Na última década tem sido possível reconstruir o genoma de bactérias e arquéias presentes em comunidades microbianas de ambientes naturais a partir de dados metagenômicos. Isso tem revolucionado nosso entendimento sobre a topologia da árvore da vida e a descoberta de novas capacidades metabólicas, bem como auxiliado na identificação mais acurada de genes de interesse industrial, visto que os dados estão mais completos e menos fragmentados. Com base neste contexto, o objetivo geral deste projeto foi reconstruir o genoma de bactérias ligadas a degradação de biomassa vegetal em comunidades microbianas da compostagem, focando em análises de diversidade de enzimas de Glicosil Hidrolases (GHs), a partir de dados de sequências metagenômicas gerados no projeto temático processo 11/50870-6. Para alcançar os nossos objetivos, foram desenvolvidos pipelines computacionais com softwares já disponíveis na literatura e foram utilizados dois conjuntos principais de dados de sequenciamento massivo (um conjunto de dados seriados que engloba inúmeros estágios do processamento da compostagem e um conjunto de dados do metagenoma de um consórcio microbiano celulolítico e termofílico construído a partir de amostras da compostagem). Foram reconstruídos 13 genomas (sete genomas em amostras dos dados seriados e seis genomas na amostra do consórcio microbiano), sendo identificado no mínimo quatro novas espécies. As análises baseadas em filogenômica indicam a presença de pelo menos uma nova classe dentro do filo Firmicutes, uma nova espécie da família Paenibacillaceae e a reconstrução pela primeira vez do genoma da espécie Bacillus thermozeamaize. Também foram identificadas 33 lacunas/ilhas metagenômicas (IMs). Essas regiões apresentaram genes diretamente ligados a biossíntese de polissacarídeos do envelope celular, pseudogenes e proteínas hipotéticas. Algumas dessas proteínas estão diretamente ligadas ao reconhecimento de bacteríofagos durante a fase de infecção viral. A presença de IMs também indica uma divergência entre as populações microbianas presentes na compostagem com a espécie de referência. Quanto ao potencial de degradação de biomassa vegetal, todos os microrganismos apresentam genes com potencial para degradação de material lignocelulolítico durante o processamento de diferentes estágios da compostagem, indicando a importância do papel funcional dessas bactérias na compostagem. / In the last decade it has been possible to reconstruct Bacteria and Archaea genomes that are in natural microbial communities from metagenomic samples. This has revolutionized our understanding of the topology of the tree of life and the discovery of new metabolic functions, as well as aided in more accurate identification of industrial bioprospecting genes, since the genomic data are more complete and less fragmented. Based on this background, the aim of this project was to reconstruct the bacterial genomes linked to plant biomass degradation in composting communities, focusing on diversity analysis of Glycosyl Hydrolases (GHs) from metagenomic sequence data generated in the Thematic Project (Process 11/50870-6). To achieve our objectives, computational pipelines have been developed (this pipelines were based on software already available in the literature) and we use these pipelines in two massive data sets generated by high-throughput sequencing (one data set of time series compost sample which includes several stages of the composting process and other data set from a cellu- lolytic and thermophilic microbial consortium). Thirteen genomes were reconstructed (seven genomes from time series metagenomic data and six genomes from microbial consortium). At least four new species have been identified, and the analyzes based on phylogenomic inferences indicate the presence of at least one new class of Firmicutes phylum, and a new Paenibacillaceae family and the reconstruction for the first time the Bacillus thermozeamaize genome. They also identified 33 gaps/metagenomic Islands (IMs). These gaps had genes directly linked to polysaccharide biosynthesis of the cell envelope, pseudogenes and hypothetical proteins. Some of these proteins are directly linked to the bacteriophage during the recognition phase of viral infection. The presence of gaps also indicates a divergence between microbial populations present in the compost with the reference genome. All microbial genomes reconstructed in this studyhave genes linked to lignocellulolytic potential degradation during the different stages of composting process, indicating the functional role this bactéria in this environment.

