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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Análise metagenômica da microbiota de solos de ambientes de mina de cobre
Title Alternative: Metagenomic analysis of the microbiota associated with copper mine environments
Author: Castro, Daniel Bedo Assumpção, 1990-
Advisor: Ottoboni, Laura Maria Mariscal, 1955-
Abstract: Resumo: Várias pesquisas buscam compreender a diversidade e distribuição das comunidades microbianas na drenagem de mina, porém poucos estudos visam avaliar os genomas presentes em ambientes de mineração de cobre, sobretudo em relação a drenagem neutra e a pilha de minério que a forma. Assim, avaliações metagenômicas, de duas amostras de solos contaminados com drenagem neutra de mina e três amostras de solos de pilha de cobre, foram realizadas para identificação de genes e rotas metabólicas de interesse biotecnológico, industrial e ambiental. Todas as amostras analisadas foram obtidas na mina do Sossego e, as análises químicas das amostras apresentaram pH alcalino e grandes teores de cobre e níquel. A anotação taxonômica dos metagenomas apresentou predominância de sequências associadas aos filos Proteobacteria e Actinobacteria. Diferentemente de metagenomas de outras minas, os metagenomas da mina do Sossego revelaram maior porcentagem de sequências relacionadas ao filo Cyanobacteria. As análises estatísticas dos cinco metagenomas revelaram que as amostras de pilha de cobre estão enriquecidas com genes que codificam proteínas envolvidas no metabolismo de lipídeos, as quais estão relacionadas com a obtenção de carbono e nitrogênio. A metagenômica comparativa dos metagenomas do presente trabalho com trinta e um metagenomas disponíveis em banco de dados revelou maior quantidade de genes codificando proteínas associadas à tolerância ao cobre, subtilisinas ativas em pH alcalino e proteínas envolvidas na estabilidade celular, o que sugeriu que a microbiota já está adaptada a mina do Sossego. A busca por genes para tolerância a metais mostrou que a microbiota possui mecanismos comuns para lidar com diferentes metais e a reconstrução do metabolismo de enxofre indicou que ela é capaz de oxidar e reduzir compostos de enxofre, o que possui importância industrial e ambiental. Os metagenomas apresentaram genes que codificam proteínas para degradação de compostos aromáticos e a reconstrução das rotas metabólicas da degradação de xenobióticos evidenciou a presença de genes que codificam proteínas envolvidas no catabolismo de fenol e benzeno e na produção de catecol. Dois genomas, pertencentes aos gêneros Geitlerinema (Cyanobacteria) e Meiothermus (Deinococcus-Thermus), foram recuperados dos metagenomas. Ambos os genomas possuem genes para hidrólise de diferentes fontes de carboidratos, obtenção de nitrogênio e resistência a antibióticos. A genômica comparativa dos genomas da Geitlerinema e Meiothermus revelou diversos genes para transposases e tolerância ao cobre, sugerindo a adaptação desses micro-organismos à mina do Sossego. Os resultados obtidos nesse trabalho auxiliam na compreensão da diversidade funcional em solos impactados por drenagem neutra de mina e da pilha de minério de cobre, gerando informações até então inexistentes em bancos de dados. Além disso, os metagenomas revelaram genes e rotas metabólicas de interesse industrial e ambiental

Abstract: Many investigations seek to understand the diversity and distribution of the microbial communities in the mine drainage, but few studies aim to assess the genomes present in the copper mine environments, especially in the neutral drainages and the ore pile that generates them. Thus, in this work, metagenomic evaluations, from two soil samples contaminated with neutral mine drainage and three samples from copper pile soil, were carried out to identify genes and metabolic pathways of biotechnological, industrial and environmental interest. All the samples were obtained in the Sossego mine, and their chemical analysis showed an alkaline pH and large contents of copper and nickel. The taxonomic annotation of the metagenomes showed a predominance of sequences associated with the phyla Proteobacteria and Actinobacteria. Differently from the metagenomes of other mines, the Sossego mine metagenomes revealed higher percentage of sequences related to the phylum Cyanobacteria. The statistical analyzes of the five metagenomes showed that the samples from copper pile soils are enriched with genes that encode proteins involved in the lipid metabolism, and are related to the acquisition of carbon and nitrogen. The comparative analyses of the metagenomes of this study with thirty-one metagenomes available in databases revealed higher amounts of protein-coding genes associated with tolerance to copper, active subtilisin at alkaline pH and proteins involved in the cell stability, which suggest that the microbiota is adapted to the Sossego mine. The search for metal tolerance genes showed that the microbiota has common mechanisms to deal with different metals and the reconstruction of the sulfur metabolism pathway indicated that the microorganisms are capable to oxidize and reduce sulfur compounds, which has industrial and environmental importance. The metagenomes revealed genes that encode proteins for the degradation of aromatic compounds and the reconstruction of the xenobiotic degradation pathways showed genes involved in the catabolism of phenol and benzene, and in the cathecol production. Two genomes, belonging to the Geitlerinema (Cyanobacteria) and Meiothermus (Deinococcus-Thermus) genus, were recovered from the metagenomes. They presented genes related to the hydrolysis of different sources of carbohydrate, acquisition of nitrogen and antibiotic resistance. The comparative genomics of the recovered Geitlerinema and Meiothermus revealed several genes for transposase and tolerance to copper, suggesting the adaptation of these microorganisms to the Sossego mine environment. The results obtained in this study help to understand the functional diversity in soils impacted by neutral mine drainage and copper ore pile, generating information that did not exist in databases. Furthermore, the metagenomes revealed genes and metabolic pathways of industrial and environmental interest
Subject: Sequenciamento de nucleotídeos em larga escala
Metagenômica
Bactérias
Genomas
Cobre
Editor: [s.n.]
Citation: CASTRO, Daniel Bedo Assumpção. Análise metagenômica da microbiota de solos de ambientes de mina de cobre. 2015. 1 recurso online ( 133 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/316931>. Acesso em: 28 ago. 2018.
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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