Caracterização taxonômica e funcional de linhagens bacterianas isoladas a partir do uso do sobrenadante de Paenibacillus elgii como mecanismo de seleção
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| Data de Publicação: | 2023 |
| Tipo de documento: | Tese |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Repositório Institucional da UnB |
| Texto Completo: | http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/47484 |
Resumo: | Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2023. |
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Caracterização taxonômica e funcional de linhagens bacterianas isoladas a partir do uso do sobrenadante de Paenibacillus elgii como mecanismo de seleçãoTaxonomiaSobrenadanteBactérias - populaçõesAtividade antibacterianaTese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2023.Neste estudo, avaliou-se a prospecção de linhagens bacterianas com potencial para a produção de compostos antimicrobianos a partir do enriquecimento de meios de cultura com o sobrenadante de Paenibacillus elgii, que é abundante em peptídeos antimicrobianos e outras moléculas sinal. Amostras de solo foram inoculadas nesses meios a fim de selecionar apenas linhagens bacterianas resistentes àquele sobrenadante e, por isso, com potencial para a produção de compostos similares. A busca por estratégias direcionadas à obtenção de linhagens com potencial biotecnológico se fazem necessárias devido as limitações das técnicas clássicas de cultivo em prospectar novas espécies produtoras de antimicrobianos. Sabe-se também que o repertório de compostos bioativos estabelecidos para os microorganismos já conhecidos ainda não foram totalmente desvendados. Há ainda a preocupação com a resistência a antibióticos desenvolvida por algumas bactérias, fato que tem sido uma ameaça crescente ao tratamento eficaz de infecções causadas por esses micro-organismos. Por isso, há uma demanda para descoberta de novos antibacterianos que substituam aqueles que se tornaram ineficazes. O desenvolvimento de antimicrobianos exige uma série de etapas, onde a primeira é a descoberta e caracterização de produtores potenciais. As linhagens bacterianas obtidas através desse protocolo foram avaliadas quanto a sua atividade antibacteriana contra Escherichia coli, Bacillus subtilis e Pseudomonas aeruginosa e foram previamente identificadas por sequenciamento do tipo Sanger do gene marcador molecular rRNA 16S. Todas as linhagens apresentaram atividade antibacteriana para B.subitilis e E. coli e apenas duas delas para P. aeruginosa. A análise do gene rRNA 16S mostrou que as linhagens selecionadas pertencem a gêneros já conhecidos por seu potencial biotecnológico, são eles: Paenibacillus, Pseudomonas, Enterobacter, Kitasatospora, Sphingomonas, Xanthobacter, Burkholderia e Methylobacterium. As linhagens bacterianas isoladas e com atividade antibacteriana contra P. aeruginosa foram denominadas linhagem K002 e linhagem K003 e tiveram seus genótipos e fenótipos caracterizados. Seus genomas foram sequenciados nas plataformas Illumina e Oxford Nanopore Technologies. A classificação taxonômica baseada em genomas mostrou que a espécie mais próxima da linhagem K002 é Kitasatospora xanthocidica (dDDH 32,8- 37,8% e ANI 86,86%) indicando que pode se tratar de uma nova espécie. A linhagem K003 foi confirmada como uma Methylobacterium radiotolerans (dDDH 90,3-94% e ANI 97,51%). A anotação funcional dos genomas indicou a presença de sessenta clusters gênicos biossintéticos relacionados ao metabolismo secundário para a linhagem K002 e dez para a linhagem K003. A maioria deles pode ser relacionada com o potencial antimicrobiano das linhagens. A presença de determinados clusters gênicos biossintéticos em comum com P.elgii pode indicar a produção de compostos semelhantes entre ele e as linhagens K002 e K003 selecionadas a partir de seu sobrenandante. A metodologia descrita neste trabalho permitiu o isolamento de linhagens de gêneros distintos de bactérias. Os resultados mostram que as linhagens K002 e K003 abrigam vários genes responsáveis pela produção biossintética de metabólitos secundários confirmando seu potencial como uma valiosa fonte de compostos bioativos. Assim, este estudo mostrou a eficiência do uso do sobrenadante de P. elgii em selecionar micro-organismos com potencial para aplicação biotecnológica. Além disso, o fato da linhagem K002 se tratar de uma espécie ainda não descrita pode indicar