Caracterização genômica e da capacidade de degradar componentes de petróleo de uma linhagem de Burkholderia gladioli isolada do Lago de Coari (Coari-Amazonas)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lopes, Eraldo Ferreira
Data de Publicação: 2019
Outros Autores: lattes.cnpq.br/6930455870278860
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAM
Texto Completo: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/7014
Resumo: O petróleo é a principal força motriz da indústria e dos transportes, é um líquido escuro, de composição variável, e rico em hidrocarbonetos. Uma amostra de petróleo pode conter mais de vinte mil substâncias diferentes, parte delas tóxicas aos organismos e ao meio ambiente, além de recalcitrantes. A necessidade industrial faz com que os países explorem regiões ricas em biodiversidade, expondo os ambientes aos riscos envolvidos durante a extração e o transporte para refino, do óleo bruto. Tecnologias que reduzam impactos ambientais por derramamento de petróleo a baixo custo e ambientalmente amigáveis são fundamentais. A Província Petrolífera de Urucu é o maior sítio terrestre de extração de petróleo no Brasil, pertencente à macrorregião de Coari, Amazonas. O objetivo deste trabalho foi investigar se a resistência ao petróleo de Urucu pela linhagem de Burkholderia gladioli Coa14, isolada do Lago de Coari, pode ser um indicativo de seu potencial para utilização em biorremediação. Para isto, foram realizadas análises químicas, genômicas, de genômica funcional e de genômica comparativa. Inicialmente, para testar a ação da bactéria sobre o petróleo, foi realizado um experimento onde a linhagem foi inoculada em Erlenmeyers contendo meio Bushnell-Hass e petróleo à 5% (V/V) como fonte de carbono e energia, num volume final de 100 mL. Os mesmos foram mantidos em shaker à 150 RPM e 37o C por 21 dias. Ao final do período, os meios foram centrifugados para retirada das células e extração do óleo resultante. A extração do óleo do meio de cultura foi realizada com hexano e as fases orgânicas diretamente analisadas por GC-MS (modo SIM) para monitoramento seletivo dos n-alcanos. Como controle foram utilizados frascos e procedimentos nas mesmas condições, sem o inóculo. A perda por manipulação foi estimada extraindo-se o petróleo de frascos na condição dos controles, no tempo zero. A avaliação do crescimento foi estimada medindo-se a densidade óptica de células obtidas a partir de 10 mL do meio e ressuspensas em NaCl a 0,85%. Em seguida, foi realizado o sequenciamento Illumina e a montagem do genoma até o nível de draf. A montagem foi seguida da anotação e investigação dos genes presentes relacionados com a degradação de óleo bruto, assim como a reconstrução das vias metabólicas que possam ser utilizadas pelo microrganismo para este fim. Como análise final, foram realizadas comparações entre o genoma da espécie em questão com outros da mesma espécie, assim como genomas de bactérias de espécies diferentes relacionadas à biorremediação de petróleo e derivados, depositados publicamente no NCBI. A linhagem reduziu em 48% o volume de n-alcanos, enquanto sua densidade óptica aumentou de 1,0 a 2,2 em 21 dias, indicando possibilidade para utilização da mesma em estratégias de biorremediação. A mesma é resistente a três antibióticos do grupo das cefalosporinas e suscetível a outros nove relacionados a testes para bactérias Gram Negativas. O sequenciamento revelou um genoma com tamanho de 8,4 Mb e diversos genes / vias relacionados à degradação do petróleo. As análises comparativas revelaram semelhança em termos de genes para início da degradação de substâncias recalcitrantes em relação à bactérias da mesma espécie e superioridade em relação a outras reconhecidamente biorremediadoras.
