Uso de interações moleculares, imunocitoquímica e genômica para caracterização de revestimentos de células de microalgas
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Use of molecular, immunocytochemical and genomic interactions for characterization of microalgae cell coverings
Primeiro orientador
Membros da banca
Marcelo Gomes Marçal Vieira Vaz
Gabriela von Ruckert Heleno
Marcel Giovanni Costa França
Adaíses Simone Maciel da Silva
Gabriela von Ruckert Heleno
Marcel Giovanni Costa França
Adaíses Simone Maciel da Silva
Resumo
Microalgas são um grupo muito diversificado de organismos fotoautotróficos com
importantes papéis ecológicos e sendo atualmente consideradas uma fonte de compostos de
alto valor agregado e de matéria prima para produção de biocombustíveis. Tais compostos
se encontram, na maioria das vezes, internamente à célula, fazendo com que o
revestimento celular atue como uma primeira barreira para acessá-los. A ruptura das
células algais nem sempre é um processo simples e de baixo custo, havendo um variado
repertório de estruturas de revestimento encontradas nesses organismos. As estruturas
rígidas de revestimento são pouco conhecidas ou o conhecimento é restrito a poucas
espécies, sendo muito pouco representativo considerando o grande número de espécies.
Porém, as superfícies celulares também possuem uma composição de biomoléculas que são
muito variáveis dentre as microalgas e são ainda menos conhecidas. Sabe-se que dentre
essas biomoléculas as mais importantes são os carboidratos e as lectinas, cuja interação
entre si medeiam importantes processos fisiológicos. Assim, tanto as estruturas rígidas de
revestimento quanto as superfícies celulares guardam informações importantes sobre a
ecologia, morfologia e fisiologia das células. Nesse trabalho, os objetivos principais foram
avaliar o conhecimento atual a respeito das estruturas de revestimento de microalgas,
elucidar as composições da parede celular e dos receptores glicídicos das superfícies
celulares de seis e cinco espécies de microalgas respectivamente. Para isso foram
elaborados quatro capítulos, correspondentes a quatro manuscritos, os quais, em seu
conjunto, foram baseados em uma aprofundada revisão da literatura sobre o tema,
aplicação de técnicas de cito e imunocitoquímica, uso de glicodendrons como sondas, uso
de microscopia confocal e também, para uma espécie (Coelastrum microporum),
sequenciamento e análise genômica. A parede celular das espécies testadas apresentou uma
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composição de celulose, pectinas e hemiceluloses que parece ser espécie-específica. Essa
composição também variou de acordo com a idade das células, sugerindo que a
composição da parede celular está associada ao momento fisiológico. Coelastrum
microporum foi a espécie que mais se assemelhou à parede de plantas em termos de
composição e dinâmica de esterificação de pectinas. Nas superfícies celulares foram
detectados receptores glicídicos (lectinas) para os carboidratos de D-manose, L-fucose e Nacetilgalactosamina. A composição dos receptores também variou entre as espécies e de
acordo com a idade das células. A análise do genoma de C. microporum mostrou a
presença de uma lectina e muitas outras proteínas (137) com grandes chances de também
serem lectinas devido às suas características. Estudos mais refinados, incluindo
proteômica, são necessários para caracterização e confirmação da identidade e função
dessas proteínas receptoras de carboidratos.
Abstract
Microalgae are a very diverse group of photoautotrophic organisms with important
ecological roles and are currently considered a source of compounds with high added value
and raw material for biofuels production. Such compounds are found, most of time, inside
the cell with the cell covering acting as a first barrier to access them. The rupture of algal
cells is not always a simple and low-cost process due the varied repertoire of coating
structures found in these organisms. Rigid coverings structures are poorly known or
knowledge is restricted to a few species, being very unrepresentative considering the large
diversity of microalgae. Cell surfaces also have a composition of biomolecules that are
very variable among microalgae and are even less known. It is known that among these
biomolecules carbohydrates and lectins are the most important, whose interaction between
them mediate important physiological processes. Thus, both the rigid coverings structures
and the cell surfaces hold important information about the ecology, morphology and
physiology of cells. In this work, the main goals were to evaluate the current knowledge
regarding the microalgae covering structures, to elucidate the cell wall and glycidic
receptors compositions of the cell surfaces of six and five microalgae species respectively.
For this, four chapters were prepared, corresponding to four manuscripts, which, taken as a
whole, were based on a thorough review of the literature on the subject, application of cyto
and immunocytochemistry techniques, use of glycodendrons as probes, use of confocal
microscopy and also, for a species (Coelastrum microporum), sequencing and genomic
analysis. The cell wall of the tested species showed a composition of cellulose, pectins and
hemicelluloses that appears to be species-specific. This composition also varied according
to the age of the cells, suggesting that the composition of the cell wall is associated with
the physiological moment. Coelastrum microporum was the species that most resembled
the plant wall in terms of composition and dynamics of pectin esterification. On cell
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surfaces, glycidic receptors (lectins) for the D-mannose, L-fucose and Nacetylgalactosamine carbohydrates were detected. The composition of the receptors also
varied between species and according to the age of the cells. The analysis of the C.
microporum genome shows the presence of one lectin and many others encoding proteins
(137) with a high chance of being lectins. More refined studies, including proteomics, are
needed to characterize and confirm the identity and function of these carbohydrate receptor
proteins.
Assunto
Microalgas, Clorófitas, Chlorella vulgaris, Comunicação celular, Parede celular, Genoma, Imuno-histoquímica
Palavras-chave
Chlorophyta, Chlorella vulgaris, Interação celular, Parede celular, Genoma
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