Análise das bases moleculares da tolerância ao íon cloreto em bactérias acidófilas utilizadas em biolixiviação [recurso eletrônico]
Thiago Miranda da Silva
TESE
T/UNICAMP Si38a
[Analysis of the molecular basis of chloride ion tolerance in acidophilic bacteria used in bioleaching]
Campinas, SP : [s.n.], 2016.
1 recurso online ( 155 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientadores: Laura Maria Mariscal Ottoboni, Tatiana Teixeira Torres
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
Resumo: Acidithiobacillus ferrooxidans é uma bactéria Gram-negativa, quimiolitotrófica e acidófila utilizada na biolixiviação de metais. Contudo, essa utilização é limitada em locais onde a água disponível para o processo contém sal, devido à sensibilidade da bactéria ao NaCl. Assim sendo, o...
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Resumo: Acidithiobacillus ferrooxidans é uma bactéria Gram-negativa, quimiolitotrófica e acidófila utilizada na biolixiviação de metais. Contudo, essa utilização é limitada em locais onde a água disponível para o processo contém sal, devido à sensibilidade da bactéria ao NaCl. Assim sendo, o conhecimento dos mecanismos moleculares acionados pelo estresse salino na bactéria é de grande interesse para indústria de biomineração. Desta forma, esse trabalho teve como objetivo a análise do estresse salino (NaCl) em células de A. ferrooxidans, por curtos (células salt-shock) ou longos (células salt-30) períodos de tempo. As células salt-shock e salt-30 de A. ferrooxidans foram analisadas por espectroscopia RAMAN e os resultados mostraram mudanças na composição de vários componentes de membrana da bactéria, como proteínas, lipídeos e carboidratos. Foi observado que estas alterações ocorreram tanto nas células salt-shock quanto nas células salt-30, mostrando que as alterações causadas pelo sal em A. ferrooxidans ocorrem de imediato e após longos períodos de exposição. A análise do proteoma das células salt-30 de A. ferrooxidans mostrou uma expressão diferencial de proteínas relacionadas à membrana celular ¿ como proteínas estruturais e transportadoras de várias moléculas - como mecanismo de defesa ao sal. Além disso, foi observada a diminuição dos níveis de expressão de proteínas relacionadas ao metabolismo central de carbono, produção de ATP e transcrição, dentre outros processos. Por outro lado, proteínas relacionadas à resposta a diferentes tipos de estresse, além de proteases e proteínas reguladoras da transcrição tiveram os níveis de expressão aumentados nas células salt-30. Estes dados indicam que a exposição ao sal por longos períodos afeta além da membrana, vários processos celulares. Já os experimentos de RNA-Seq foram realizados em células salt-shock com o intuito de avaliar os efeitos da exposição de A. ferrooxidans ao sal por curtos períodos. Os resultados mostraram a alteração nos níveis de transcrição de vários genes que codificam proteínas relacionadas à membrana celular e sua permeabilidade, destacando novamente a importância da membrana na defesa da bactéria contra os íons Cl-. A diminuição dos níveis de transcrição de vários genes relacionados a produção de energia, divisão celular e síntese de proteínas, contrastando com o aumento da transcrição de genes que codificam transposases e reguladores da transcrição, mostram que o efeito do NaCl em A. ferrooxidans é imediato, afetando tanto o crescimento quanto o metabolismo da bactéria. Foi realizado também o sequenciamento do genoma de Thiobacillus prosperus DSM 14174, uma bactéria altamente tolerante ao sal. O sequenciamento revelou que a bactéria possui genes responsáveis pela tolerância ao NaCl que não estão presentes em A. ferrooxidans. Entre esses genes estão os que codificam transportadores de íons cloreto e outros, além de genes responsáveis pela biossíntese e transporte de osmoprotetores. As análises filogenética e filogenômica indicaram que T. prosperus DSM 14174 é um membro da família Ectothiorhodospiraceae, composto de bactérias halófilas. Esta bactéria pertence ao mesmo gênero da bactéria Acidihalobacter prosperus DSM 5130. Entretanto, elas não são da mesma espécie
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Abstract: Acidithiobacillus ferrooxidans is a Gram-negative, chemolitotrophic and acidophilic bacterium, important in metal bioleaching processes. However, its utilization is limited in bioleaching operations where only saline water is available for the process due to the bacterial sensitivity to...
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Abstract: Acidithiobacillus ferrooxidans is a Gram-negative, chemolitotrophic and acidophilic bacterium, important in metal bioleaching processes. However, its utilization is limited in bioleaching operations where only saline water is available for the process due to the bacterial sensitivity to NaCl. This way, the comprehension of the molecular mechanisms involved in salt stress in the bacterium is of great interest for the biomining industry. Taking this into consideration, the aim of this work was to analyze the salt (NaCl) stress in A. ferrooxidans cells for short (salt-shock cells) and long (salt-30 cells) periods of exposition. The RAMAN spectroscopy analysis was performed with A. ferrooxidans salt-shock and salt-30 cells and the results showed several changes in membrane components corresponding to proteins, lipids and carbohydrates. These alterations were observed in both salt-shock and salt-30 cells, showing that cells are affected either by short or long periods of exposure to salt. The proteome analysis showed that the A. ferrooxidans salt-30 cells increased the expression of several membrane related proteins ¿ structural and transport proteins ¿ possibly as a defense mechanism against salt stress. Also, in these cells, the expression of stress-response related proteins, proteases and transcription regulation proteins increased suggesting that the long-term salt stress affects several cellular processes. The expression of proteins related to carbon metabolism, ATP production and transcription processes, among others, decreased in the salt-30 cells. The RNA sequencing was performed with A. ferrooxidans salt-shock cells aiming to evaluate salt stress effects in A. ferrooxidans for short periods. The results showed an alteration in the expression of several genes that encode proteins related to cellular membrane and its permeability, highlighting the importance of the bacterial membrane as a defense mechanism against salt stress. The down-regulation of several genes that encode proteins related to energy production, cellular division and protein synthesis, contrasting with the up-regulation of genes that encode for transposases and transcription processes, suggest that the presence of NaCl affects the salt-shock cells metabolism and growth. Also, in this work, the genome of a salt-tolerant bacterium, Thiobacillus prosperus DSM 14174, was sequenced. The sequencing revealed that the bacterium possess several genes responsible for salt tolerance that are no present in A. ferrooxidans. Among these genes, are the ones that encode for membrane transporters of chloride ions and other ions, and transport and biosynthesis of osmoprotectants. A phylogenetic and phylogenomic analyses indicated that T. prosperus DSM 14174 is a member of the Ectothiorhodospiraceae family, composed of halophilic bacteria. This bacterium belongs to the same genus of Acidihalobacter prosperus DSM 5130. However, they do not belong to the same species
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Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
Ottoboni, Laura Maria Mariscal, 1955-
Orientador
Torres, Tatiana Teixeira, 1980-
Coorientador
Sartorato, Edi Lúcia, 1962-
Avaliador
Costa, Sueli Matilde da S., 1962-
Avaliador
Gonçalves, Edmilson Ricardo
Avaliador
Gaziola, Salete Aparecida
Avaliador
Análise das bases moleculares da tolerância ao íon cloreto em bactérias acidófilas utilizadas em biolixiviação [recurso eletrônico]
Thiago Miranda da Silva
Análise das bases moleculares da tolerância ao íon cloreto em bactérias acidófilas utilizadas em biolixiviação [recurso eletrônico]
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