Bioprospecção da Chromobacterium violaceum para a biorremediação do chumbo: aplicações em biotecnologia e educação em saúde

Alencar, Feliphe Lacerda Souza de

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Title:	Bioprospecção da Chromobacterium violaceum para a biorremediação do chumbo: aplicações em biotecnologia e educação em saúde
Other Titles:	Bioprospection of Chromobacterium violaceum for lead biorimediation: applications in biotechnology and health education
Authors:	Alencar, Feliphe Lacerda Souza de
Advisor:	Amaral, Viviane Souza do
Keywords:	Chromobacterium violaceum;Bioprospecção;Biorremediação;Microscopia eletônica;Proteômica;Chumbo
Issue Date:	4-May-2020
Publisher:	Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation:	ALENCAR, Feliphe Lacerda Souza de. Bioprospecção da Chromobacterium violaceum para a biorremediação do chumbo: aplicações em biotecnologia e educação em saúde. 2020. 385f. Tese (Doutorado em Desenvolvimento e Meio Ambiente) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020.
Portuguese Abstract:	A presença do chumbo no meio ambiente pode ocasionar agravos não somente ao equilíbrio ecológico, mas também à saúde humana. Diante do exposto, se enfatiza a necessidade quanto ao desenvolvimento, aplicação e divulgação de metodologias destinadas ao controle e reversão dessa problemática, a exemplo da biorremediação, tendo por base o estudo do potencial biorremediador de diferentes cepas de Chromobacterium violaceum. Foram realizados levantamentos teóricos destinados a um melhor entendimento acerca da biorremediação de metais pesados no cenário mundial, bem como referentes a um melhor conhecimento da C. violaceum e suas respectivas potencialidades biotecnológicas. No que tange a bioprospecção para a biorremediação do chumbo, foram avaliadas duas cepas da respectiva bactéria, a ATCC 12472 fornecida pelo Laboratório de Biologia Molecular e Genômica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte e a cepa denominada SCV 1, isolada do açude Riacho da Cachoeira, localizado no município de Lajes Pintadas, semiárido do Rio Grande do Norte, e impactado, sobretudo, pela radiação natural, associada ao decaimento do chumbo. As cepas foram testadas quanto ao padrão de resistência ao metal em concentrações decrescentes e diferentes tempos de exposição, avaliando-se em seguida suas potencialidades quanto à remoção in vitro do chumbo por espectrofotometria de absorção atômica, bem como suas capacidades de se biossorver ao metal, através da metodologia de microscopia eletrônica de varredura. As análises de proteômica, caracterização e comparação do perfil proteico total das respectivas cepas, ATCC e SCV 1 foram baseadas em nano cromatografia líquida acoplada a ionização eletrospray e espectrometria de massas sequencial. Os dados observados são promissores, no que se refere à viabilidade de uso da C. violaceum como ferramenta para a biorremediação do chumbo. Ambas as cepas, ATCC 12472 e SVC 1 apresentaram padrões similares de resistência quando expostas às concentrações mais baixas do chumbo (0,5 mM a 3 mM). Entretanto, a cepa SCV 1, foi mais eficiente do que a cepa ATCC 12472, para as concentrações de 4 a 5 mM. Ao comparar a eficiência quanto à remoção in vitro do metal no meio, a cepa SCV 1 foi capaz de remover em até 40% mais o metal quando comparada à ATCC 12472. A C. violaceum foi capaz de se biossorver ao chumbo, sem, no entanto, sofrer alterações em sua estrutura. A análise de proteoma revelou um total de 1930 proteínas em ambas as cepas, sendo descritas diversas proteínas candidatas à biorremediação chumbo, relacionadas aos mecanismos de biossorção; efluxo e captação iônica (bioacumulação); transporte de biomoléculas e biometilação. Ademais foram identificadas proteínas bottlenecks, essenciais à manutenção e homeostase do interatoma e desempenharam, sobretudo, funções associadas ao reparo, resposta ao estresse e aclimação. Sendo assim, as alterações no perfil de proteínas da C. violaceum, observadas neste estudo, indicam uma reprogramação em seu metabolismo e revela a sua importante capacidade para a biorremediação do chumbo.
Abstract:	The presence of lead in the environment can cause harm not only to ecological balance, but also to human health. Given the above, the need for the development, application and dissemination of methodologies aimed at controlling and reversing this problem is emphasized, such as bioremediation, based on the study of the bioremediation potential of different strains of Chromobacterium violaceum. Theoretical surveys were carried out aimed at a better understanding about the bioremediation of heavy metals in the world scenario, as well as referring to a better knowledge of C. violaceum and its respective biotechnological potentialities. Regarding bioprospecting for lead bioremediation, two strains of the respective bacteria were evaluated, ATCC 12472 provided by the Molecular and Genomic Biology Laboratory of the Federal University of Rio Grande do Norte and the strain called SCV 1, isolated from the Riacho da Cachoeira, located in the municipality of Lajes Pintadas, semi-arid region of Rio Grande do Norte, and impacted, above all, by natural radiation, associated with lead decay. The strains were tested for the pattern of resistance to metal in decreasing concentrations and different exposure times, then evaluating their potential for the in vitro removal of lead by atomic absorption spectrophotometry, as well as their ability to bind to metal, through scanning electron microscopy methodology. The analyzes of proteomics, characterization and comparison of the total protein profile of the respective strains, ATCC and SCV 1 were based on liquid nano chromatography coupled to electrospray ionization and sequential mass spectrometry. The observed data are promising, regarding the feasibility of using C. violaceum as a tool for lead bioremediation. Both strains, ATCC 12472 and SVC 1 showed similar resistance patterns when exposed to the lowest concentrations of lead (0.5 mM to 3 mM). However, the SCV 1 strain was more efficient than the ATCC 12472, for concentrations of 4 to 5 mM. When comparing the efficiency regarding the in vitro removal of the metal in the medium, the SCV 1 was able to remove up to 40% more metal when compared to ATCC 12472. C. violaceum was able to biosorb to lead, without however, undergo changes in its structure. The proteome analysis revealed a total of 1930 proteins in both strains, with several candidate proteins for lead bioremediation being described, related to the biosorption mechanisms; efflux and ionic uptake (bioaccumulation); transport of biomolecules and biomethylation. In addition, were identified bottlenecks proteins, which are essential to the maintenance and homeostasis of the interatoma and played, above all, functions associated with repair, response to stress and acclimatization. Therefore, the changes in the protein profile of C. violaceum, observed in this study, indicate a reprogramming in its metabolism and reveal its important capacity for lead bioremediation.
URI:	https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/29715
Appears in Collections:	PRODEMA - Doutorado em Desenvolvimento e Meio Ambiente

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