Orientador: Telma Teresinha Berchielli / Coorientador: Juliana Duarte Messana / Banca: Raul Franzolin Neto / Banca: Renata Helena Branco Arnandes / Banca: Roberta Carrilho Canesin / Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de três métodos e quatro tempos de armazenamento da amostra ruminal, sobre a qualidade e rendimento do DNA metagenômico extraído assim como o efeito sobre a composição da comunidade bacteriana ruminal e avaliar o efeito da glicerina bruta (CG) associada ao óleo de soja (OS) na dieta de Novilhos Nelore sobre o consumo, digestibilidade, fermentação, biohidrogenação (BH), microbiota ruminal e fluxo intestinal de ácidos graxos de cadeia longa. No experimento 1 utilizou-se um novilho Nelore equipado com cânula ruminal de silicone como doador de conteúdo ruminal e compreendeu 11 tratamentos: pellet controle (PC), liofilizado controle (LC), P-20: pellet armazenado a -20 ° C por um período de 3, 6 e 12 meses, P-80: pellet armazenado a -80 ° C durante um período de 3, 6 e 12 meses e L-20: amostra liofilizada armazenada a -20 ° C durante um período de 3, 6 e 12 meses. O método L-20 não conseguiu manter o rendimento de DNA durante o armazenamento. O método P-80 apresentou maior rendimento de DNA após 6 meses de armazenamento. Amostras armazenados como pellets (P-20 e P-80) resultaram em menor riqueza Chao 1, ACE e índice Shannon Wiener quando comparado com PC. Enquanto LC e PC apenas foram diferentes na riqueza ACE. O método de armazenamento e tempo de armazenamento influenciou as proporções de 14 ds 17 filos identificado. No método P-20 a proporção de Cianobactérias, Elusimicrobia, Fibrobacteres, Lentisphaerae, Proteobacteria e Espiroquetas ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this study was to investigate three methods and four storage times for rumen sampling in terms of quality and yield of extracted metagenomic DNA as well as the composition of the rumen bacterial community, and evaluate the effect of soybean oil (SO) and crude glycerin (CG) association on ruminal fermentation, ruminal biohydrogenation (BH) and ruminal microbial population in Nellore steers. In the experiment 1: One Nellore steer fitted with a ruminal silicone-type cannula was used as a donor of ruminal contents. The experiment comprised 11 experimental groups: pellet control (PC), lyophilized control (LC), P-20: pellet stored frozen at -20 °C for a period of 3, 6, and 12 months, P-80: pellet stored frozen at -80 °C for a period of 3, 6, and 12 months, and L-20: lyophilized sample stored frozen at -20 °C for a period of 3, 6, and 12 months. The L-20 method could not maintain the yield of DNA during storage. In addition, the P-80 group showed a greater yield of metagenomic DNA than the other groups after 6 months of storage. Rumen samples stored as pellets (P-20 and P-80) resulted in lower richness Chao 1, ACE, and Shannon Wiener indices when compared to PC, while LC and PC were only different in richness ACE. The storage method and storage time influenced the proportions of 14 of 17 phyla identified by sequencing. In the P-20 group, the proportion of Cyanobacteria, Elusimicrobia, Fibrobacteres, Lentisphaerae, Proteobacteria, and Spirochaetes phyla identified was lower than 1%. In the P-80 group, there was an increase in the proportion of the Bacteroidetes phylum (p = 0.010); however, the proportion of Actinobacteria, Chloroflexi, SR1, Synergistetes, TM7, and WPS.2 phyla were unchanged compared to the PC group (p > 0.05). The class Clostridium was the most abundant in all stored groups and increased in its proportion, (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Lucia Maria Carareto Alves / Coorientador: Alessandro de Mello Varani / Banca: Hugo Miguel Preto de Morais Sarmento / Banca: Rodrigo Matheus Pereira / Banca: Everlon Cid Rigobelo / Banca: Silvana Pompéia do Val de Moraes / Resumo: O composto orgânico produzido a partir de carcaças, resíduos animais e vegetais é uma alternativa viável para a substituição total ou parcial dos fertilizantes minerais utilizados na atualidade. No processo de compostagem participam diferentes populações microbianas, e com isso o composto torna-se um sistema rico para utilização como fertilizante no solo, complementando assim as necessidades nutricionais e microbianas do meio ambiente. Entretanto, há poucos trabalhos envolvendo análise da diversidade bacteriana em solos sob uso de composto orgânico feito a partir de carcaças, e também pouco se conhece sobre o impacto ambiental do uso agrícola de composto orgânico na qualidade da água. Existe também a questão se há influência da água utilizada