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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Potencial de bactérias da Antártica para produção de enzimas de interesse biotecnológico : Potential of Antarctic bacteria for the production of enzymes of biotechnological interest
Title Alternative: Potential of Antarctic bacteria for the production of enzymes of biotechnological interest
Author: Santa Cruz Vásquez, Yesenia Melissa, 1989-
Advisor: Oliveira, Valeria Maia de, 1966-
Abstract: Resumo: O continente Antártico alberga regiões heterogêneas, principalmente temperaturas baixas, alta incidência de radiação UV e déficit hídrico. Portanto, os micro-organismos que sobrevivem e se desenvolvem nesse ambiente possivelmente apresentam uma versatilidade metabólica de grande interesse biotecnológico, incluindo a produção de uma gama de enzimas (esterases, lipases e quitinases, entre outras) adaptadas ao frio. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi selecionar bactérias isoladas de amostras marinhas e terrestres da Antártica para produção de esterase, lipase e quitinase, com posterior ênfase na quantificação e otimização da produção de quitinase. Para isto, foi utilizado um acervo de 560 bactérias previamente isoladas a partir de amostras diversas do Continente Antártico. O maior número de isolados positivos foi para esterase (n = 186, 33,21%), seguido de lipase (n = 109, 19,46%) e quitinase (n = 73, 13,03%). Das bactérias produtoras de quitinases, 20 foram confirmadas em ensaio individual a 5 e 15 °C até 326 h de incubação e foram identificadas por análise filogenética do gene RNAr 16S como Arthrobacter psychrochitiniphilus (n = 18), Arthrobacter cryoconiti (n = 1) e Curtobacterium luteum (n = 1), todas pertencentes ao filo Actinobacteria. Três isolados produtores de quitinases (492, 458 e 441) foram selecionados para os ensaios posteriores de curva de crescimento e quantificação de proteínas totais (BCA) e da atividade enzimática através dos métodos de ácido 3,5-dinitrosalicílico (DNS) e do reagente quitina azul da Sigma. O melhor isolado foi A. psychrochitiniphilus 492, apresentando 10,35 U/mL de quitinase e 28,80 U/mL de açúcares redutores (N-acetilglucosamina) em 80 horas de incubação. Também foi verificado o efeito da temperatura no crescimento dos isolados selecionados, sendo que A. psychrochitiniphilus 492 e A. psychrochitiniphilus 441 foram identificados como psicrófilos e Curtobacterium luteum 458 como mesófilo psicrotolerante. A. psychrochitiniphilus 492 foi então selecionada para a etapa seguinte de otimização da produção de quitinase utilizando o planejamento experimental de Placket-Burman (PB), no qual foi avaliado o efeito de nove variáveis independentes, seguido por um segundo planejamento PB, um fatorial fracionado 25-1, e por fim um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). Os resultados obtidos permitiram estabelecer o pH e a temperatura ótima e um aumento de 7,7 vezes na produção de quitinase. Estes resultados confirmaram o ambiente Antártico como um arsenal de grande valor para produção de enzimas com diferentes possibilidades de aplicações biotecnológicas e industriais, reforçando assim a importância de pesquisas neste continente poliextremo e o conhecimento de seus recursos microbianos

Abstract: The Antarctic continent hosts heterogeneous regions, mainly low temperatures, high incidence of UV radiation and water deficit. In this sense, microorganisms that survive and develop in this environment possibly harbor a metabolic versatility of great biotechnological interest, including the production of a range of enzymes (esterases, lipases and chitinases, among others) adapted to cold. In this context, the objective of the present work was to select bacteria isolated from marine and terrestrial samples of Antarctica for the production of esterase, lipase and chitinase, with further emphasis on the quantification and optimization of chitinase production. For this, a collection of 560 bacteria previously isolated from diverse samples of the Antarctic continent was surveyed. The highest number of positive isolates was for esterase (n = 186, 33.21%), followed by lipase (n = 109, 19.46%) and chitinase (n = 73, 13.03%). Twenty bacteria were confirmed as chitinase-producing strains in individual tests at 5 and 15 °C up to 326 h incubation and were identified based on phylogenetic analysis of the 16S rRNA gene as Arthrobacter psychrochitiniphilus (n = 18 ), Arthrobacter cryoconiti (n = 1) and Curtobacterium luteum (n = 1), all belonging to the phylum Actinobacteria. Three chitinase-producing isolates (492, 458 and 441) were selected for further growth curve assay and quantification of total proteins (kit BCA) and enzymatic activity using 3, 5-dinitrosalicylic acid (DNS) and the method using Sigma's chitin blue reagent. The best isolate was A. psychrochitiniphilus 492, which showed 10.35 U/mL of chitinase and 28.80 U/mL of reducing sugars (N-acetylglucosamine) in 80 hours of incubation. Analysis of the effect of temperature on the growth of the selected isolates showed that A. psychrochitiniphilus 492 and A. psychrochitiniphilus 441 are psychrophilic and Curtobacterium luteum 458 is a psychrotolerant mesophile. A. psychrochitiniphilus 492 was then selected for further optimization of chitinase production using the Placket-Burman (PB) experimental design, in which the effect of nine independent variables was evaluated, followed by a second planning PB, a fractionated factorial 25-1, and finally a Central Composite Rotatable Desing (DCCR). The results obtained allowed to establish the optimum pH and temperature and a 7.7 -fold in the chitinase production. Results gathered in this study confirmed the Antarctic environment as an arsenal of great value for the production of enzymes with different possibilities of biotechnological and industrial applications, thus reinforcing the importance of research in such polyextreme continent and the knowledge of its microbial resources
Subject: Esterases
Quitinase
Bactérias psicrofílicas
Ambientes extremos
Bioprospecção
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: SANTA CRUZ VÁSQUEZ, Yesenia Melissa. Potencial de bactérias da Antártica para produção de enzimas de interesse biotecnológico: Potential of Antarctic bacteria for the production of enzymes of biotechnological interest. 2017. 1 recurso online (117 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP.
Date Issue: 2017
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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