeos e proteínas e, por vezes, lípidos e DNA. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e implementar três procedimentos experimentais para o estudo da MEC de leveduras: (i) otimizar um protocolo de extração de MEC para a eficiente deteção e quantificação de compostos por HPLC ao longo do desenvolvimento do biofilme; (ii) implementar o sistema de separação eletroforética de glucosaminoglicanos, para análise dos polissacáridos que compõem a MEC; e (iii) desenvolver um dispositivo para a fácil observação do comportamento invasivo e da capacidade de proliferação ao longo do tempo de formação de biofilme. Para o efeito foram usadas várias estirpes de Saccharomyces cerevisiae, e pontualmente de Candida albicans. O protocolo de extração de MEC foi adaptado para permitir a deteção e quantificação de metabolitos por HPLC. Estes metabolitos foram analisados ao longo do desenvolvimento de um biofilme do tipo "tapete" e também durante diferentes tempos de incubação de MEC num ambiente livre de células. Os resultados sugerem que a MEC contém, como esperado, metabolitos que pertencem às principais vias metabólicas de levedura, como etanol e glicerol, bem como os ácidos fracos associados ao ciclo do TCA e outras vias. O caminho está aberto para o estudo detalhado da composição da MEC como um produto do metabolismo celular e das enzimas presentes na MEC. Além disso, a separação dos glucosaminoglicanos da MEC de levedura por eletroforese foi alcançada com sucesso. Para isso, uma tina foi construída e um protocolo que permite a reprodução dos resultados previamente publicados foi implementado. Finalmente, foi desenhado e construído um dispositivo que permite o estudo do comportamento invasivo das células e a sua capacidade de proliferação associada à formação de biofilme. Permite avaliar a diferenciação/filamentação ao longo do tempo, incluindo a estimativa da velocidade de crescimento das hifas.Yeasts, as other microorganisms are generally regarded as unicellular. However, in nature, they most often live in multicellular aggregates, where millions of cells stick together and multiply forming a biofilm. As it happens in the tissues of higher Eukaryotes, a biofilm requires a self-produced extracellular matrix (ECM) that provides a scaffold for spatial organization, nutrient and water availability, promotes cellular differentiation and enhance the microorganism tolerance to antimicrobial compounds or biocides. The composition of the microbial ECM varies depending on the species and environmental conditions, though it always contains polysaccharides, proteins, and sometimes lipids and DNA. The present work aimed to develop and implement three experimental procedures that can be used for the study of yeasts ECM: (i) define an ECM extraction protocol adapted for the efficient detection and quantification of key metabolites by HPLC along biofilm development; (ii) the implementation of a glycosaminoglycan agarose diaminopropane electrophoresis system to analyse the polysaccharidic fraction of the ECM; and (iii) the development of a device that allows the easy observation of invasive behaviour, and proliferation ability associated with biofilm formation along time. The work used Saccharomyces cerevisiae strains and occasionally also Candida albicans’. The adaptation of an ECM extraction protocol was done to allow the detection and quantification of metabolites by HPLC. These were analysed along the development of biofilm-like mats and in an ECM cell-free environment along time. Results suggest that the ECM harbours, as expected, metabolites that belong to the main cellular metabolic backbone as ethanol and glycerol, as well as the weak acids associated with TCA cycle and other pathways. The way is open for the detailed study of the composition of the ECM as a product of both cell metabolism and the many enzymes present in the ECM. Furthermore, the separation of the yeast ECM glycosaminoglycans by electrophoresis was successfully achieved. For that purpose, a tank was built, and a protocol was implemented allowing the reproduction of previously published results. Finally, a device was designed and built that allows the study of the cells’ invasive behaviour and the proliferation capacity associated with biofilm formation. It enables the assessment of differentiation/filamentation along time, including the estimation of the velocity at which the hyphae grow.Lucas, CândidaUniversidade do MinhoSilva, Coralie da2021-04-142021-04-14T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/80249eng202990710info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-12-09T01:21:00Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/80249Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:45:05.953011Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Development and implementation of laboratory methodologies to study microbial multicellular communities
Desenvolvimento e implementação de metodologias laboratoriais para o estudo das comunidades multicelulares microbianas
title Development and implementation of laboratory methodologies to study microbial multicellular communities
spellingShingle Development and implementation of laboratory methodologies to study microbial multicellular communities
Silva, Coralie da
Biofilme
Dispositivo
Eletroforese de GAGs
HPLC
MEC
Biofilm
Device
ECM
GAG-electrophoresis
Ciências Naturais::Ciências Biológicas
title_short Development and implementation of laboratory methodologies to study microbial multicellular communities
title_full Development and implementation of laboratory methodologies to study microbial multicellular communities
title_fullStr Development and implementation of laboratory methodologies to study microbial multicellular communities
title_full_unstemmed Development and implementation of laboratory methodologies to study microbial multicellular communities
title_sort Development and implementation of laboratory methodologies to study microbial multicellular communities
author Silva, Coralie da
author_facet Silva, Coralie da
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Lucas, Cândida
Universidade do Minho
dc.contributor.author.fl_str_mv Silva, Coralie da
dc.subject.por.fl_str_mv Biofilme
Dispositivo
Eletroforese de GAGs
HPLC
MEC
Biofilm
Device
ECM
GAG-electrophoresis
Ciências Naturais::Ciências Biológicas
topic Biofilme
Dispositivo
Eletroforese de GAGs
HPLC
MEC
Biofilm
Device
ECM
GAG-electrophoresis
Ciências Naturais::Ciências Biológicas
description Dissertação de mestrado em Genética Molecular
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-04-14
2021-04-14T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1822/80249
url https://hdl.handle.net/1822/80249
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv 202990710
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799133014109716480

Registros relacionados