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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2016.tde-08012016-102539
Document
Author
Full name
Mylenne Calciolari Pinheiro da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2015
Supervisor
Committee
Lira, Simone Possedente de (President)
Fracetto, Giselle Gomes Monteiro
Lima, André Oliveira de Souza
Silva, Michele de Cássia Pereira e
Title in Portuguese
Bioprospecção de xilanase e α-amilase por meio de métodos independentes e dependentes de cultivo microbiano em um solo de manguezal
Keywords in Portuguese
Endoamilase
Endoxilanase
Isolamento
Sequenciamento
Abstract in Portuguese
A xilanase e a α-amilase são enzimas responsáveis por degradar parte da matéria orgânica nos solos, atuando na mineralização da hemicelulose e do amido, respectivamente. Do ponto de vista biotecnológico, estas enzimas, assim como os subprodutos gerados pela sua ação enzimática, podem ser utilizados em diversos setores industriais. Os manguezais podem representar uma fonte promissora e inexplorada para a busca de enzimas microbianas em função das altas quantidades de matéria vegetal em decomposição presente neste ecossistema, onde ocorrem condições ambientais únicas, representadas pela combinação da anaerobiose e salinidade. No presente trabalho, métodos independentes e dependentes de cultivo microbiano foram utilizados para a bioprospecção de enzimas xilanolíticas e amilolíticas em um ambiente de manguezal. A partir da triagem funcional de uma biblioteca metagenômica foram obtidos 3 clones xilanolíticos. Estes foram sequenciados e os reads utilizados para montagem dos contigs e posterior anotação dos genes. Uma das ORFs geradas da anotação do contig MgrBr135 foi utilizada para subclonagem em vetor de expressão demonstrando atividade amilolítica. A análise filogenética do contig MgrBr135 mostrou afiliação da mesma ao filo Planctomycetes. Por meio do método dependente de cultivo, foram isolados 44 bactérias xilanolíticas do solo de manguezal. Destas, 73% apresentaram índices enzimáticos (IE) elevados quando submetidos ao teste qualitativo (cup plate). A estirpe bacteriana 11 foi a que se destacou das demais por ter apresentado IE de 10,9. Quando submetidas ao teste quantitativo, o isolado 39 se destacou produzindo uma atividade enzimática de 0,43 U/mL. O sequenciamento parcial do gene 16S rRNA das estirpes permitiu a identificação dos isolados como pertencentes a dois gêneros: Bacillus e Paenibacillus. Estes resultados destacam a importância de estudos sobre as bactérias encontradas nos manguezais, e indicam os grupos bacterianos que hospedam estas características, o que deve dar maior suporte a exploração deste recurso como ferramentas biotecnológicas, a serem utilizadas na degradação da hemicelulose e amido.
Title in English
Bioprospecting of xylanase and amylase through culture dependent and independent methods in a mangrove soil
Keywords in English
Endoamylase
Endoxylanase
Isolation
Sequencing
Abstract in English
Xylanase and α-amylase are enzymes that degrade organic matter, acting in the mineralization of hemicellulose and starch, respectively. These enzymes, as well as the byproducts generated by them, can be used in various industrial sectors. Mangroves represent a promising and untapped source of microbial enzymes due to the high content of decomposing organic matter present in this ecosystem, where unique environmental conditions prevail, represented by the combination of anaerobiose and salinity. In this study, independent and dependent microbial cultivation methods were used for bioprospecting xylanolytic and amylolytic enzymes in a mangrove environment. Through the functional screening of a metagenomic library, 3 xylanolytic clones were obtained. These clones were sequenced, and the reads were used for contig assembly followed by gene annotation. One of the ORFs generated by the annotation of contig MgrBr135 was used for subcloning into the expression vector, showing later amylase activity. Phylogenetic analysis of contigs MgrBr135 indicated its affiliation to the phylum Planctomycetes. Through the cultivation dependent method, 44 xylanolytic bacteria were isolated from mangrove soil. From these, 73% had considerable enzymatic index (EI) when subjected to the qualitative test (cup plate). The bacterial strain 11 was the one that stood out from the others because it presented the highest EI, 10.9. When subjected to quantitative test, the isolated 39 stood out producing an enzyme activity of 0.43 U/mL. The partial 16S rRNA gene sequencing of the strains allowed the characterization of two genera: Bacillus and Paenibacillus. These results highlight the importance of studying the bacterial community found in mangroves, and indicate the bacterial groups hosting these features, supporting further exploitation of this resource as biotechnological tools that can be used in the degradation of hemicellulose and starch.
 
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Publishing Date
2016-01-19
 
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