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Prospection of biosurfactant from mangrove macrobiota

By Daniela Ferreira Domingos

Abstract

O manguezal é um ambiente rico em diversidade microbiana, entretanto existem poucos estudos sobre esse tema no Brasil, tornando imperativo o conhecimento e a exploração de novos micro-organismos e seus metabólitos neste ecossistema. A prospecção da diversidade microbiana em ambientes pouco explorados, como os manguezais, potencializa as chances de sucesso na busca por novas moléculas bioativas, contribuindo para o desenvolvimento econômico e ambiental mais sustentável. Entretanto, sabemos que embora as técnicas de cultivo tenham sido aprimoradas e tenham permitido a recuperação in vitro de um número crescente de micro-organismos ainda não cultivados, nosso conhecimento sobre sua ecologia permanece insuficiente para cultivar a maioria deles. Neste contexto, as bibliotecas metagenômicas surgem como uma ferramenta poderosa para acessar de maneira mais abrangente a diversidade microbiana total em um dado ambiente, permitindo a análise e exploração de genes funcionais de membros da microbiota, principalmente de micro-organismos não-cultivados, e a descoberta de novos compostos bioativos. O objetivo geral desse trabalho foi a prospecção de biossurfactantes a partir de microbiota de manguezal utilizando uma abordagem polifásica. Para a abordagem independente-de-cultivo, foi construída uma biblioteca metagenômica de alto peso molecular a partir de sedimento de manguezal contaminado com petróleo. Os clones obtidos foram submetidos à triagem funcional e molecular para compostos com atividade biossurfactante. Três clones potencialmente produtores foram selecionados e submetidos ao sequenciamento fosmidial para a caracterização gênica dos insertos. Embora os clones apresentassem uma redução na tensão superficial, não foram identificados genes que pudessem estar envolvidos na síntese de algum biossurfactante. Os resultados obtidos revelaram que o uso da metagenômica funcional para a exploração metabólica de uma comunidade microbiana pode oferecer grandes limitações quando se trata de prospecção de biossurfactantes, cujos operons são muitas vezes maiores que 30-40 kb e podem conter elementos de regulação esparsos no genoma da bactéria selvagem. Na abordagem dependente-de-cultivo, foram selecionadas duas linhagens produtoras de biossurfactantes, Bacillus safensis CCMA-560 e Gordonia sp. CCMA-559, isoladas e testadas em estudo prévio. Através de planejamento experimental do tipo Plackett-Burman e Delineamento Composto Central Rotacional foi otimizada a produção do biossurfactante por essas linhagens. A pumolicidina produzida pelo B. safensis CCMA-560 foi caracterizada quimicamente, bem como a via metabólica responsável por sua produção. Este foi o primeiro trabalho a reportar a análise fisiológica, genética e química da produção de biossurfactante por representantes da espécie B. safensis.Mangrove is an environment rich in microbial diversity, but little has been reported about it in Brazil, making the knowledge and exploitation of new microorganisms in mangroves an imperative issue. The prospection of microbial diversity in underexplored environments, such as mangroves, increses possibility of success in looking for new bioactive molecules, contributing to a more sustentable economy and environment. Although the cultivation techniques have been improved, allowing an increased number of yet uncultivated microorganisms to be able recuperated in vitro, our knowledge about their ecology is still insufficient to cultivate the majority of them. Therefore, the metagenomic library have emerged as a powerful tool to more widely access the overall microbial diversity in an environment, enabling the functional analyses of genes and the discovery of new bioactive compounds, mainly uncultured-microorganisms. The aim of the current work was the prospection of biosurfactant from mangrove microbiota through a polifasica approach. For the independent-cultivation approach, a metagenomic library of high molecular weight was constructed from mangrove sediment contaminated with oil. The clones were subjected to functional and molecular screening to identify biosurfactant activity. Three clones with the potential to procuce biosurfactant were selected, and the fosmid sequencing for genetic chatacterization of the insert was carried out. Although the clones showed the ability to reduce the surface tension, genes that may involved in biosurfactant synthesis were not identified. The results showed that using the functional metagenomic to explore metabolic pathways of microbial communities can have great limitation when in the prospection of biosurctants when the operon are larger then 30-40 kb and the genome of wild bacteria contains sparse regulation elements. For the dependent-cultivation approach, two strains that produce biosurfactant were selected: Bacillus safensis CCMA-560 and Gordonia sp. CCMA-559. They were isolated and tested in previous study. The biosurfactant production was opmized through the Placktt-Burman design and the Central Composite Design. The pumilacidin produced by B. safensis CCMA-560 was chemically characterized, and the metabolic pathway that is responsible for its production was genetically characterized. This work was the first report the physiologic, genetic, and chemical analysis on the biosurfactant production by the B. safensis strain

Topics: Biossurfactantes, Metagenômica, Bacillus safensis, Gordonia (Bactéria), Biosurfactants, Metagenomics, Bacillus safensis, Gordonia (Bacteria)
Publisher: Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia
Year: 2014
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_UNICAMP:oai:unicamp.br:000941365
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