para irrigação na qualidade do solo. O objetivo central desse trabalho foi analisar a diversidade bacteriana e perfil funcional de um solo de horta e da água de um córrego utilizada para irrigação. E como objetivo secundário, através do isolamento de bactérias da água verificar o potencial biotecnológico de produção e uso de exopolissacarídeo como bioemulsificante de óleo e hidrocarbonetos. As amostras de solo e água utilizadas nesse trabalho foram coletadas na área do departamento rural da Fundação Parque Zoológico de São Paulo, em setembro de 2014. Todo material coletado foi transportado até o Laboratório de Bioquímica de Micro-organismos e de Plantas, onde realizou-se a extração de DNA total e sequenciamento através de tecnologia Ion ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The organic compost produced from carcasses, animal and vegetable waste is a viable alternative to full or partial replacement of mineral fertilizers used nowadays. In the composting process there are involved different microbial populations, and the compost becomes a rich system for use as a fertilizer in the soil, thereby supplementing the nutritional and microbial requirements of the medium. However, there are few studies involving the analysis of bacterial diversity in soil under use of organic compost made from carcasses, and also little is known about the environmental impact of agricultural use of organic compost in water quality. Furthermore, there is also the question of whether there is influence of the water used for irrigation on soil quality. Because of these questions, the central objective of this study was to analyze the bacterial diversity and functional profile of a soil from vegetable garden and freshwater used for irrigation from a local stream. As a secondary objective, we aimed to verify the production and biotechnology potential of a bacterial exopolysaccharide as oil and hydrocarbons bioemulsifier. Soil and freshwater samples used in this study were collected at rural department of the Zoo Foundation Park of São Paulo, in September 2014. All material collected was transported to the Laboratório de Bioquímica de Micro-organismos e de Plantas where we proceeded with the total DNA extraction experiments, sequencing through Ion Proton technology (Life Technologies), bacterial isolation, production and application of exopolysaccharide as bioemulsifier. By analyzing the metagenomic DNA it was observed that both freshwater and soil were plenty of bacterial communities normally found in agricultural areas under influence of organic amendments. Through the analysis of genes related to biogeochemical cycles, it was found abundance ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Eliana Gertrudes de Macedo Lemos / Coorientador: Jackson Antonio Marcondes de Souza / Banca: Tsai Siu Mui / Banca: Hugo Miguel Preto de Morais Sarmento / Banca: Janete Aparecida Desiderio / Banca: Tereza Cristina Luque Castelane / Resumo: Os impactos ambientais causados por sucessivas extrações de minérios e compostos gerados dos resíduos tóxicos dessa atividade têm sido foco de preocupação dos ambientalistas, neste contexto há um grande esforço gerado para o desenvolvimento de metodologias eficientes e de baixo custo para remoção de metais pesados de solos e águas contaminadas. Os métodos biológicos surgem como uma alternativa aos métodos convencionais para o solo, um dos ecossistemas terrestre que apresentam uma infinidade de recursos naturais além da grande diversidade de microrganismos interagindo entre si. O mesmo constitui fonte de investimento para o isolamento de microrganismos e análises metagenômicas para prospecção de genes envolvidos em processos importantes para o equilíbrio metabólico e ecológico, pois, tanto de maneira isolada, como em interações, estes organismos desempenham papel importante no que diz respeito à produção de enzimas na biorremoção de metais e contaminantes do solo. Este trabalho teve como objetivo isolar, caracterizar e avaliar a biossorção e bioacumulação de metais por microrganismos originados de solos de ecossistemas de Sabará, uma região de mineradora desativada Minas Gerais. Adicionalmente buscou-se avaliar a diversidade metabólica funcional, para uma comparação da microbiota de, Sabará e Brumadinho, combinada com busca de genes que conferem resistência a cromo (crhA), cobre (copA, copB, cueO) e níquel (nixA). Os isolados obtidos foram classificados em gêneros como Burkolderia, Serratia, Bacillus, Stenotrophomonas e Artrobacter, que apresentam potencial para biorremediação de metais do solo e água. Entretanto, seis dos 32 isolados