Análises comparativas e funcionais de duas linhagens de Bacillus paralicheniformis isoladas do solo da Bahia revelam homogeneidade da espécie e metabólitos bioativos de potencial biotecnológico

dc.creatorGabriel Camargos Gomes
dc.date.accessioned2025-12-10T14:51:13Z
dc.date.issued2025-07-29
dc.description.abstractThe genus Bacillus encompasses a widely studied group of bacteria, harboring species that significantly impact various industries. Many species are analyzed for their biotechnological and industrial potential, including the production of secondary metabolites, their use as biocontrol agents in plants, potentially reducing conventional chemical pesticide use, and their association with the diets of livestock like chickens, pigs, and cattle. However, due to divergences between taxonomic identification techniques such as MALDI-TOF and more recent, precise methods like Next-Generation Sequencing (NGS), inconsistencies in Bacillus species distinction have been observed. This is attributed to the high degree of similarity among organisms within the group, especially for recently described and less-studied species such as B. paralicheniformis. The group's recent description in 2015 highlights the scarcity of phylogenomic and comparative studies that analyze this species in isolation and contribute to understanding its genetic behavior. In this context, the present study aimed to identify and characterize isolates BAC30 and BAC220 using NGS, which were both confirmed as B. paralicheniformis and included in comparative and phylogenomic analyses with 28 other strains of the species to examine the group's genetic repertoire. Subsequently, functional annotation of BAC30 and BAC220 was performed, focusing on the species' biotechnological potential. Results showed that the isolates' identification highlights the relevance of NGS as the gold standard for taxonomic identification. Despite the high similarity among B. paralicheniformis strains, they exhibit an open pangenome with a high proportion of accessory genes, contrasting with core genes. This indicates the species' ubiquity and its propensity for acquiring new genes that favor survival in diverse niches and contribute to symbiosis with other organisms. Functional analyses of the isolates revealed few resistance genes, and demonstrated the production of relevant metabolites like bacitracin, riboflavin, and heme, along with genes related to nitrogen fixation in plants. Although in vitro analyses are necessary to confirm gene expression, these isolates show potential for biotechnological application, either in the isolated production of these metabolites and/or by acting as biocontrol bacteria in in vivo models, primarily with plants, but also with livestock and humans.
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/1119
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso aberto
dc.subjectBioinformática
dc.subjectBacillus licheniformis
dc.subjectGenômica
dc.subjectBiotecnologia
dc.subject.otherBioinformática
dc.titleAnálises comparativas e funcionais de duas linhagens de Bacillus paralicheniformis isoladas do solo da Bahia revelam homogeneidade da espécie e metabólitos bioativos de potencial biotecnológico
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Vasco Ariston de Carvalho Azevedo
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1020477751003832
local.contributor.referee1Aristóteles Góes Neto
local.contributor.referee1Luis Gustavo Carvalho Pacheco
local.contributor.referee1Luid Cláudio Lima de Jesus
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5073835604323924
local.description.embargo2025-07-29
local.description.resumoO gênero Bacillus é um grupo de bactérias amplamente estudadas, e abriga espécies que impactam diversas indústrias. Muitas espécies do grupo Bacillus são estudadas pelo potencial biotecnológico e industrial, envolvendo a produção de metabólitos secundários, o uso como agentes de biocontrole em plantas, reduzindo potencialmente a utilização de agrotóxicos químicos convencionais, além da associação à dieta de animais de consumo, como galinhas, porcos e bois. Entretanto, devido a divergências entre técnicas de identificação taxonômica como o MALDI-TOF, e outras mais recentes e precisas, como o Next-Generation Sequencing (NGS), têm sido observadas incongruências na distinção de espécies de Bacillus, atribuídas ao alto nível de semelhança entre os organismos do grupo, principalmente no caso de espécies recentes e pouco estudadas, como B. paralicheniformis. A recente descrição do grupo, em 2015, reflete a escassez de estudos de filogenômicos e comparativos que analisem a espécie isoladamente e contribuam para o entendimento do seu comportamento genético. Nesse contexto, este estudo buscou identificar e caracterizar, a partir do NGS, os isolados BAC30 e BAC220, sendo ambos identificados como B. paralicheniformis e incluídos em análises comparativas e filogenômicas com outras 28 linhagens da espécie, a fim de analisar o repertório genético do grupo. Em seguida, foi feita a anotação funcional dos isolados BAC30 e BAC220, com foco no potencial biotecnológico da espécie. Os resultados demonstraram que a identificação dos isolados evidencia a relevância da técnica como padrão ouro na identificação taxonômica. Apesar da grande semelhança entre as linhagens de B. paralicheniformis, as mesmas mostram um pangenoma aberto, com alta proporção de genes acessórios em contraste com genes centrais, evidenciando a ubiquidade da espécie, com propensão à aquisição de novos genes que favoreçam a sobrevivência em diversos nichos e contribuam para a simbiose com outros organismos. As análises funcionais dos isolados revelaram poucos genes de resistência, produção de metabólitos relevantes, como bacitracina, riboflavina e heme, além de genes relacionados com a fixação de nitrogênio em plantas. Mesmo que sejam necessárias análises in vitro para comprovar a expressão gênica, os isolados mostram potencial de aplicação no contexto biotecnológico, seja na produção isolada desses metabólitos e/ou atuando como bactéria de biocontrole em modelos in vivo, principalmente com plantas, mas também com animais de consumo e humanos.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0009-0004-5048-7264
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Bioinformatica
local.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS

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