Serratia marcescens resistente ao manganês e estratégias para biorremediação de ambientes contaminados.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Queiroz, Pollyana Santos
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFOP
Texto Completo: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10802
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa de Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Serratia marcescens resistente ao manganês e estratégias para biorremediação de ambientes contaminados.Serratia marcescensManganês - remoçãoProteômicaPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa de Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.O manganês (II) solúvel que tem sido associado a uma crescente contaminação de corpos aquáticos e problemas de saúde humana devido à sua toxicidade. Na busca por estratégias ecologicamente adequadas para a sua remoção, podemos destacar os isolados de Serratia marcescens, que teve seu o potencial demonstrado na remoção de altas concentrações desse metal. Como forma de melhorar a eficiência de remoção de Mn (II) dessa espécie, um meio de cultura rico em nutrientes (meio NB) suplementado com Mn (II) foi comparado com um meio pobre em nutrientes (meio K) para avaliar a sua influência no processo de remoção por duas diferentes cepas, uma não pigmentada (CL11) e outra pigmentada (LG1) que ainda não tinha sido estudada. Uma vez que um meio rico pode favorecer um maior crescimento bacteriano, uma maior remoção de Mn (II) pode ocorrer. No meio NB, a cepa LG1 e a cepa CL11 exibiram um melhor crescimento e maior tolerância ao Mn (II) (0-2000 mg L − 1). Além disso, uma melhor remoção de Mn (II) (64,25%) e o aumento da formação de óxidos de Mn foram observados neste meio, especialmente para o isolado LG1. A análise de EELS revelou Mn no interior da célula de LG1 e a análise de EDX revelou Mn fora da célula de CL11, indicando que as duas cepas removem Mn (II) através de mecanismos distintos. A bioxidação de Mn pelo isolado CL11 parece envolver mecanismos indiretos que alteram o pH do meio, enquanto o isolado LG1 parece usar um mecanismo direto para a biooxidação mediada por componentes celulares, como proteínas intracelulares. É a primeira vez que o alto potencial do meio NB para remoção de Mn é demonstrado. Este meio influenciou em uma melhor remoção de Mn e na formação de óxidos, especialmente no caso do isolado LG1 pigmentado. Como a cepa LG1 apresentou um potencial diferenciado na bio-oxidação de Mn (II), o seu foi proteoma foi analisado na ausência e presença de Mn (II) através da abordagem shotgun, para obter informações sobre como as bactérias respondem a esse metal e identificar as proteínas envolvidas na sua oxidação. A cepa LG1, que cresceu igualmente bem nas duas condições, expressou um conjunto de proteínas relacionadas aos processos celulares vitais para a sobrevivência, bem como proteínas envolvidas na adaptação e tolerância ao Mn (II). A multicobre oxidase CueO foi identificada, indicando sua provável participação na bioxidação de Mn (II), no entanto, sua expressão não foi modulada pela presença desse metal. Um conjunto de proteínas relacionadas aos processos celulares e metabólicos vitais para as células foram reguladas negativamente na presença de Mn (II), enquanto as proteínas relacionadas à membrana celular envolvidas na manutenção da integridade celular e sobrevivência sob estresse foram upreguladas sob essa condição. Este estudo permitiu obter o primeiro proteoma total dessa espécie nas condições de ausência de presença de Mn (II). O pigmento prodigiosina sintetizado pela cepa LG1 foi caracterizado e foi possível observar o efeito de elevadas concentrações de Mn (II) na sua produção e o seu efeito protetor para a cepa nessas condições. Entretanto é necessário estudar a relação direta da prodigiosina com a remoção de Mn (II). Em conjuntos, estes resultados demonstram o potencial biotecnológico de isolados de S. marcescens na biorremediação de Mn (II) e sugerimos a sua utilização juntamente com o meio NB em grandes biorreatores contínuos para o tratamento de efluentes contaminados com Mn. Além disso, a lista de proteínas expressas identificadas pela análise proteômica pode ser usada como uma ferramenta em experimentos futuros para validar esses achados.Soluble manganese (II) has been associated with increasing contamination of aquatic bodies and human health problems due to its toxicity. In the search for ecologically adequate strategies for their removal, we can highlight the isolates of Serratia marcescens, which had its potential demonstrated in the removal of high concentrations of this metal. As a way of improving the Mn (II) removal efficiency of this species, a nutrient rich medium (NB medium) supplemented with Mn (II) was compared with a medium low in nutrients (K medium) to evaluate its influence in the process of removal by two different strains, one non-pigmented (CL11) and one pigmented (LG1) which had not yet been studied. Since a rich medium may favor increased bacterial growth, further removal of Mn (II) may occur. In the NB medium, LG1 strain and CL11 strain exhibited better growth and greater tolerance to Mn (II) (0-2000 mg L - 1). In addition, better removal of Mn (II) (64.25%) and increased Mn oxide formation were observed in this medium, especially for LG1 strain. EELS analysis revealed Mn within the LG1 cell and EDX analysis revealed Mn outside the CL11 cell, indicating that the two strains remove Mn (II) through distinct mechanisms. The Mn bioxidation by the CL11 strain seems to involve indirect mechanisms that alter the pH of the medium, while the LG1 strain seems to use a direct mechanism for biooxidation mediated by cellular components, such as intracellular proteins. It is the first time that the high potential of the NB medium for removal of Mn is demonstrated. This medium influenced in better removal of Mn and in the formation of oxides, especially in the case of the pigmented LG1 strain. As the great potential of the LG1 strain in the Mn (II) biooxidation was evident, its proteome was analyzed in the absence and presence of Mn (II) through the shotgun approach, for get information on how the bacteria respond to this metal and identify the proteins involved in its oxidation. The LG1 strain, which grew equally well under both conditions, expressed a set of proteins related to cellular processes vital for survival, as well as proteins involved in adaptation and tolerance to Mn (II). The multi-oxidase CueO was identified, indicating its probable participation in the Mn (II) biooxidation; however, its expression was not modulated by the presence of Mn (II). A set of proteins related to cellular and metabolic processes vital to cells were down-regulated in the presence of Mn (II), while cell membrane-related proteins involved in maintaining cell integrity and survival under stress were upregulated under this condition. This study allowed to obtain the first total proteome of this species in the conditions of absence of presence of Mn (II). The prodigiosin pigment synthesized by LG1 strain was characterized and it was possible to observe the effect of high concentrations of Mn (II) on its production and its protective effect for the strain under these conditions. However, it is necessary to study the direct relation of prodigiosin with the Mn (II) removal. In conclusion, these results demonstrate the biotechnological potential of S. marcescens isolates in the Mn (II) bioremediation and we suggest their use together with the NB medium in large continuous bioreactors for the treatment of contaminated Mn effluents. In addition, the list of expressed proteins identified by proteomic analysis can be used as a tool in future experiments to validate these findingsCota, Renata Guerra de SáGóes Neto, AristótelesCota, Renata Guerra de SáBabá, Élio HideoAndrade, Milton Hércules Guerra deQueiroz, Pollyana Santos2019-03-18T15:47:30Z2019-03-18T15:47:30Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfQUEIROZ, Pollyana Santos. Serratia marcescens resistente ao manganês e estratégias para biorremediação de ambientes contaminados. 2018. 97 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10802Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 11/03/2019 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOP2019-03-18T15:47:30Zoai:repositorio.ufop.br:123456789/10802Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332019-03-18T15:47:30Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false
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