apresentaram resistência aos metais cobre, cromo e níquel, na concentração de 500 mgL-1. Destes isolados, dois deles, do gênero Burkolderia e Arthrobacter (CP15 e CR11) apresentaram capacidade metabólica de biossorver e interiorizar metais pesados em diferentes... / Abstract: The environmental impacts caused by successive extractions of minerals and compounds generated toxic waste of this activity have been the focus of concern for environmentalists in this context there is a great effort generated for the development of efficient methodologies and cost-effective to remove heavy metals from soils and contaminated water. Biological methods appear as an alternative to conventional methods for the ground of the earth's ecosystems have a multitude of natural resources beyond the great diversity of microorganisms interacting. The same is investment source for the isolation of microorganisms and metagenomic analyzes to search for genes involved in important processes for metabolic and ecological balance, since both in isolation, as in interactions, these organisms play an important role as regards the production of enzymes in biorremoção metal and soil contaminants. This study aimed to isolate, characterize and evaluate the biosorption and bioaccumulation of metals by microorganisms originating from Sabara ecosystems soil, a mining region of Minas Gerais disabled. In addition we sought to evaluate the functional metabolic diversity, for a comparison of the microbiota of Sabara and Brumadinho, combined with search of genes that confer resistance to chromium (CRHA), copper (copA, CopB, cueO) and nickel (Nixa). The isolates were classified into genres such as Burkolderia, Serratia, Bacillus, Stenotrophomonas and Artrobacter, which have the potential for bioremediation of metals from soil and water. However, six of the 32 isolates were resistant to metals copper, chromium and nickel, at a concentration of 500 mg L-1. Of these isolates, two of them, the genus Arthrobacter and Burkolderia (CP15 and CR11) had metabolic capacity to internalize biossorver and heavy metals at different stages of development. As metabolic activity, the microbial community of the perimeter of iron quadrangle soils (MG) has high activity ... / Doutor

Na última década tem sido possível reconstruir o genoma de bactérias e arquéias presentes em comunidades microbianas de ambientes naturais a partir de dados metagenômicos. Isso tem revolucionado nosso entendimento sobre a topologia da árvore da vida e a descoberta de novas capacidades metabólicas, bem como auxiliado na identificação mais acurada de genes de interesse industrial, visto que os dados estão mais completos e menos fragmentados. Com base neste contexto, o objetivo geral deste projeto foi reconstruir o genoma de bactérias ligadas a degradação de biomassa vegetal em comunidades microbianas da compostagem, focando em análises de diversidade de enzimas de Glicosil Hidrolases (GHs), a partir de dados de sequências metagenômicas gerados no projeto temático processo 11/50870-6. Para alcançar os nossos objetivos, foram desenvolvidos pipelines computacionais com softwares já disponíveis na literatura e foram utilizados dois conjuntos principais de dados de sequenciamento massivo (um conjunto de dados seriados que engloba inúmeros estágios do processamento da compostagem e um conjunto de dados do metagenoma de um consórcio microbiano celulolítico e termofílico construído a partir de amostras da compostagem). Foram reconstruídos 13 genomas (sete genomas em amostras dos dados seriados e seis genomas na amostra do consórcio microbiano), sendo identificado no mínimo quatro novas espécies. As análises baseadas em filogenômica indicam a presença de pelo menos uma nova classe dentro do filo Firmicutes, uma nova espécie da família Paenibacillaceae e a reconstrução pela primeira vez do genoma da espécie Bacillus thermozeamaize. Também foram identificadas 33 lacunas/ilhas metagenômicas (IMs). Essas regiões apresentaram genes diretamente ligados a biossíntese de polissacarídeos do envelope celular, pseudogenes e proteínas hipotéticas. Algumas dessas proteínas estão diretamente ligadas ao reconhecimento de bacteríofagos durante a fase de infecção viral. A presença de IMs também indica uma divergência entre as populações microbianas presentes na compostagem com a espécie de referência. Quanto ao potencial de degradação de biomassa vegetal, todos os microrganismos apresentam genes com potencial para degradação de material lignocelulolítico durante o processamento de diferentes estágios da compostagem, indicando a importância do papel funcional