que a metodologia favorece o isolamento de novas espécies bacterianas.This study evaluated the prospection of bacterial strains with potential for the production of antimicrobial compounds from the enrichment of culture media with the supernatant of Paenibacillus elgii, which is abundant in antimicrobial peptides and other signal molecules. Soil samples were inoculated in these media in order to select only bacterial strains resistant to that supernatant and, therefore, with potential for the production of similar compounds. The search for strategies aimed at obtaining strains with biotechnological potential is necessary due to the limitations of classic cultivation techniques in prospecting new species that produce antimicrobials. It is also known that the repertoire of bioactive compounds established for known microorganisms has not yet been fully unveiled. There is also concern that antibiotic resistance developed by some bacteria, a fact that has been a growing threat to the effective treatment of infections caused by these microorganisms. Therefore, there is a demand for the discovery of new antibacterials to replace those that have become ineffective. The development of antimicrobials requires a series of steps, the first of which is the discovery and characterization of potential producers. The bacterial strains obtained through this protocol were evaluated for their antibacterial activity against Escherichia coli, Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa and were previously identified by Sanger sequencing of the 16S rRNA molecular marker gene. All strains showed antibacterial activity for B. subtilis and E. coli and only two of them for P. aeruginosa. Analysis of the 16S rRNA gene showed that the selected strains belong to genera already known for their biotechnological potential. They are: Paenibacillus, Pseudomonas, Enterobacter, Kitasatospora, Sphingomonas, Xanthobacter, Burkholderia and Methylobacterium. Bacterial strains isolated and with antibacterial activity against P. aeruginosa were named K002 strain and K003 strain and had their genotypes and phenotypes characterized. Their genomes were sequenced on the Illumina and Oxford Nanopore Technologies platforms. The taxonomic classification based on genomes showed that the species closest to the K002 strain is Kitasatospora xanthocidica (dDDH 32.8-37.8% and ANI 86.86%) indicating that it may be a new species. The K003 strain was confirmed to be a Methylobacterium radiotolerans (dDDH 90.3-94% and ANI 97.51%). The functional annotation of the genomes indicated the presence of sixty biosynthetic gene clusters related to secondary metabolism for the K002 strain and ten for the K003 strain. Most of them can be related to the antimicrobial potential of the strains. The presence of certain biosynthetic gene clusters in common with P.elgii may indicate the production of similar compounds between it and the K002 and K003 strains selected from its supernatant. The methodology described in this work allowed the isolation of distinct bacterial genera. The results show that K002 and K003 strains harbor several genes responsible for the biosynthetic production of secondary metabolites confirming their potential as a valuable source of bioactive compounds. Thus, this study showed the efficiency of using P. elgii supernatant in selecting microorganisms with potential for biotechnological application. Furthermore, the fact that the K002 strain is a species not yet described may indicate that the methodology favors the isolation of new bacterial species.Instituto de Ciências Biológicas (IB)Departamento de Biologia Celular (IB CEL)Programa de Pós-Graduação em Biologia MolecularKruger, Ricardo HenriqueFerreira, Isabel Cristina Cunha2024-01-24T18:21:00Z2024-01-24T18:21:00Z2024-01-242023-09-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfFERREIRA, Isabel Cristina Cunha. Caracterização taxonômica e funcional de linhagens bacterianas isoladas a partir do uso do sobrenadante de Paenibacillus elgii como mecanismo de seleção. 2023. 221 f., il. Tese (Doutorado em Biologia Molecular) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/47484A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-01-24T18:21:00Zoai:repositorio.unb.br:10482/47484Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-01-24T18:21Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false |
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