Análise química e genômica de isolados dos gêneros Gordonia e Mycolicibacterium com capacidade de biotransformação de hidrocarbonetos
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Data
2021-12-17
Autores
Silva, Natália Maria 
Orientadores
Niero, Cristina Viana
Tipo
Tese de doutorado
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Resumo
Os hidrocarbonetos são compostos químicos encontrados no meio ambiente, sendo provenientes da combustão incompleta da matéria orgânica e de atividades antropogênicas oriundas da exploração de petróleo, rejeitos de indústrias petroquímicas, postos de gasolina e acidentes ambientais. Além de serem recalcitrantes, alguns possuem efeitos carcinogênicos e mutagênicos, sendo considerados poluentes tóxicos e prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente. As actinobactérias são ubiquitárias e os gêneros Gordonia e Mycolicibacterium têm sido foco de estudos por possuírem relatos de isolados com potencial para degradação de compostos xenobióticos. Os clusters gênicos alk e CYP153 são descritos principalmente como responsáveis pela degradação de alcanos em diversos gêneros bacterianos. Já para a degradação microbiana de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HPAs) ocorrem pela ação de múltiplos genes de dioxigenases (nid) localizados em uma ilha genômica também denominada região A. Deste modo, este trabalho investigou a degradação de n-hexadecano por cromatografia a gás acoplada a espectrometria de massas (CG-EM) e a presença de genes alk e CYP153 nos genomas de dois isolados do gênero Gordonia: G. paraffinivorans (MTZ052) e G. sihwensis (MTZ096). Investigou também a presença de genes envolvidos na degradação de HPAs nos genomas de cinco isolados de Mycolicibacterium austroafricanum, além da sua capacidade de degradação de pireno por CG-EM. O isolado MTZ052 apresentou apenas o cluster gênico CYP153 e uma taxa de degradação de n-hexadecano de 86%. Já o isolado MTZ096 apresentou em seu genoma os dois clusters gênicos (alk e CYP153) com uma taxa de degradação de 100%, indicando que a degradação de n-hexadecano foi mais efetiva pela ação dos dois sistemas. Os resultados de CG-EM mostraram que os isolados M. austroafricanum (MYC038 e MYC040) apresentaram degradação de 96% e 88% de pireno, respectivamente, em 7 dias de incubação. Interessantemente, as análises genômicas mostraram que estes isolados não possuem a ilha genômica contendo os genes descritos como degradadores de HPA.
Hydrocarbons are chemical compounds found in the environment and are products of the incomplete combustion of organic material, as well as of human activities involving petrol exploitation, petrochemical industries waste, gas stations, and also environmental disasters. Besides being recalcitrant, some hydrocarbons have carcinogenic and mutagenic effects and are toxic pollutants harmful to human health and the environment as well. Actinobacteria are ubiquitous and the genera Gordonia and Mycolicibacterium have been in focus for their potential to degrade xenobiotic compounds. The gene clusters alk and CYP153 are described for their role in the alkanes biodegradation by several bacterium genera. On the other hand, the microbial degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) is a result of the action of multiple dioxygenases genes (nid) which are localized in a genomic island denominate region A. As so, this work evaluated n-hexadecane degradation by Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS) and the presence of alk and CYP153 genes in the genomes of two Gordonia isolates, G. paraffinivorans (MTZ052) and G. sihwensis (MTZ096). Besides, nid genes were also searched in five Mycolicibacterium austroafricanum isolates and their capacity of pyrene degradation were evaluated by GC-MS. The MTZ052 isolate presented only the CYP153 gene cluster and an n-hexadecane degradation index of 86%, while the MTZ096 possessing alk and CYP153 clusters showed a 100% degradation index meaning that both clusters might play a more effective role in the n-hexadecane biodegradation. The GC-MS analysis showed pyrene degradation indexes of 96% and 88% by the isolates M. austroafricanum MYC038 and MYC040 respectively, in seven days incubation period. Interestingly, the genomic analyses of these isolates did not detect the genomic island harboring the genes involved in PAH biodegradation.
Hydrocarbons are chemical compounds found in the environment and are products of the incomplete combustion of organic material, as well as of human activities involving petrol exploitation, petrochemical industries waste, gas stations, and also environmental disasters. Besides being recalcitrant, some hydrocarbons have carcinogenic and mutagenic effects and are toxic pollutants harmful to human health and the environment as well. Actinobacteria are ubiquitous and the genera Gordonia and Mycolicibacterium have been in focus for their potential to degrade xenobiotic compounds. The gene clusters alk and CYP153 are described for their role in the alkanes biodegradation by several bacterium genera. On the other hand, the microbial degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) is a result of the action of multiple dioxygenases genes (nid) which are localized in a genomic island denominate region A. As so, this work evaluated n-hexadecane degradation by Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS) and the presence of alk and CYP153 genes in the genomes of two Gordonia isolates, G. paraffinivorans (MTZ052) and G. sihwensis (MTZ096). Besides, nid genes were also searched in five Mycolicibacterium austroafricanum isolates and their capacity of pyrene degradation were evaluated by GC-MS. The MTZ052 isolate presented only the CYP153 gene cluster and an n-hexadecane degradation index of 86%, while the MTZ096 possessing alk and CYP153 clusters showed a 100% degradation index meaning that both clusters might play a more effective role in the n-hexadecane biodegradation. The GC-MS analysis showed pyrene degradation indexes of 96% and 88% by the isolates M. austroafricanum MYC038 and MYC040 respectively, in seven days incubation period. Interestingly, the genomic analyses of these isolates did not detect the genomic island harboring the genes involved in PAH biodegradation.