dessas bactérias na compostagem. / In the last decade it has been possible to reconstruct Bacteria and Archaea genomes that are in natural microbial communities from metagenomic samples. This has revolutionized our understanding of the topology of the tree of life and the discovery of new metabolic functions, as well as aided in more accurate identification of industrial bioprospecting genes, since the genomic data are more complete and less fragmented. Based on this background, the aim of this project was to reconstruct the bacterial genomes linked to plant biomass degradation in composting communities, focusing on diversity analysis of Glycosyl Hydrolases (GHs) from metagenomic sequence data generated in the Thematic Project (Process 11/50870-6). To achieve our objectives, computational pipelines have been developed (this pipelines were based on software already available in the literature) and we use these pipelines in two massive data sets generated by high-throughput sequencing (one data set of time series compost sample which includes several stages of the composting process and other data set from a cellu- lolytic and thermophilic microbial consortium). Thirteen genomes were reconstructed (seven genomes from time series metagenomic data and six genomes from microbial consortium). At least four new species have been identified, and the analyzes based on phylogenomic inferences indicate the presence of at least one new class of Firmicutes phylum, and a new Paenibacillaceae family and the reconstruction for the first time the Bacillus thermozeamaize genome. They also identified 33 gaps/metagenomic Islands (IMs). These gaps had genes directly linked to polysaccharide biosynthesis of the cell envelope, pseudogenes and hypothetical proteins. Some of these proteins are directly linked to the bacteriophage during the recognition phase of viral infection. The presence of gaps also indicates a divergence between microbial populations present in the compost with the reference genome. All microbial genomes reconstructed in this studyhave genes linked to lignocellulolytic potential degradation during the different stages of composting process, indicating the functional role this bactéria in this environment.

Orientador: José Luiz Rybarczyk Filho / Resumo: Na análise de dados metagenômicos temos duas perguntas básicas que podemos fazer: “Quem são?” e “O que estão fazendo?” os microorganismos de uma determinada amostra. Para responder a primeira pergunta utiliza-se a análise taxonômica de microorganismos. Existem diversos software que utilizam diferentes metodologias para atingir essa finalidade. Esses métodos são divididos em duas categorias principais: composicional e alinhamento por similaridade. O que diferencia os métodos são principalmente o tempo para ser realizada a análise, poder computacional e eficiência na identificação dos reads. Nesse trabalho propomos um novo método por composição que utiliza cinco assinaturas genômicas e suas combinações para identificação dos reads: concentração de GC (Guanina/Citocina), entropia de dipletes, entropia de tripletes, entropia de tetrapletes e abundância total de dinucleotı́deos. Utilizamos um conjunto de dados referente a 3055 genomas completos de bactérias provenientes do NCBI (National Center for Biotechnology Information)que foram fragmentados em dois grupos: teste e controle. Os grupos foram fragmentados em tamanhos de 50-1000pb com partições de tamanho 50pb, buscando se aproximar dos tamanhos de reads normalmente gerados pelos equipamentos de sequenciamento de nova geração. O desempenho da metologia foi avaliado por medidas de sensibilidade, especificidade, precisão e média harmônica em comparação aos resultados do grupo teste com o grupo controle. Dentre as combinações anal... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Orientador: Jackson Antonio Marcondes Souza / Banca: Manoel Victor Franco Lemos / Banca: Maria de lourdes Teixeira de Moraes Polizeli / Banca: María Eugenia Guazzaroni / Banca: Alessandro de Mello Varani / Resumo: A comunidade mundial busca pela obtenção de biocombustível celulósico, embora ainda seja um grande desafio a desconstrução do arranjo lignocelulósico para obtenção de açúcares livres de forma eficiente e economicamente viável. A fim de superar tais desafios, avanços conquistados pela metagenômica ressaltam sua aplicação como alternativa para compreender e desvendar o grande potencial metabólico presente nos ambientes, buscando encontrar em tais ambientes novas enzimas que atuem de forma eficiente na desconstrução do material lignocelulósico. Neste trabalho