DSpace Coleção: Teses e dissertações defendidas no Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agrícola
https://locus.ufv.br//handle/123456789/190
Teses e dissertações defendidas no Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agrícola2024-03-28T10:33:29ZValidação do potencial anti-quorum sensing de compostos naturais e anti-inflamatórios em bactérias gram-negativas
https://locus.ufv.br//handle/123456789/32222
Título: Validação do potencial anti-quorum sensing de compostos naturais e anti-inflamatórios em bactérias gram-negativas; Validation of potential anti-quorum sensing of natural and anti-inflammatory compounds in gram-negative bacteria
Autor(es): Vargas, Erika Lorena Giraldo
Abstract: Quorum sensing (QS) é um mecanismo de comunicação célula-célula mediado por moléculas sinalizadoras que levam à expressão gênica diferencial em resposta a alta densidade populacional. Numerosas espécies de bactérias utilizam este mecanismo de comunicação intra e intercelular para promoverem as mudanças necessárias para adaptação em ambientes diversos. Chromobacterium violaceum é um patógeno humano oportunista que utiliza o QS mediado por acil homoserina lactonas (AHLs) para regular fenótipos como a formação de biofilme, produção de cianeto, síntese do pigmento violeta denominado violaceína, entre outros. Esta bactéria regula a produção de violaceína pelo sistema QS CviI/CviR, que produz e responde a AHLs de diferentes comprimentos de cadeia acila. Ao contrário do sistema de QS por AHLs completo presente em C. violaceum, em Salmonella, esse sistema é incompleto, devido a ausência da sintase da molécula sinal. Entretanto, Salmonella possui a proteína SdiA, homóloga a proteína LuxR, que permite detectar as AHLs produzidas por outras bactérias. Neste trabalho, foi realizada a prospecção in silico de moléculas indutoras do mecanismo de quorum sensing assim como, de prováveis inibidores (quorum quenching-QQ) de C. violaceum e testes in vitro foram realizados para avaliar o efeito destes compostos sobre a produção de violaceína. Além disso, foi testado o efeito do composto fitol e furanona na interferência de processos regulados por QS no metabolismo de Salmonella. Testes in silico mostraram que as AHLs, compostos de plantas e anti-inflamatórios não esteroides (AINEs) foram capazes de se ligar a proteína CviR de C. violaceum com altos escores de afinidade. Além disso, testes in vitro mostraram que a maioria dos compostos testados inibiu a produção de violaceína, sendo que, dentre os compostos de plantas, concentração de 600 µg/mL de ácido margárico e ácido palmítico foi mais efetiva para inibir a produção de violaceína por C. violaceum ATCC 12472 e mutante CV026. No entanto, dentre os AINEs testados na concentração de 500 µg/mL, somente o cetoprofeno mostrou inibição deste fenótipo nas duas estirpes. O crescimento de Salmonella na presença de 0,05 µM de N-dodecanoyl-homoserina lactona (C12-HSL), 0,05 µM de furanona ou 600 µg/mL de fitol durante 24 h de incubação em condições de anaerobiose não foi inibido. Entretanto, na presença de C12-HSL a concentração de tiol livre aumentou em fase exponencial de crescimento com 6 e 7 h de incubação, mas retornou ao mesmo nível observado em células cultivadas na ausência de C12-HSL, quando furanona e fitol foram adicionados na cultura, comparado com o tratamento controle. Os níveis de coenzima NADPH foram significativamente aumentados na presença de C12-HSL, furanona e fitol, enquanto o consumo de glicose foi menor em 6 h de incubação com C12-HSL. A produção de ácidos orgânicos em condições anaeróbias não foi afetada pelas moléculas de QS e QQ. Os resultados do presente trabalho mostraram a importância do docking molecular como uma ferramenta in silico válida para prospecção de compostos QQ em bactérias. A maioria dos compostos indicados in silico como potenciais QQ e testados in vitro inibiu a produção de violaceína em C. violaceum, indicando que podem interferir com o mecanismo de comunicação celular. Além disso, os resultados da influência de moléculas de QS e QQ sobre alguns processos metabólicos em Salmonella revelam a importância de conhecer e compreender os efeitos destes compostos, a fim de encontrar maneiras de reduzir a patogenicidade e, portanto, diminuir o número de surtos de salmonelose registrados em todo o mundo.; Quorum sensing (QS) is a mechanism of cell-cell communication mediated by signal molecules that lead to differential gene expression in response to high population density. Numerous species of bacteria