Bioprospecção in silico da capacidade adaptativa e do potencial biotecnológico da Erythrobacter citreus LAMA 915

Abstract

Os oceanos consistem no maior habitat para a vida microbiana. Para sobreviver a estes diferentes ambientes, as bactérias sofreram adaptações em suas estruturas químicas, físicas e biológicas. As enzimas derivadas de organismos marinhos, especialmente aqueles de águas profundas, têm se tornado interessante para a indústria biotecnológica devido à sua superior adaptação a condições extremas (tais como a resistência a stress osmótico, pressão e temperatura). Atualmente, o sequenciamento do genoma é uma das abordagens que permite conhecer o potencial genético do microrganismo com baixo custo. Erythrobacter citreus LAMA 915, uma Alphaproteobacteria oligotrófica facultativa foi isolada de amostras de água do mar, coletadas a 3600 metros de profundidade, na Elevação de Rio Grande, a uma temperatura de 2,5°C. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo e sequenciar o genoma de E. citreus LAMA 915 e identificar os genes envolvidos na resposta ao stress ambiental e quanto ao potencial biotecnológico. Uma vez sequenciado o genoma e montado, obteve-se um genoma com de 3,09 Mbp em 28 contigs, 2959 ORF e 52 RNA. Foram encontrados quais os genes envolvidos na resposta a stress osmótico, térmico, pressão hidrostática bem como na de privação de nutrientes. Além disso, genes de relevância industrial foram prospectados na E. citreus LAMA 915. Os genes envolvidos no metabolismo de alcanos descritos classificam a E. citreus LAMA 915 como potencial agente de biorremediação de áreas contaminadas por petróleo. Foram encontradas duas rotas metabólicas de produção de polihidroxialcanoatos (PHA), uma sendo clássica, que envolve os genes phaA e phaB; e uma segunda rota, está ß-oxidação devido à proximidade do gene phaC com o gene tesb 1. Além disso, este microrganismo também apresentou um grupo genes envolvidos na produção de lipases (fosfolipase A2, fosfolipase B, fosfolipase C e fosfolipase D), as quais podem ser usadas na indústria (produção de biodiesel). Em resumo, foram encontrados os genes que conferem a E. citreus LAMA 915 a valiosa habilidade de colonizar habitats extremos. Além disso, este microrganismo apresente um repertório genético de relevância para indústria biotecnológica.<br>

Abstract : The deep sea environments shelter in the largest volume of life on Earth. To survive in such different environments, bacteria need to adapt its chemical, physical and biological structures. Enzymes derived from marine organisms, particularly from deep sea environments, have drawn the interest of the biotechnological industry due to their intrinsic features such as osmotic resistance. Nowadays, genome sequencing is one of the approaches used for bioprospection analysis. Erythrobacter citreus LAMA 915, a facultative oligotrophic Alphaproteobacteria, was isolated from sea water collected at 3600 meters depth at 2.5°C at Rio Grande Raise. In this context, the present study aimed at sequencing of the genome of E. citreus LAMA 915 and identification of genes involved in the environmental stress response and potential bio-technology process. Its genome was sequenced and the assembly produced a genome with 3.09 Mbp, 28 contigs, 2959 ORF and 52 RNA. Genes involved in environmental response to osmotic stress, thermal stress, hydrostatic pressure and also starvation was found. Further, E. citreus LAMA 915 presented genes related to potential biotechnology process, including genes of interest to industry. As example, we can mention genes involved in metabolism of alkanes, which have impact on oil spill and classify E. citreus as a potential bioremediation agent for petroleum contaminated areas. Regarding to polyhydroxyalkanoates (PHA), a biopolymer, we found two possible routes: the classical route, which involves the phaA and phaB genes; and a second one, that can be ß-oxidation due to proximity of the phaC gene with the tesb 1 gene. E. citreus LAMA 915 also presented a set of lipase (phospholipase A2, phospholipase B, and phospholipase C and phospholipase D), which can be used in biodiesel yield. In summary, we found a set of genes that confers to E. citreus LAMA 915 the ability to colonize habitats with different available nutrients. In addition, its genetic repertoire indicates their potential to be used in different biotechnology areas.