utilizou-se, a abordagem metagenômica para caracterização de genes com potencial para degradar biomassa vegetal e também para avaliação da diversidade taxonômica do ambiente ruminal bovino (Cow_1), bem como comparar os dados coletados com outros metagenomas disponíveis. Amostras de conteúdo ruminal de três bovinos machos da raça Nelore foram coletadas para a obtenção da amostra de DNA metagenômico, que posteriormente foi sequenciada pelo sequenciador HiScan SQ (Illumina). Foram obtidas aproximadamente 63 milhões de sequências (Cow _1), 2 x 100 pb. Dentre os 26 filos encontrados o filo Bacteroidetes foi o mais abundante, seguido de Firmicutes e Proteobacteria. Para a anotação gênica foi utilizado os bancos de dados Pfam, GO, KEGG e CAZy. Foram associadas ORFs relacionadas a 86 famílias de Glycoside Hydrolases (GHs), 52 famílias de Carbohydrate-Binding Modules (CBMs), 4 famílias de Auxiliary Activities (AAs), 16 famílias de C... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The world community search to obtain cellulosic biofuel; however the deconstruction of the lignocellulosic arrangement to obtain free sugars in an efficient and economically viable way is still a great challenge. Advances achieved through the metagenomic emphasize its application as an alternative to unfold the great metabolic potential present in the environments in order to overcome such challenges. Thus, a metagenomic approach was used to characterize genes with potential to degrade plant biomass and to evaluate the taxonomic diversity of the Nelore bovine ruminal environment. Samples were collected from three bovine males to obtain the DNA sample, which were sequentially sequenced by the HiScan SQ (Illumina) sequencer. About 63 million sequences, 2 x 100 bp, were obtained. Among the 26 phyla found, Bacteroidetes was the most abundant, followed by Firmicutes and Proteobacteria. For gene annotation was used the Pfam, GO, KEGG and CAZy databases. A total of 86 families of Glycoside Hydrolases (GHs), 52 families of Carbohydrate Binding Modules (CBMs), 4 families of Auxiliary Activities (AAs), 16 Esterase Carbohydrate (CEs), 55 GlycosylTransferases (GTs) Polysaccharide Lyases (PLs), 1 S-homology homology (SLH) domain and 1 family of cohesin and dockerine was associated. these genes are related to the formation of the enzymatic complex for deconstruction of plant biomass (cellulosome). The cow_1 metagenome presented a greater number of genes related to deconstruction of plant b... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Eliana Gertrudes de Macedo Lemos / Banca: Rodrigo Mateus Pereira / Banca: Maria Benincasa Vidotti / Banca: Danillo Oliveira de Alvarenga / Banca: Everlon Cid Rigobelo / Resumo: O interesse no estudo de comunidades microbianas de ambientes pouco avaliados, impactados e/ou extremos tem aumentado significativamente. Dentre os ambientes estudados, encontram-se as águas residuais de áreas de mineração. Com o grande número de cavas e lagoas de rejeitos gerados através da atividade mineradora e o pouco estudo deste tema no Brasil, foi desenvolvido este trabalho, onde avaliamos a taxonomia e capacidade funcional da comunidade microbiana. As amostras de água foram coletadas de uma cava de mineração e uma lagoa de rejeitos de uma região anteriormente utilizada para extração de minério de ferro no Centro de Biodiversidade (CeBio) da empresa VALE/SA, em Sabará/MG. Análises do perfil de atividade metabólica indicaram um excelente desempenho quanto à degradação de diferentes compostos. Além disso, o isolamento com métodos tradicionais de cultivo mostrou que algumas bactérias apresentam capacidade em produzir diferentes enzimas de interesse biotecnológico. O DNA foi extraído e sequenciado através de técnicas metagenômicas, o sequenciamento do gene de 16S rRNA foi realizado na plataforma Ion PGM™. Esta análise, além de revelar a taxonomia da comunidade presente na água da cava e lagoa, identificou o perfil funcional indicando enriquecimento de subsistemas importantes para ambas as amostras. Adicionalmente para a água da cava de mineração, foi realizado o sequenciamento do DNA total na plataforma Ion Proton™, que através de análises com o banco de dados SEED revelou... