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Type: DISSERTAÇÃO
Degree Level: Mestrado
Title: Análise dos efeitos da privação de nitrogênio na microalga Neochloris oleoabundans, visando a produção de cadeias carbônicas lipídicas
Title Alternative: Analysis of Neochloris oleoabundans under nitrogen starvation, aiming the production of lipid carbono chains
Author: Curado, Raíssa Estrela, 1986-
Advisor: Pereira, Gonçalo Amarante Guimarães, 1964-
Abstract: Resumo: A necessidade do desenvolvimento de alternativas energéticas renováveis, limpas e de baixo custo, capazes de substituir o "petrodiesel" sem impactar a produção de alimentos, é a principal motivação para o desenvolvimento do projeto. Entre as alternativas, o cultivo de microalgas tem sido recorrentemente relatado como muito promissor. Microalgas são espécies unicelulares fotossintetizantes capazes de acumular lipídeos naturalmente. Entretanto, ainda não há cepas desenvolvidas para o uso industrial, havendo diversas barreiras tecnológicas a serem vencidas, como os altos custos de implantação e a dificuldade de encontrar organismos que aliem velocidade de crescimento e boa produtividade lipídica. Para o desenvolvimento do projeto selecionamos a espécie de microalga Neochloris oleoabundans devido à sua capacidade naturalmente superior em acumular lipídeos. O principal objetivo foi identificar estímulos ambientais capazes de induzir maior produção e acúmulo de cadeias carbônicas lipídicas nessa espécie e, então, iniciar análises moleculares nessas situações. Os primeiros cultivos de N. oleoabundans caracterizaram-se pelo crescimento muito lento nos diversos meios autotróficos testados, porém, ao final do projeto, percebemos que os cultivos cresciam com velocidade muito superior às culturas iniciais. Ao compilar os dados de crescimento obtidos nesses dois anos, vimos que as taxas de duplicação de N. oleoabundans foram elevadas em cerca de seis vezes nesse período. Acreditamos que houve seleção artificial de células mais velozes à medida que repicávamos os cultivos a fim de iniciar culturas novas. Para identificar condições capazes de induzir maior acúmulo lipídico, N. oleoabundans foi submetida a situações de estresse como privação de fósforo e nitrogênio. Observamos que a privação de nitrogênio foi capaz de desencadear aumento de teor lipídico muito expressivo. Então, sequenciamos o genoma e averiguamos a expressão gênica de algumas enzimas da via de biossíntese de ácidos graxos em privação de nitrogênio. Observamos também que cultivos feitos em meio heterotrófico mostravam-se rapidamente contaminados. A montagem do genoma pode dar indícios da natureza dessa contaminação recorrente, pois foram encontradas sequências de uma bactéria do gênero Brevundimonas. Ao investigar esse contaminante vimos que o mesmo pode estar em simbiose com a microalga, há relatos na literatura sobre simbioses dessa natureza, onde o procarioto fornece vitamina B12 e a microalga, matéria orgânica para o crescimento do mesmo. Encontramos enzimas dependentes dessa vitamina como cofator no genoma de N. oleoabundans, indicando que pode haver uma simbiose entre esses organismos. Devido aos bons resultados obtidos acreditamos que o estudo e manipulação a nível molecular dessa espécie podem torná-la potencialmente aplicável na indústria. O entendimento do mecanismo molecular de acúmulo lipídico sobre estresse, aliado ao potencial de seleção artificial de cepas velozes revelado, permite gerar conhecimento suficiente para agrupar em uma única espécie rápido crescimento e teor lipídico elevado

Abstract: Coal, petroleum and natural gas are cheap and may not run out soon. However, considering political and environmental implications associated with them, there appears to be no net economic benefit in its use. Therefore, sustainable alternatives are really necessary due to the global growing demand of energy. Among the alternatives, cultivation of microalgae has been reported as a promising technology. Algae use sunlight to produce biochemical energy via photosynthesis and its oil productivity and growth rates greatly exceeds that of vascular plants. Unlike the existing crop-derived biofuels, algae fuels can be produced without encroaching on food cropland. The technology is being intensively investigated by nearly every major and startups oil companies nowadays. However, there are no species developed for industrial use and there are several technological barriers to overcome. In this study we investigated the microalga Neochloris oleoabundans, selected for its naturally higher ability to accumulate lipids. Initially, N. oleoabundans growth rates were very low. We decreased by six times the cell doubling time, we believe that occurred artificial selection of faster growing cells during the master's period. Nitrogen starvation led to great increases in cellular lipid content. Real-time PCR experiments show that some key enzymes of fatty acid biosynthesis are differentially expressed in nitrogen starved cultures. The genome of N. oleoabundans was sequenced using Solexa® technology and preliminary analysis show the presence of a bacterium associated with the microalga. We believe that there is a symbiotic relationship between them, since the alga needs vitamin B12 despite being not capable of producing it. Our analysis show that N. oleoabundans is a very promising strain. The excellent response to nitrogen starvation and knowledge acquired with genomic approach led us to a better understanding of N. oleoabundans metabolism, indicating that this specie may be suitable for industrial application
Subject: Microalga
Plantas - Efeitos do nitrogênio
Biodiesel
Neochloris oleoabundans
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2011
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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