use this mechanism of intra and intercellular communication to promote the changes necessary for adaptation in diverse environments. Chromobacterium violaceum is an opportunistic human pathogen that uses the QS mediated by acyl-homoserine lactones (AHLs) to control biofilm formation, cyanide production, synthesis of a violet pigment called violacein, among others. This bacterium regulates the production of violacein by the QS system CviI/CviR, which produces and responds to AHLs of different acyl chain lengths. Unlike the complete AI-1 QS system present in C. violaceum, in Salmonella, this system is incomplete, because there is no synthesis of the AHL signal molecule. Meanwhile, Salmonella has the SdiA protein, homologous to the LuxR protein, which allows the detection of AHLs produced by other bacteria. In this work, a screening of quorum sensing and quorum quenching (QQ) molecules in C. violaceum was performed and in vitro tests were carried out to evaluate the effect of these compounds on violacein production in this microorganism. In addition, the effect of the phytol and furanone compounds were tested on the interference of QS- regulated processes in Salmonella metabolism. The in silico tests showed that AHLs, plant compounds and non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) were able to bind to the CviR protein of C. violaceum showing high scores of affinities. In addition, in vitro tests showed that most of the tested compounds achieved an inhibition in violacein production, whereas, among the plant compounds, a concentration of 600 μg/mL of margaric and palmitic acid were effective against C. violaceum ATCC 12472 and mutant CV026. However, within the NSAIDs tested, only ketoprofen compound showed inhibition of this phenotype in the two strains. Growth of Salmonella in the presence of 0.05 μM of N-dodecanoyl-homoserine lactone (C12-HSL), 0.05 μM of furanone or 600 µg/mL of phytol for 24 h incubation under anaerobic conditions was not inhibited. In the presence of C12-HSL, free thiol levels increased at 6 and 7 h of incubation but returned to the same level observed in cells cultured in the absence of C12-HSL, when phytol and furanone were added in broth, compared to the control treatment. NADPH coenzyme levels were significantly increased in the presence of C12-HSL, phytol, and furanone, whereas glucose consumption was lower in 6 h of incubation with C12-HSL. The production of organic acids under anaerobic conditions was not affected by QQ or QS molecules. The results of the present work showed the importance of molecular docking as a valid in silico tool for prospecting QQ compounds in bacteria. Most compounds tested in vitro inhibited the violacein production in C. violaceum, indicating that they may interfere with the mechanism of cellular communication. In addition, the results of the influence of QS and QQ molecules on some physiological processes in Salmonella, reveal the importance of knowing and understanding the effects of these compounds, in order to find ways to reduce the pathogenicity and, therefore, to reduce the number of outbreaks of salmonellosis registered in all the world.
Tipo: Dissertação2019-03-29T00:00:00ZMicrobiota do solo de bananeira comercial e do composto orgânico, isolamento de actinobactérias e avaliação do potencial biotecnológico
https://locus.ufv.br//handle/123456789/32220
Título: Microbiota do solo de bananeira comercial e do composto orgânico, isolamento de actinobactérias e avaliação do potencial biotecnológico; Microbiota of commercial banana soil and organic compound, isolation of actinobacteria and evaluation of biotechnological potential
Autor(es): Melo, Rita de Cássia Cerqueira
Abstract: A bananicultura é uma prática de grande importância socioeconômica difundida mundialmente, e a rizosfera de bananeiras pode apresentar microrganismos benéficos à cultura, bem como fitopatógenos. Da mesma forma, sistemas de compostagens podem veicular microrganismos benéficos e ou indesejáveis para o solo de plantios agrícolas, no processo de adubação. Neste contexto, o primeiro capítulo tem o objetivo de analisar a estrutura e diversidade de bactérias e fungos de solo sob cultivo de bananeira de plantio comercial em dois Estados Brasileiros, Bahia e Ceará, e das fases de um sistema de compostagem; no segundo capítulo, considerando o filo Actinobacteria um dos mais abundantes nestes ambientes, região rizosférica e sistema de compostagem, e com expressivo potencial biotecnológico já descrito, o objetivo foi isolar e