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The interest in the study of microbial communities of low evaluated, impacted or extreme environments has increased significantly. Among the studied environments, there is the wastewater from mining areas. Due to the large number of reject pits and lagoons generated by the mining activity and the lack of study of this theme in Brazil, this study was developed to evaluate the taxonomy and functional capacity of the microbial community. The water samples were collected from a mining pit and a reject lagoon from a region formerly used for iron extraction at the Biodiversity Center (CeBio) from VALE/SA, in Sabará/MG. Analyzes of the metabolic activity profile indicated an excellent performance regarding the degradation of different compounds. Moreover, the isolation with traditional methods of culture showed that some bacteria have the capacity to produce different enzymes of biotechnological interest. The DNA was extracted and sequenced using metagenomic techniques, the 16S rRNA gene sequencing was performed on the Ion PGM™ platform. This analysis, in addition to revealing the taxonomy of the community present in the water of the pit and the lagoon, identified the functional profile indicating enrichment of important subsystems for the studied samples. In addition to the water from the mining pit, the total DNA sequencing was carried out on the ION Proton™ platform, which, through analysis with the SEED database, revealed genes associated with cell maintenance and the nitrogen c... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A costa do Rio Grande do Sul recebe sazonalmente uma variedade de espécies marinhas que incluem aves, tartarugas e mamíferos. Entre elas, os lobos-marinhos são observados freqüentemente nas praias do litoral, principalmente durante os meses de inverno. Embora muitos destes animais procurem as praias para descansar, muitos deles chegam debilitados ou mortos. Estabelecer quais são os prováveis agentes microbiológicos que possam causar doenças nestes animais e seu potencial para transmissão de zoonoses é uma tarefa difícil pelos dados disponíveis. O objetivo deste estudo foi de aplicar uma análise metagenômica para caracterizar o viroma fecal de lobos-marinhos encontrados mortos ao longo da costa sul-rio-grandense. Duas espécies foram examinadas: o lobo-marinho-sul-americano (Arctocephalus australis) e o lobo-marinho-subantártico (Arctocephalus tropicalis). Dez amostras de fezes de A. australis (n=5) e A. tropicalis (n=5) foram coletadas dos intestinos de lobos-marinhos mortos e as partículas virais foram purificadas, extraídas e uma PCR randômica foi realizada. Os produtos amplificados foram seqüenciados por duas plataformas de seqüenciamento, Ion Torrent e Illumina, e os contigs foram submetidos ao BLASTx. Ambos os viromas foram predominados por bacterófagos, no entanto, vírus entéricos de eucariotos e potenciais novos vírus também foram encontrados. Seqüências de anelovírus, parvovírus e picornavírus foram identificadas nas duas espécies de lobos-marinhos. Seqüências de picobirnavírus e semelhantes a hepevírus foram identificadas em A. australis, enquanto sapovírus, rotavírus e sakobuvírus foram encontrados em A. tropicalis. Estes resultados contribuem para um maior entendimento dos vírus que circulam entre as populações de lobos-marinhos. / The Rio Grande do Sul coast, the southernmost state in Brazil, seasonally hosts numerous marine species, including birds, turtles and mammals. Among the marine mammals, the Subantarctic and South American fur seals are observed near and on-shore frequently, particularly during winter months. Although some reach the coast to rest, several are found dead or debilitated along the shore. Establishing microbial etiological agents of diseases and the potential for fur seals to serve as reservoirs of zoonotic diseases remains limited due to available data. The aim of this study was to apply a metagenomic approach to characterize the fecal virome of fur seals found dead along the Rio Grande do Sul coast. Two species were analyzed: the South American fur seal (Arctocephalus australis) and the Subantarctic fur seal (Arctocephalus tropicalis). Ten fecal samples from A. australis (n=5) and A. tropicalis (n=5) were collected from the intestines of dead fur seals and viral particles were purified, extracted and a random PCR was performed. The amplified products were sequenced through Ion Torrent and Illumina NGS platforms and assembled reads were subjected to BLASTx searches. Both viromes were dominated by bacteriophages, however, enteric and potentially novel eukaryotic viruses were also found. Sequences of anellovirus, parvovirus and picornavirus were identified in both fur seal species. Sequences of picobirnavirus and a hepevirus-like were identified in A. australis; while sapovirus, rotavirus and sakubovirus were found in A. tropicalis. These findings contribute to a better understanding of the viruses that occur in fur seal populations.

