Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/36634
Type: Tese
Title: Genômica e proteômica de fungos filamentosos para aplicações biotecnológicas
Authors: Túlio Morgan
First Advisor: Tiago Antônio de Oliveira Mendes
First Co-advisor: Valéria Monteze Guimarães
First Referee: Aristóteles Góes Neto
Second Referee: Daniel Luciano Falkoski
Third Referee: Murillo Peterlini Tavares
metadata.dc.contributor.referee4: Vera Lúcia dos Santos
Abstract: Os fungos compõem um vasto e diverso grupo de eucariotos, sendo que estimativas apontam a existência de milhões de espécies de fungos, com alta diversidade genética. Contudo, apenas uma pequena fração dessas espécies já foram catalogadas e um número ainda menor foi objeto de estudos científicos aprofundados. Dada sua importância no campo da biotecnologia para geração de uma variedade de produtos ou em bioprocessos, faz-se relevante estudos visando avaliar o potencial biotecnológico desses organismos ou dos metabólitos produzidos por eles. Nesse sentido, análises genômicas, proteômica e transcriptômica podem ser importantes para caracterização de fungos, bem como os processos biológicos nos quais estão fazendo parte. Inicialmente, reportamos uma montagem de genoma e análise funcional de uma nova espécie endofítica do gênero Trichoderma. Análises filogenéticas indicaram que esse isolado era uma nova espécie, proposta neste estudo como Trichoderma orchidacearum sp. nov. Genômica comparativa, análises evolutivas, proteômica e ensaios de atividade de enzimas ativas em carboidratos, forneceram importantes informações a respeito da evolução e estratégias de nutrição desse fungo, indicando uma simplificação do genoma e direcionamento para estilo de vida primariamente endofítico. Posteriormente, também realizamos experimentos de triagem de fungos ascomicetos e basidiomicetos quanto à capacidade de produzir atividades enzimáticas para despolimerização de biomassa vegetal, e o potencial dessas enzimas para aumentar a eficiência da mistura comercial Cellic® CTec2/HTec2 sacarificação da palha da cana-de-açúcar pré-tratada. O sobrenadante de cultivo de Penicillium ochrochloron RLS11 apresentou promissor efeito de suplementação de Cellic® CTec2/HTec2, de forma que conduzimos o sequenciamento do genoma desse fungo, análises genômicas e proteômicas. Foram identificadas diversas celulases (famílias GH3, GH6, GH7) e outras enzimas possivelmente relacionadas com efeito de suplementação da mistura enzimática comercial. Por fim, obtivemos uma montagem do genoma de F. verticillioides AZB, importante fungo patogênico de milho, sorgo e arroz, além de produtor de micotoxinas (especialmente fumonisinas). Análises de ortologia e dados de expressão gênica indicaram muitos genes compartilhados por diversas espécies de Fusarium que podem participar da colonização de plantas. Detectamos seleção positiva em 1826 genes ortólogos de F. verticillioides e muitos deles apresentaram similaridade de sequência suficiente com os fatores de virulência (banco de dados PHI, http://www.phi-base.org/). Dessa forma, identificamos diversos genes codificadores de proteínas que tem potencial para participar de processos de patogenicidade. Isso pode orientar estudos futuros para aumentar o conhecimento a respeito da virulência do fungo e elaborar melhores estratégias de controle.
Abstract: Fungi comprise a vast and diverse group of eukaryotes, and estimates point to the existence of millions of species of fungi, with high genetic diversity. However, only a small fraction of these species have already been identified and an even smaller number has been subjected to in-depth scientific studies. Given its importance in the field of biotechnology for the generation of a variety of products or bioprocesses, it is important to carry out studies to evaluate the biotechnological potential of these organisms or the metabolites produced by them. In this sense, genomic, proteomic, and transcriptomic analyzes can be important for the characterization of fungi, as well as the biological processes in which they are taking part. Initially, we reported a genome assembly and functional analysis of a new endophytic species of the genus Trichoderma. Phylogenetic analyzes indicated that this isolate was a new species, proposed in this study as Trichoderma orchidacearum sp. nov. Comparative genomics, evolutionary analysis, proteomics, and enzyme activity assays, provided important information regarding the genome evolution and nutritional strategies of this fungus, indicating genome streamlining and evolution towards an endophytic lifestyle. Subsequently, we also conducted a screening of ascomycetes and basidiomycetes for the ability to produce enzymatic activities for depolymerization of plant biomass, and the potential of these enzymes to increase the efficiency of the commercial mixture Cellic® CTec2/HTec2 for saccharification of pretreated sugarcane straw. The culture supernatant of Penicillium ochrochloron RLS11 showed a promising supplementation effect in Cellic® CTec2/HTec2, and we conducted the genome sequencing of this fungus, genomic and proteomic analyzes. Several cellulases (families GH3, GH6, GH7) and other enzymes possibly related to the supplementation effect of the commercial enzyme mixture have been identified. Finally, we obtained a genome assembly of Fusarium verticillioides AZB, an important pathogen of corn, sorghum, and rice. Orthology analyzes and gene expression data indicated many genes shared by Fusarium species that may participate in plant colonization. We detected positive selection in 1,826 F. verticillioides orthologous genes and many of them showed sufficient sequence similarity to virulence effectors (PHI database, http://www.phi-base.org/). In this way, we identified several genes encoding proteins that have the potential to participate in pathogenic processes. This can guide future studies to increase knowledge about the virulence of the fungus and develop better control strategies.
Subject: Biologia computacional
Fungos
Biotecnologia
Genômica
Proteômica
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Bioinformatica
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/36634
Issue Date: 1-Mar-2021
metadata.dc.description.embargo: 1-Mar-2022
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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