identificar actinobactérias e avaliar o seu potencial biotecnológico no controle in vitro de fungos e bactérias patogênicas; e, no terceiro capítulo, a partir dos resultados do capítulo dois, o objetivo foi avaliar in vivo o efeito de bactérias do gênero Streptomyces na promoção do crescimento vegetal de bananeira e na supressão da doença mal-do-Panamá, doença causada pelo fungo Fusarium oxysporum f. sp. cubense, uma das mais importantes doenças da bananeira. Com o resultado das análises de bioinformática, na abordagem independente de cultivo deste trabalho referente ao capítulo um, foi possível observar diferenças na composição taxonômica e abundância de grupos microbianos nas amostras dos dois Estados e nas quatro fases da compostagem. Na abordagem dependente de cultivo, capítulo dois, 62 actinobactérias foram isoladas e identificadas por características morfológicas/culturais e pelo sequenciamento parcial do gene DNAr 16S. A fim de verificar o potencial antagonista in vitro, os 62 de actinobactérias foram avaliados pelo teste de pareamento de culturas contra três fungos filamentosos: Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc), Fusarium oxysporum (FO) e Colletotrichum lindemuthianum (CL). Doze isolados inibiram Foc, 11 inibiram o FO e 44 inibiram o CL, sendo que 10 isolados apresentaram atividade antagonista contra os três fungos filamentosos. Os metabólitos produzidos pelos 12 isolados que inibiram Foc, incluindo os 10 isolados que inibiram os três fungos filamentos, foram liofilizados e avaliados pelo teste de difusão em disco de papel. O extrato de um isolado apresentou atividade contra Candida albicans, cinco apresentaram atividade contra Staphylococcus aureus e sete contra Actinobacillus pleuropneumoniae. Em testes com mudas de bananeira da variedade Prata anã, capítulo três, os 12 isolados promissores para o controle de Foc foram testados in vivo em condições de casa de vegetação, para avaliação do potencial na promoção do crescimento vegetal de bananeira, bem como na supressão da doença mal-do-Panamá. As plantas tratadas com o isolado CAB-C 50 mostraram um maior desenvolvimento, diferindo dos demais tratamentos em função das diferentes variáveis avaliadas: altura da planta, diâmetro do pseudocaule, número de folhas, massa fresca, massa seca (p < 0,01 e 0,001). Na supressão da doença, os tratamentos com os isolados CAB-C 12, CAB-C 21, CAB-C 24, CAB-C 25 e CAB-C 50 foram os que mais diferiram do controle Foc, sendo os tratamentos com os isolados CAB-C 12 e CAB-C 50 os mais promissores. Um consórcio composto por quatro diferentes isolados Streptomyces sp., os mais promissores para o controle do Foc em teste in vitro, mostrou-se eficiente para a redução da doença no período avaliado. Assim, com este trabalho, foi possível verificar diferenças na composição microbiana (bactérias e fungos) em solos sob cultivo de bananeira e em composto maduro (fase IV da compostagem) e que existem actinobactérias com potencial para o controle de microrganismos patogênicos (fungos filamentosos e leveduriformes; e bactérias Gram negativas e Gram positiva) bem como potenciais agentes de promoção do crescimento vegetal de mudas de bananeira da variedade Prata anã. Palavras-chave: Agricultura. Actinomicetos. Controle Biológico. Antibiose. Promoção de crescimento.; Banana cultivation is a worldwide widespread practice of great socioeconomic importance, and the rhizospheric region of banana trees may present microorganisms beneficial to the crop, as well as phytopathogens. Similarly, composting systems can carry beneficial and undesirable microorganisms to the soil of agricultural crops in the fertilization process. In this context, the first chapter aims to analyze the structure and diversity of soil bacteria and fungi under commercial banana cultivation in two Brazilian States, Bahia and Ceara, and the phases of a composting system; in the second chapter, considering the phylum Actinobacteria one of the most abundant in these environments, rhizospheric region and composting system, and with significant biotechnological potential already described, the objective was to isolate and identify actinobacteria and evaluate its biotechnological potential in the control of fungi and bacteria pathogenic in vitro; and, in the third chapter, from the results of chapter two, the objective was to evaluate in vivo the effect of bacteria of the genus Streptomyces on the promotion of banana plant growth and on the suppression of Panama disease, disease caused by the fungus Fusarium