Desenvolvimento e padronização de metodologias visando a prospecção e caracterização de novos vírus associados a microalgas e cianobactérias

dc.creatorBruna Barbosa Botelho
dc.date.accessioned2024-11-25T13:10:22Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:07:15Z
dc.date.available2024-11-25T13:10:22Z
dc.date.issued2024-03-28
dc.description.abstractLarge nucleocytoplasmic DNA viruses (phylum Nucleocytoviricota) are viruses with unique characteristics that defy the very definition of a virus. This phylum includes chloroviruses, which are viruses with large particles and complex genomes that infect chlorella-like microalgae. Their viral genome contains several genes that encode tRNAs and proteins, including enzymes involved in energy metabolism and the synthesis of macromolecules, as well as hundreds of coding regions (CDS) never before identified in other organisms. Thus, the isolation and characterization of new chloroviruses has great potential for the discovery and characterization of new proteins. Although these viruses have already been identified in various locations and Brazil is a biodiversity hotspot, they have not been explored here. The same occurs with cyanophages, which are viruses that infect cyanobacteria and are important regulators of their abundance and composition. As the discovery and characterization of these aforementioned viruses is so important, it is also essential to develop, adapt and standardize techniques that enable the isolation and characterization of viruses from algae and cyanobacteria. In this work we focused on viruses that infect cyanobacteria of the genus Microcystis, which are widely distributed throughout the world and cause algal blooms, a common phenomenon characterized by exacerbated cell proliferation. Paradoxically, viruses infecting these cyanobacteria have only been isolated in a few eastern countries. Exploring new environments in search of cyanophages can help to understand this diverse group and new isolates can help to solve the gaps related to the phylogeny and biology of these viruses. The objective of this work was to define, test and standardize methods for isolating and characterizing new viruses associated with cyanobacteria and microalgae. To achieve that, algae and cyanobacteria growth curves, cell maintenance tests in different culture media, standardization of plaque assays, prospecting assays and different titration methods were carried out, as well as characterization of cytopathic effects by optical and electron microscopy. In addition, in sílico genomic and phylogenetic analyses of phages that infect Microcystis were carried out. For two of the several environmental samples tested, it was possible to observe cellular alterations indicative of a cytopathic effect, one in Chlorella vulgaris (including the formation of cell lysis plaques in a plaque assay) and the other in Microcystis aeruginosa. Protocols were established for prospecting, cultivating, subculturing and maintaining the cells, as well as preparing samples for Transmission Electron Microscopy, which provides high-resolution images and can be used for all the cells tested. In sílico analysis revealed that the group of cyanophages that infect Microcystis is paraphyletic and their genomes vary substantially, with no syntenic blocks conserved between all cyanophages, nor COGS shared by all. The results of this work suggest that the use of these modified methods may provide conditions for the isolation of the first brazilian viruses infecting algae of the genus Chlorella and cyanophages.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/78240
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectMicrobiologia
dc.subjectChlorella
dc.subjectClorófitas
dc.subjectCianobactérias
dc.subjectVírus
dc.subject.otherProspecção viral
dc.subject.otherChlorovírus
dc.subject.otherMetodologias
dc.subject.otherCaracterização de vírus ambientais
dc.subject.otherCianobactérias
dc.subject.otherClorelas
dc.subject.otherCianófagos
dc.subject.otherAlgas verdes
dc.titleDesenvolvimento e padronização de metodologias visando a prospecção e caracterização de novos vírus associados a microalgas e cianobactérias
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Rodrigo Araújo Lima Rodrigues
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7080534206826027
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1570335319562507
local.description.resumoVírus grandes nucleocitoplasmáticos de DNA (filo Nucleocytoviricota) são vírus que possuem características ímpares e que desafiam a própria definição de vírus. Fazem parte desse filo os chlorovírus, que são vírus com grandes partículas e genomas complexos que infectam microalgas do tipo clorela. Seu genoma viral contém diversos genes que codificam tRNAs e proteínas, incluindo enzimas envolvidas no metabolismo energético e na síntese de macromoléculas, além de centenas de regiões codificadoras (CDS) nunca antes identificadas em outros organismos. Assim, o isolamento e a caracterização de novos chlorovírus, apresentam grande potencial para a descoberta e caracterização de novas proteínas. Apesar de já terem sido identificados em diversas localidades e o Brasil ser um hotspot de biodiversidade, estes vírus não são explorados por aqui. O mesmo ocorre com os cianófagos, que são vírus que infectam cianobactérias e são importantes reguladores da sua abundância e composição. Como a descoberta e caracterização destes vírus supracitados é tão importante, faz-se também, imprescindível o desenvolvimento, adaptação e padronização de técnicas que permitam o isolamento e a caracterização de vírus de algas e cianobactérias. Neste trabalho serão abordados os vírus que infectam cianobactérias do gênero Microcystis, amplamente distribuídas pelo mundo e que causam eflorescências algais, um fenômeno comum caracterizado pela proliferação celular exacerbada. Paradoxalmente, a essa distribuição, vírus que infectam essas cianobactérias só foram isolados em alguns países do oriente até então. Explorar novos ambientes em busca de cianófagos pode auxiliar na compreensão deste grupo tão diverso e novos isolados podem ajudar na resolução das lacunas relacionadas à filogenia e biologia destes vírus. Sendo assim o objetivo geral deste trabalho foi definir, testar e padronizar métodos visando o isolamento e a caracterização de novos vírus associados a cianobactérias e microalgas. Para tal, foram feitas curvas de crescimento das algas e cianobactérias, testes de manutenção das células em diferentes meios de cultura, padronização de ensaios de placa, de ensaios de prospecção e de diferentes métodos de titulação, além da caracterização dos efeitos citopáticos por microscopia óptica e eletrônica. Adicionalmente, foram feitas análises genômicas e filogenéticas in silico de fagos que infectam Microcystis. Para duas das amostras ambientais testadas foi possível observar alterações celulares indicativas de efeito citopático, sendo uma em Chlorella vulgaris (incluindo a formação de placas de lise celular em ensaio de placa) e outra em Microcystis aeruginosa. Foram estabelecidos protocolos para a realização de prospecções, cultivo, subcultivo e manutenção das células e também preparo de amostras para Microscopia Eletrônica de Transmissão que fornece imagens com alta resolução e pode ser usado para todas as células testadas. As análises in silico por sua vez, revelaram que o grupo dos cianófagos que infectam Microcystis é parafilético e seus genomas variam substancialmente, não existindo blocos sintênicos conservados entre todos os cianófagos, nem COGS compartilhadas por todos. Os resultados deste trabalho sugerem que o uso desses métodos modificados pode fornecer condições para o isolamento dos primeiros vírus que infectam algas do gênero Chlorella e cianófagos brasileiros.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICB - DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Microbiologia

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