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Tipo do documento: Dissertação
Título: PROSPECÇÃO DE METABÓLITOS BIOATIVOS PROVENIENTES DE MICROALGAS EXTREMÓFILAS: APLICAÇÕES NA ÁREA DA SAÚDE.
Título(s) alternativo(s): PROSPECTING BIOACTIVE METABOLITES FROM EXTREMOPHILIC MICRO-ALGAE: HEALTH APPLICATIONS.
Autor: SOUSA, Pedro Felipe Rodrigues 
Primeiro orientador: DALL"AGNOL , Hivana Patrícia Melo Barbosa
Primeiro membro da banca: DALL"AGNOL, HIVANA PATRICIA MELO BARBOSA
Segundo membro da banca: CARVALHO, Rafael Cardoso
Terceiro membro da banca: GONÇALVES, Evonnildo Costa
Quarto membro da banca: ROCHA, Cláudia Quintino
Quinto membro da banca: LIMA, Alex Ranieri Jerônimo
Resumo: Microalgas são microrganismos eucariotos capazes de utilizar em seu metabolismo vias autotróficas e heterotróficas. Podem ser encontradas nos mais diversos tipos de ambientes aquáticos. Determinados tipos de ambientes possuem condições extremas as quais organismos se adaptam para sobreviver. Essas adaptações induzem especializações e ativação de vias metabólicas secundárias capazes de produzir compostos que permitem a sobrevivência de organismos nas mais variadas condições. Diversos destes metabólitos secundários possuem atividades contra microrganismos devido a competição do meio, antibiofilme, atividade antioxidante dentre outras. Deste modo, este trabalho buscou avaliar o potencial biotecnológico em saúde, usando técnicas in silico de prospecção, de duas microalgas verdes Chlamydomonas acidophila e Jaagichlorella hainangensis. Ambas as microalgas foram isoladas de ambientes extremófilos localizados em área de mineração: Chlamydomonas acidophila de uma Drenagem Ácida de Mina de Cobre e Jaagichlorella hainangensis de um lago natural de Ferro. Após as etapas de obtenção dos genomas, controle de qualidade e montagem dos mesmos foi realizada a anotação destes utilizando a plataforma GenSAS. Para predição de agrupamentos gênicos ligados a metabólitos secundários foi utilizada a plataforma antiSMASH nas versões bactéria e fungo. O antiSMASH apontou diversos clusters gênicos ligados a vias biossintéticas de metabólitos secundários de interesse em ambas as microalgas tais como, terpenos, sideróforos e ectoínas. O resultado destes clusters preditos foram analisados através de gráficos de sintenia com os agrupamentos depositados no MIBiG e as possíveis funções dos genes foram preditas através de BLAST no CDD e no banco de dados PFAM. O antiSMASH também apontou clusters classificados como peptídeos síntase não-ribossômicos (NRPS) e policetídeo sintases (PKS) no genoma das duas microalgas e clusters híbridos NRPS/PKS somente em Jaagiclhorella hainangensis. Os genes relacionados a PKS tipo I foram os de maior prevalência em Jaagichlorella hainangensis, seguidos dos genes relacionados ao tipo III. No entanto, este perfil não é encontrado em Chlamydomonas acidophila na qual somente os genes relacionados a PKS tipo III foram identificados. Análises mais robustas com os clusters NRPS e PKS preditos nos genomas destas microalgas foram realizadas utilizando a plataforma NaPDoS. Somente em Jaagichlorella hainangensis 2 clusters foram vinculados com baixa similaridade a vias biossintéticas, sendo um destes um agrupamento PKS similar a sequência de epotilola, um metabólito já conhecido por sua atividade anticâncer. A falta de resultados em Chlamydomonas acidophila e nos clusters remanescentes em Jaagichlorella hainangensis apontam que estas sequencias podem estar relacionadas com vias não categorizadas ou não inseridas no NaPDoS e nestes casos estão ligadas a compostos de caráter inédito. Obter estes dados preliminares nestas espécies, direcionam possíveis experimentos in vitro os quais possam ser realizados com objetivo de extração de metabólitos secundários bem como elucidar vias metabólicas, além de contribuir com bancos de dados genômicos com os agrupamentos gênicos preditos para possíveis relações sintenicas e expansão do conhecimento genômico de microalgas.
Abstract: Microalgae are eukaryotic microorganisms capable of using autotrophic and heterotrophic pathways in their metabolism. These can be found in the most diverse types of aquatic environments. Certain types of environments have extreme conditions to which organisms adapt to survive. These adaptations induce specializations and activation of secondary metabolic pathways capable of producing compounds that allow organisms to survive in the most varied conditions. Several of these secondary metabolites have activities against microorganisms due to media competition, antibiofilm, antioxidant activity, among others. Thus, this work sought to evaluate the biotechnological potential in health, using in silico prospecting techniques, of two green microalgae Chlamydomonas acidophila and Jaagichlorella hainangensis. Both microalgae were isolated from extremophile environments located in a mining area: Chlamydomonas acidophila from an acidic copper mine drainage and Jaagichlorella hainangensis from a natural iron lake. After the steps of obtaining the genomes, quality control and assembly, they were annotated using the GenSAS platform. To predict gene clusters linked to secondary metabolites, the antiSMASH platform was used in the bacterium and fungus versions. AntiSMASH pointed to several gene clusters linked to biosynthetic pathways of secondary metabolites of interest in both microalgae such as terpenes, siderophores and ectoins. The results of these predicted clusters were analyzed using synthesis plots with the groupings deposited in the MIBiG and the possible functions of the genes were predicted through BLAST in the CDD and in the PFAM database. AntiSMASH also identified clusters classified as non-ribosomal synthase peptides (NRPS) and polyketide synthases (PKS) in the genome of the two microalgae and NRPS / PKS hybrid clusters only in Jaagiclhorella hainangensis. Genes related to PKS type I were the most prevalent in Jaagichlorella hainangensis, followed by genes related to type III. However, this profile is not found in Chlamydomonas acidophila in which only genes related to PKS type III have been identified. More robust analyzes with the NRPS and PKS clusters predicted in the genomes of these microalgae were performed using the NaPDoS platform. Only in Jaagichlorella hainangensis 2 clusters were linked with low similarity to biosynthetic pathways, one of which is a PKS cluster similar to the epothilone sequence, a metabolite already known for its anticancer activity. The lack of results in Chlamydomonas acidophila and in the remaining clusters in Jaagichlorella hainangensis indicate that these sequences may be related to pathways that are not categorized or not inserted in NaPDoS and in these cases are linked to compounds of unprecedented character. Obtaining these preliminary data in these species, direct possible in vitro experiments which can be carried out with the objective of extracting secondary metabolites as well as elucidating metabolic pathways, in addition to contributing to genomic databases with the predicted gene clusters for possible syntenic relationships and expansion of the genomic knowledge of microalgae.
Palavras-chave: Mineração Genômica;
Fitoplâncton;
Chlamydomonas;
Jaagichlorella;
Bioprospecção;
Bioinformática
Genome Mining;
Phytoplankton;
Chlamydomonas;
Jaagichlorella;
Bioprospection;
Bioinformatics
Área(s) do CNPq: Bioquímica dos Microorganismos
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE PATOLOGIA/CCBS
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DA SAÚDE/CCBS
Citação: SOUSA, Pedro Felipe Rodrigues. Prospecção de Metabólitos Bioativos Provenientes de Microalgas Extremófilas: Aplicações na área da saúde. 2021. 74 f. Dissertação( Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde/CCBS) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís,2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3239
Data de defesa: 18-Jan-2021
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DA SAÚDE

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