oxysporum f. sp. cubense, one of the most important banana diseases. With the results of bioinformatics analyzes, in the culture independent approach of this work, referring to chapter one, it was possible to observe differences in the taxonomic composition and abundance of microbial groups in the samples from both States and in the four composting phases. In the culture-dependent approach, chapter two, 62 actinobacteria were isolated and identified by morphological / cultural characteristics and partial sequencing of the 16S rDNA gene. In order to verify the potential antagonist in vitro, 62 actinobacteria were evaluated by culture pairing test against three filamentous fungi: Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc), Fusarium oxysporum (FO) and Colletotrichum lindemuthianum (CL). Twelve isolates inhibited Foc, 11 inhibited FO and 44 inhibited CL, and 10 isolates showed antagonistic activity against the three filamentous fungi. The metabolites produced by the 12 isolates that inhibited Foc, including the 10 isolates that inhibited the three filament fungi, were lyophilized and evaluated by the paper disk diffusion test. The extract of one isolate showed activity against Candida albicans, five showed activity against Staphylococcus aureus and seven against Actinobacillus pleuropneumoniae. In trials with Banana seedlings 'Prata ana", chapter three, the 12 promising isolates for Foc control were tested in vivo under greenhouse conditions to evaluate the potential for promoting banana plant growth, as well as for suppressing of the Panama disease. The plants treated with CAB-C 50 isolate showed higher development, differing from the other treatments from the different evaluated variables: plant height, pseudostem diameter, leaf number, fresh mass, dry mass (p <0.01 and 0.001). In the disease suppression, treatments with CAB-C 12, CAB-C 21, CAB-C 24, CAB- C 25 and CAB-C 50 isolates differed most from the Foc control, with the most promising treatments being the isolates CAB-C 12 and CAB-C 50. A consortium composed by four different Streptomyces sp. isolates, the most promising for in vitro Foc control, proved to be efficient for the reduction of the disease in the evaluated period. Thus, with this work, it was possible to verify differences in microbial composition (bacteria and fungi) in rhizospheric soils of banana cultivation in two Brazilian States, as well as of a composting system and, both in the mature compost (phase IV composting) and in in soils under banana cultivation there are actinobacteria with potential for the control of pathogenic microorganisms (filamentous and yeast fungi; and Gram negative and Gram positive bacteria) as well as for the promotion of plant growth of banana plants (Prata anã). Keywords: Agriculture. Actinomycetes. Biological control. Antibiosis. Growth promotion.
Tipo: Tese2019-02-27T00:00:00ZVirulência e resistência de Salmonella enterica exposta ao peptídeo antimicrobiano nisina
https://locus.ufv.br//handle/123456789/32219
Título: Virulência e resistência de Salmonella enterica exposta ao peptídeo antimicrobiano nisina; Virulence and resistance of Salmonella enterica exposed to the antimicrobial peptide nisin
Autor(es): Silva, Fernanda Pereira da
Abstract: Salmonella enterica é um importante patógeno de origem alimentar de impacto global, que causa gastroenterite e febres entéricas. Alternativas para o controle do crescimento microbiano utilizando peptídeos antimicrobianos têm sido demonstradas ao longo dos anos e a nisina se destaca como uma substância considerada segura (GRAS). Nisina é um peptídeo catiônico que se liga ao lipídio II da membrana interna dos procariontes e tem sido intensamente utilizado no controle de bactérias Gram-positivas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a ação da nisina no crescimento, formação de biofilme, expressão gênica, virulência e resistência de Salmonella Enteritidis PT4 578. O efeito inibidor da concentração sub-inibitória (sub-MIC) de nisina de 11,72 μM foi potencializado na presença de pH baixo (4,0; 4,5 e 5,5) e de NaCl (1,5, 2,5 e 5,0%), mas não na presença de 500 e 1000 µM de H 2 O 2 . Quando S. enterica foi exposta a concentrações sub-MIC de nisina de 11,72 μM e 46,88 μM, o perfil de alguns genes transcritos aumentou a expressão, como os genes de resistência (pagC), virulência (invA e invF) e formação de biofilme (fimF). O aumento da virulência de S. enterica promovido por concentrações sub-MIC de nisina foi confirmado em larvas de Galleria mellonella, que