A Mata Atlântica brasileira é apontada como um dos mais importantes refúgios da biodiversidade em todo o planeta. Este bioma é extremamente importante sob o aspecto da riqueza de espécies vegetais e animais na sua composição e interações, porém ainda pouco conhecido e explorado sob o ponto de vista microbiológico. Um grama de solo pode conter cerca de 10 bilhões de micro-organismos de diferentes espécies. A maioria dos micro-organismos presentes nos solos não é de fácil cultivo em laboratório (somente 0.1-10% são recuperados), sendo necessária à utilização de novas técnicas para superar este problema. Muitos micro-organismos presentes no solo tem grande importância biotecnológica por produzirem compostos bioativos. O filo Actinobacteria é abundante em solos e de grande importância econômica, tendo em vista que a maioria dos antibióticos comercializados é produzido por membros deste grupo. Porém a biodiversidade microbiana da Mata Atlântica, bem como, o seu potencial biotecnológico não tem sido plenamente estudado. Poucos trabalhos mostram produtos do metabolismo microbiano com potencial em uso em indústrias e mostram menos ainda antimicrobianos produzidos por isolados bacterianos desta região. Dentro deste contexto, o presente trabalho buscou em duas alternativas metodológicas como a técnica independente de cultivo, o metagenoma, verificar a presença de genes de uma importante via biossintética os policetídeos sintases e com a técnica dependente de cultivo, selecionar prováveis bactérias produtoras de composto bioativos. O metagenoma propõe fazer uma análise do DNA total de amostras do solo, visando conhecer a informação gênica destes compostos na complexa diversidade microbiana. Desta forma, várias abordagens foram empregadas para conseguir um DNA de alto peso molecular e de qualidade suficiente para construir bibliotecas metagenômicas, e procurar nestas, genes das vias de sínteses dos policetídeos (PKS) tipo I e tipo II, que ficam agrupados em clusters que variam de tamanho entre 20 a 100 kb. Otimizamos um método de extração de DNA do solo e conseguimos obter um DNA de aproximadamente 50kb, que foi amplificado por PCR utilizando primers para regiões conservadas dos genes policetídeos sintases tipo I e II (acetosintase ) de Actinomicetos. Os fragmentos obtidos, PKS I e PKS II, com tamanho entre 600pb a 700pb, foram clonados, construído-se duas bibliotecas metagenômicas (KSI e KS II). Os clones foram sequênciados e analisados em uma árvore filogenética. A análise filogenética de genes policetídeos tipo I demonstrou similaridade com estes genes de diversas divisões de bactérias, revelando a presença de prováveis genes novos não apenas relacionados a via de PKSI, como também aos genes de PKSI híbridos com peptídeos não ribossomais. Em complemento a filogenia de policetídeos tipo II apresentou uma similaridade com genes de Actinobacteria, formando um grupo que também está relacionados a presença de prováveis genes novos de importantes famílias de antibióticos. Através do cultivo utilizando meio seletivo para o crescimento de bactérias não cultivadas, foi possível isolar sete bactérias que possuem atividade antibacteriana e/ou antifúngica. / The Brazilian Atlantic Forest is considered as one of the most important reservoir of biodiversity in the planet. This biome is extremely important for its richness of plant and animal species but although with their composition and interactions poorly known and unexplored from a microbiological perspective. One gram of soil can contain near 10 billion microorganisms of different species. The majority of the soil microorganisms is not cultivable in laboratory (only 0.1-10% are recovered), being necessary to use new techniques to overcome this problem. Many of the soil microorganisms are biotechnologically important for the production of bioactive compounds. The Actinobacteria phylum is abundant in soil and important economically due to the capacity of synthesize many antibiotics. Nevertheless, the Atlantic Forest microbial biodiversity has not been properly study. Few works show microbial metabolic products with potential use in industries and, still less, antimicrobials isolated from this biome. The present work searched two new methodological alternatives: one culture independent, the metagenome, to verify the presence of polyketide synthases biosynthetic genes; and the second, the culture dependent, to select potential bacteria producers of bioactive compounds. The metagenome intend the total DNA analysis of a sample, focusing in to know the genetic information of the complex microbial diversity. Several approaches were used in order to obtain DNA of high molecular weight and quality toconstruct metagenomic libraries and search for polyketide synthases (PKS) genes types I and II, that usually are organized in clusters of 30 to 100 kb. A DNA extraction method was optimized obtaining DNA of approximately 50 kb, and used for the detection of PKS gens by PCR approaches using primers based in polyketide synthases type I and II (ketosynthase ) conserved regions of Actinomycetes. The PKS I and PKSII amplicons (600-700 bp) were cloned and two metagenoic libraries were obtained (KS I and KS II). The clones were sequenced and analyzed in a phylogenetic tree. Phylogenetic analysis of PKS I genes reveled high similarities with genes of several divisions of bacterias pointing the presence of provable new genes related with the synthesis of polyketides produzrd by PKS I and hybrid PKS with non ribosomal peptides (NRPs). Polyketide type I genes showed similarity with Streptomyces and uncultered bacteria. The analysis of polyketide II genes showed high similarity with genes of Actinobacteria gruped in two main groups, one of them with possible new genes related with the production of important antibiotics. Using selective medium for uncultered bacteria, seven isolates were obtained being studied taxonomically and tested for the production of secondary metabolites with antibacterial and antifungal activities.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-29012010-111747 |
| Date | 16 December 2009 |
| Creators | Massini, Karen Cristina |
| Contributors | Maldonado, Gabriel Padilla, Silva, Luiziana Ferreira da |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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