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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ARNJUU| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Caracterização taxonômica e funcional de organismos e enzimas de interesse biotecnológico em ambientes de mineração |
| Authors: | Laura Rabelo Leite |
| First Advisor: | Guilherme Correa de Oliveira |
| First Co-advisor: | Gabriel da Rocha Fernandes |
| First Referee: | Jose Miguel Ortega |
| Second Referee: | Aristoteles Goes Neto |
| Third Referee: | Daniel Kumazawa Morais |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Priscila Grynberg |
| Abstract: | Ambientes contaminados com metais pesados apresentam uma comunidade extremamente complexa e bem adaptada. Esses microorganismos possuem enzimas com diversas aplicações biotecnológicas, como a biolixiviação e a biorremediação, além de desempenharem um papel essencial nos ciclos biogeoquímicos. Nesse contexto, a metagenômica permite avaliar o potencial genético de microorganismos cultiváveis e não cultiváveis. Aqui, os sequenciamentos shotgun e amplicon (16S rDNA) foram utilizados a fim de explorar a diversidade metabólica e funcional dos procariotos presentes em dois ambientes de mineração: uma barragem de rejeitos e uma drenagem ácida de mina. Foram analisadas amostras de água e sedimento nas estações seca (outubro de 2012, julho de 2014) e chuvosa (abril de 2013). O sedimento da barragem de rejeitos e a drenagem ácida de mina foram caracterizados como ambientes mais diversos quando comparados à água da barragem de rejeitos. Todavia, a distribuição de espécies de ambos os grupos se aproximam ao mesmo modelo de sucessão ecológica, no qual o estabelecimento das espécies depende de condições ambientais prévias. A anotação taxonômica das amostras de água da barragem de rejeitos apresentou predominância de sequências dos filos Proteobacteria, Actinobacteria e Cyanobacteria. A drenagem ácida de mina e o sedimento da barragem de rejeitos revelaram maior porcentagem de sequências relacionadas aos filos Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia, Acidobacteria e Planctomycetes. A análise funcional desses ambientes destacou a importância de vias metabólicas relacionadas a fixação de carbono, metabolismo de nitrogênio, oxidação de ferro ferroso e metabolismo de enxofre. Além disso, foram identificados diversos mecanismos adaptativos ligados à resistência a metais pesados, tolerância a solventes orgânicos, adaptação ao baixo pH e à oligotrofia. No presente estudo estabeleceu-se um novo fluxo de trabalho para análise de bibliotecas metagenômicas do tipo shotgun, que foi aplicado na construção de um catálogo inédito do potencial biotecnológico dos microorganismos associados a minas brasileiras de cobre, incluindo genes e rotas metabólicas de interesse industrial e ambiental. |
| Abstract: | Environments contaminated with heavy metals contain an extremely complex and well adapted community. These microorganisms have enzymes with several biotechnological applications, such as bioremediation and bioleaching, and play an essential role in the biogeochemical cycles. In this context, metagenomics allows to evaluate the genetic potential of cultivable and non-cultivable microorganisms. Here, shotgun and amplicon sequencing (16S rDNA) were used to explore the metabolic and functional diversity of prokaryotes present in two mining environments: a tailings dam and an acid mine drainage. We analyzed water and sediment samples, in the dry (October 2012, July 2014) and wet (April 2013) seasons. The tailings dam sediment and acid mine drainage sediment were characterized as more diverse environments when compared to the tailings dam water. However, the species distribution analysis using ecologic succession models demonstrated that in both groups the species establishment depends on previous environmental conditions. The taxonomic annotation in tailings dam water presented predominance of sequences of the phyla Proteobacteria, Actinobacteria and Cyanobacteria. Acid mine drainage and tailings dam sediment showed higher proportion of sequences related to the phyla Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia, Acidobacteria and Planctomycetes. Functional analysis of these environments highlighted the importance of metabolic pathways related to carbon fixation, nitrogen metabolism, ferrous iron oxidation and sulfur metabolism. In addition, were identified several adaptive mechanisms linked to resistance to heavy metals, tolerance to organic solvents, low pH adaptation and oligotrophy. The present study established a new workflow for metagenomic analysis of shotgun libraries, which was used to build an unprecedented catalog of the biotechnological potential of microorganisms in brazilian copper mines, including genes and metabolic pathways with industrial and environmental interest. |
| Subject: | Bioinformática |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ARNJUU |
| Issue Date: | 16-Sep-2016 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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