apresentaram maior taxa de mortalidade em menor tempo pós-inoculação e interferência na resposta imune celular e humoral, com redução do número de hemócitos totais, formação de nodulação e pseudópodes (protrusões), biossíntese de melanina (melanização) e regulação de proteínas de defesa (cactus e peroxidases). Estes resultados demonstram que agentes estressores potencializam o efeito da nisina no controle do crescimento de S. enterica e que nisina aumenta a virulência desse patógeno em um modelo animal.; Salmonella enterica is an important food-borne pathogen of global impact, which causes gastroenteritis and enteric fevers. Alternatives for the control of microbial growth using antimicrobial peptides have been demonstrated over the years and nisin stands out as a substance considered safe (GRAS). Nisin is a cationic peptide that binds to lipid II of the inner membrane of prokaryotes and has been intensively used in the control of Gram- positive bacteria. The objective of this work was to evaluate the action of nisin on the growth, biofilm formation, gene expression, virulence and resistance of Salmonella Enteritidis PT4 578. The subinhibitory concentration (sub-MIC) of nisin was defined as being 11.72 μM its effect inhibitor was potentiated in the presence of agents such as low pH (5.5, 4.5 and 4.0) and high NaCl concentration (1.5, 2.5 and 5.0 %), but not in the presence of 500 and 1000 μM H 2 O 2 . When S. enterica was exposed to concentrations of nisin sub-MIC of 11.72 μM and 46.88 μM the profile of the transcribed genes was altered, such as virulence (invA and invF) resistance genes (pagC) and formation of biofilm (fimF). The increased virulence of S. enterica promoted by sub-MIC concentrations of nisin was confirmed in Galleria mellonella larvae, which present a higher mortality rate in a short time after inoculation and evidence in the cellular and humoral immune response, with a reduction in the number of total hemocytes, nodulation formation, pseudopodia (protrusions), biosynthesis of melanin (melanization) and regulation of defense proteins (cactus and peroxidases). The results demonstrating that stressors potentiate the effect of nisin on the growth of S. enterica cells and increase the virulence of this pathogen upon an animal model.
Tipo: Tese2019-06-13T00:00:00ZNitrificação heterotrófica/desnitrificação aeróbia: caracterização de isolados e investigação das vias metabólicas
https://locus.ufv.br//handle/123456789/32218
Título: Nitrificação heterotrófica/desnitrificação aeróbia: caracterização de isolados e investigação das vias metabólicas; Heterotrophic nitrification/aerobic denitrification: isolated characterization and investigation of metabolic pathways
Autor(es): Silva, Lívia Carneiro Fidélis
Abstract: A água de produção proveniente do processo de extração de petróleo contem elevadas concentrações de amônia. Despejos desses efluentes podem ser prejudiciais ao meio ambiente e, por isso, antes de ser descartado, o efluente deve ser tratado. A remoção biológica de amônia pode ocorrer por diferentes vias: a nitrificação autotrófica aeróbia, seguida da desnitrificação anaeróbia (processos convencionais), que é uma via bem conhecida e consolidada, onde cada etapa é realizada por diferentes microrganismos, e a nitrificação heterotrófica/desnitrificação aeróbia (NH/DA), onde um único microrganismo heterotrófico é capaz de realizar as duas etapas em condições de aerobiose, conferindo vantagens em relação à nitrificação e à desnitrificação convencionais para aplicação em estações de tratamento de efluentes. Porém, pouco se sabe sobre esse processo e sobre os microrganismos que o realizam. Assim, visando à otimização da remoção de amônia nas estações de tratamento, os objetivos deste trabalho foram isolar e identificar microrganismos capazes de realizar o processo de NH/DA de amostra de lodo ativado, avaliar a influência de fatores físico- químicos sobre a remoção de amônia, e investigar as possíveis vias de remoção de amônia através do estudo do transcriptoma de um dos isolados capazes de realizar a NH/DA. Foram identificados seis isolados bacterianos nitrificantes heterotróficos/desnitrificantes aeróbios capazes de converter 100 % de amônia em N2 em até 72 horas. Dos seis isolados, três foram identificados como Pseudomonas balearica, e os outros como Rhodococcus ruber, Pseudomonas stutzeri e Gordonia amicalis. Eles apresentaram perfil de resposta diferente em relação aos fatores físico-químicos estudados, porém, todos exibiram alta eficiência de remoção