Submitted by Tatiana Silva (tsilva@icict.fiocruz.br) on 2013-01-25T17:22:15Z No. of bitstreams: 1 rafael_r_c_cuadrat_ioc_bcm_0020_2010.pdf: 3574577 bytes, checksum: 65d8a71b5e600c5b8c4651cfa407aa78 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-25T17:22:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rafael_r_c_cuadrat_ioc_bcm_0020_2010.pdf: 3574577 bytes, checksum: 65d8a71b5e600c5b8c4651cfa407aa78 (MD5) Previous issue date: 2010 / Fundação Oswaldo Cruz.Instituto Oswaldo Cruz. Rio de janeiro, RJ, Brasil / O uso abusivo de antibióticos nos últimos tempos tem causado o surgimento de cepas multi-resistentes, inclusive em relação às moléculas de última geração, como por exemplo as cepas de Staphylococcus aureusresistentes à Vancomicina. Isto torna importante abusca por novas moléculas com ação antimicrobiana. A indústria farmacêutica, durante décadas, tem trabalhado com a modificação química dos produtos naturais (produzidos a partir de microorganismos cultivados) na tentativa de aumentar a potência destes compostos, para torná-los eficazes contra as cepas resistentes aos atuais fármacos. Porém, a descoberta de novos compostos naturais se mostra mais eficiente emenos onerosa do que a modificação de compostos já conhecidos. Entretanto, estudos vêm demonstrando que somente uma pequena porcentagem (1%-10%) dos microrganismos presentes na natureza pode ser isolada e mantida em meios de cultura artificiais, fazendo com que estes isolados e suas respectivas moléculas sejam sempre “redescobertos”, limitando o desenvolvimento de novos fármacos. Contudo, abordagens moleculares como a metagenômica e ferramentas de bioinformática têm sido utilizadas combinadamente para o acesso direto ao DNA dos microrganismos não cultiváveis. Através da clonagem de fragmentos de DNA ambiental e posterior triagem por hibridização, PCR e sequenciamento, podemos obter informações referentes a genes que codificam moléculas de interesse biotecnológico e farmacológico, como por exemplo: lipases, esterases, celulases, quitinases, policetídeo sintases, etc. As famílias de genes que codificam as enzimas PKSs (polyketides synthases) e halogenases flanqueadoras são consideradas de interesse biotecnológico pois são produzidas no metabolismo secundário de diversos organismos e são fundamentais para a síntese de compostos antimicrobianos e antitumor. Visando a identificação e análise da variabilidade das PKSs, é interessante que se utilize amostras de DNA de ambientes com alta diversidade genética, como é o caso dos ambientes marinhos costeiros. Trabalhos preliminares realizados por nosso grupo mostram considerável diversidade em águas superficiais marinhas, composta por fungos, dinoflagelados, cianobactérias e actinobactérias não cultivados. O objetivo deste trabalho é analisar a diversidade de PKSs em ambientes marinhos, realizando inferências sobre evolução e filogenia destas enzimas. Foi possível sequenciar 5novas regiões KS de PKS tipo I iterativa e modular, além de constatar uma grande diversidade de PKS nos bancos de dados ambientais estudados. / Overuse of antibiotics in recent times has caused the emergence multi-resistents strain, including some molecules of last generation, such as strains of Staphylococcus aureus resistant to Vancomycin. This makes it important tosearch for new molecules with anti-microbial activity. The pharmaceutical industry, for decades, has worked with the chemical modification of natural products (produced from cultivated microorganisms) in an attempt to increase the potency of these compounds to make them effective against strains resistant to current drugs. However, the discovery of new natural compounds is more efficient and less costly than the modification of compounds known. However, research has shown that only a small percentage (1% -10%) of microorganisms in nature can be isolated and kept in artificial culture medium, making these isolates and their molecules are always "rediscovered" by limiting the development of new drugs. However, molecular approaches such as metagenomic and bioinformatics tools have been used in combination for direct access to the DNA of non-cultivable microorganisms. By cloning DNA fragmentsand subsequent environmental screening by hybridization, PCR and sequencing, we can obtain information about the genes that encode molecules of pharmacological and biotechnological interest, for example, lipases, esterases, cellulases, chitinases, polyketide synthases, etc. The families of genes that encode enzymes PKSs (polyketides synthases) and flanking halogenases are considered of biotechnological interest because they are producedin the secondary metabolism of different organisms and are essential for the synthesis of antimicrobial compounds and antitumor. For the identification and analysis of variability of PKSs, it is interesting to use DNA samples from environments with high genetic diversity, as is the case of coastal marine environments. Preliminary work performed by our group show considerable diversity in marine surface waters, composed of fungi, dinoflagellates, cyanobacteria and uncultured actinobacteria. The objective of this study is to analyze the diversityof PKSs in marine environments, making inferences about evolution and phylogeny of these enzymes. It was possible to sequence 5 new regions of KS type I iterative and modular, and seea great diversity of PKSs in environmental databases studied.