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A Província Petrolífera de Urucu é o maior sítio terrestre de extração de petróleo no Brasil, pertencente à macrorregião de Coari, Amazonas. O objetivo deste trabalho foi investigar se a resistência ao petróleo de Urucu pela linhagem de Burkholderia gladioli Coa14, isolada do Lago de Coari, pode ser um indicativo de seu potencial para utilização em biorremediação. Para isto, foram realizadas análises químicas, genômicas, de genômica funcional e de genômica comparativa. Inicialmente, para testar a ação da bactéria sobre o petróleo, foi realizado um experimento onde a linhagem foi inoculada em Erlenmeyers contendo meio Bushnell-Hass e petróleo à 5% (V/V) como fonte de carbono e energia, num volume final de 100 mL. Os mesmos foram mantidos em shaker à 150 RPM e 37o C por 21 dias. Ao final do período, os meios foram centrifugados para retirada das células e extração do óleo resultante. A extração do óleo do meio de cultura foi realizada com hexano e as fases orgânicas diretamente analisadas por GC-MS (modo SIM) para monitoramento seletivo dos n-alcanos. Como controle foram utilizados frascos e procedimentos nas mesmas condições, sem o inóculo. A perda por manipulação foi estimada extraindo-se o petróleo de frascos na condição dos controles, no tempo zero. A avaliação do crescimento foi estimada medindo-se a densidade óptica de células obtidas a partir de 10 mL do meio e ressuspensas em NaCl a 0,85%. Em seguida, foi realizado o sequenciamento Illumina e a montagem do genoma até o nível de draf. A montagem foi seguida da anotação e investigação dos genes presentes relacionados com a degradação de óleo bruto, assim como a reconstrução das vias metabólicas que possam ser utilizadas pelo microrganismo para este fim. Como análise final, foram realizadas comparações entre o genoma da espécie em questão com outros da mesma espécie, assim como genomas de bactérias de espécies diferentes relacionadas à biorremediação de petróleo e derivados, depositados publicamente no NCBI. A linhagem reduziu em 48% o volume de n-alcanos, enquanto sua densidade óptica aumentou de 1,0 a 2,2 em 21 dias, indicando possibilidade para utilização da mesma em estratégias de biorremediação. A mesma é resistente a três antibióticos do grupo das cefalosporinas e suscetível a outros nove relacionados a testes para bactérias Gram Negativas. O sequenciamento revelou um genoma com tamanho de 8,4 Mb e diversos genes / vias relacionados à degradação do petróleo. As análises comparativas revelaram semelhança em termos de genes para início da degradação de substâncias recalcitrantes em relação à bactérias da mesma espécie e superioridade em relação a outras reconhecidamente biorremediadoras.The petroleum is the main motor force that drives industry and transportation, it is a dark liquid, with variable composition and rich in hydrocarbons. A sample of oil can contain more than twenty thousand different substances, some of them toxic to organisms, to the environment and recalcitrant. The industrial necessity forces the countries to explore regions with hight biodiversity, exposing the environments to the risks involved during the extraction and transport to refine the crude oil. Thus, low-cost and environmentally-friendly technologies wich can reduce the petroleum spill impacts are critical. The Petroleum Province of Urucu is the largest terrestrial site of oil extraction in Brazil, belonging to the macro region of Coari, Amazonas. The objective of this work was to investigate whether the resistance to Urucu oil from the Burkholderia gladioli Coa14 strain isolated from Lake Coari may be indicative of its potential for use in bioremediation. For this, chemical analyzes, genomics, functional genomics and comparative genomics were performed. Initially, to test the action of the bacterium on the oil, an experiment was carried out where the lineage was inoculated in Erlenmeyers containing Bushell-Hass medium and 5% (V/V) petroleum as carbon and energy source, in a final volume of 100 ml. They were kept in shaker at 150 RPM and 37o C for 21 days. At the end of the period, the media were centrifuged for removal of the cells and extraction of the resulting oil. This was performed with hexane and the organic phases directly analyzed by GC-MS (SIM mode) for selective monitoring of n-alkanes. As control, flasks and procedures were used in the same conditions, without the inoculum. The loss by manipulation was estimated by extracting the oil from flasks in the condition of the controls at zero time. Growth assessment was estimated by measuring the optical density of cells obtained from 10 mL of the medium and resuspended in 0.85% NaCl. Then, Illumina sequencing and assembly of the genome to the draf level was performed. The assembly was followed by the annotation and investigation of the genes present related to the degradation of crude oil, as well as the reconstruction of the metabolic pathways that can be used by the microorganism for this purpose. As a final analysis, comparisons were made between the genome of the species in question with others of the same species, as well as genomes of bacteria of different species related to oil bioremediation and derivatives deposited publicly in NCBI. The strain reduced the volume of n-alkanes by 48% while its optical density increased from 1.0 to 2.2 in 21 days, indicating the possibility of using it in bioremediation strategies. It is resistant to three antibiotics in the cephalosporin group and susceptible to nine other related tests for Gram Negative bacteria. Sequencing revealed a genome of 8.4 Mb in size and several genes / pathways related to petroleum degradation. Comparative analyzes revealed similarity in genes for the initiation of the recalcitrant substances degradation regarding to bacteria of the same species and superiority in relation to other known bioremediators.FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do AmazonasSem dificuldades.Universidade Federal do AmazonasInstituto de Ciências BiológicasBrasilUFAMPrograma de Pós-Graduação em BiotecnologiaAstolfi Filho, Spartacohttp://lattes.cnpq.br/2699190136695057Saito, Danielhttp://lattes.cnpq.br/9653041674065765Oliveira, Tereza Cristina Souza dehttp://lattes.cnpq.br/6273580270881135Mota, Adolfo José dahttp://lattes.cnpq.br/2931501267284226Lopes, Eraldo Ferreiralattes.cnpq.br/69304558702788602019-03-12T12:50:23Z2019-02-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfLOPES, Eraldo Ferreira. Caracterização genômica e da capacidade de degradar componentes de petróleo de uma linhagem de Burkholderia gladioli isolada do Lago de Coari (Coari-Amazonas). 2019. 115 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2019.https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/7014porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAMinstname:Universidade Federal do Amazonas (UFAM)instacron:UFAM2019-03-13T05:03:52Zoai:https://tede.ufam.edu.br/handle/:tede/7014Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://200.129.163.131:8080/PUBhttp://200.129.163.131:8080/oai/requestddbc@ufam.edu.br||ddbc@ufam.edu.bropendoar:65922019-03-13T05:03:52Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAM - Universidade Federal do Amazonas (UFAM)false
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