de amônia em diferentes fontes de carbono, relação C/N, concentrações salinas, pH e temperatura. O balanço de nitrogênio mostrou que, aproximadamente, 55 % de toda a amônia removida pelos isolados foi perdida na forma de N2, e 45 % foi assimilada na biomassa microbiana. Não foi possível detectar por PCR e genômica comparativa, os genes envolvidos no processo de nitrificação autotrófica no genoma dos isolados, entretando, os genes do processo de desnitrificação anaeróbia foram detectados nas espécies do gênero Pseudomonas, que também realizam esse processo, sugerindo o envolvimento de outras enzimas na via de NH/DA. O estudo do transcriptoma do isolado P. stutzeri 2v em condição de indução das vias de remoção de amônia mostrou que os genes envolvidos no processos convencionais não estão envolvidos na NH/DA, e que houve mudança na maquinaria de biossíntese e tradução proteica da célula, indicando que outros genes foram expressos durante o processo, possivelmente aqueles envolvidos na NH/DA. Foi observado também aumento na expressão de genes envolvidos em processos de óxido-redução, que podem estar diretamente envolvidas na NH/DA. Este trabalho mostrou que os isolados identificados possuem potencial para aplicação em estações de tratamento de efluentes visando a otimização do processo biológico de remoção de amônia, e que as enzimas envolvidas no processo de NH/DA são diferentes daquelas observadas nos processos convencionais.; Production water from oil extraction process contains high concentrations of ammonium. Discards of these effluents can be harmful to the environment and, therefore, before being discarded, the effluent must be treated. The biological removal of ammonium can occur through different routes: aerobic autotrophic nitrification, followed by anaerobic denitrification (conventional processes), which is a well known and consolidated route, where each stage is performed by different microorganisms, and the heterotrophic nitrification/aerobic denitrification (HN/AD), where a single heterotrophic microorganism is able to perform the two steps under aerobic conditions, conferring advantages over conventional nitrification and denitrification for application in effluent treatment plants. However, little is known about this process and the microorganisms that perform it. The aim of this work was to isolate and identify microorganisms capable of performing the HN/AD process from activated sludge sample, evaluate the influence of physicochemical factors on ammonium removal and investigate possible routes of ammonium removal by studying the transcriptome of one of the isolates capable of performing HN/AD. Six bacterial isolates HN/AD capable of converting 100% of ammonium into N2 within 72 hours were identified. Of the six isolates, three were identified as Pseudomonas balearica, and the others were Rhodococcus ruber, Pseudomonas stutzeri and Gordonia amicalis. They showed a different response profile in relation to the studied physicochemical factors, however, all showed high efficiency of ammonium removal in different carbon sources, C/N ratio, salt concentrations, pH and temperature. Nitrogen balance showed that approximately 55% of all the ammonium removed by the isolates was lost as N2 , and 45% was assimilated into the microbial biomass. It was not possible to detect by PCR and comparative genomics the genes involved in the autotrophic nitrification process in the genome of the isolates, although the genes of the anaerobic denitrification process were detected in the species of the genus Pseudomonas, which also perform this process, suggesting the involvement of other enzymes in the HN/AD pathway. The study of the transcriptome of the isolate P. stutzeri 2v in condition of ammonium removal pathway induction showed that the genes involved in the conventional processes are not involved in HN/AD and that there was a change in the biosynthesis machinery and protein translation of the cell, indicating that other genes were expressed during the process, possibly those involved in HN/AD. It has also been observed an increase in the expression of genes involved in oxide-reduction processes, which may be directly involved in HN/AD process. This work showed that the identified isolates have potential for application in effluent treatment plants, aiming at the optimization of the biological process of ammonium removal, and that the enzymes involved in the HN/AD process are different from those observed in the conventional processes.
Tipo: Tese2018-09-18T00:00:00Z