Prospecção de proteínas anticongelantes (AFP) em microrganismos da Antártica visando aplicações biotecnológicas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2020.Aproximadamente 80% da Biosfera está a temperaturas abaixo dos 15°C. Microrganismos nestas condições apresentam uma série de adaptações morfológicas e fisiológicas que surgiram ao longo da evolução em organismos que vivem nestas condições de extremo frio. Ecossistemas com temperaturas permanentemente ou sazonalmente abaixo de zero abrigam microrganismos que toleram a falta de água líquida para o metabolismo, bem como espécies resistentes ao congelamento. Algumas proteínas foram identificadas como inibidoras de formação de gelo intracelular, denominadas de proteínas anticongelantes - antifreeze proteins (AFP). Estas proteínas têm ação na modificação da estrutura do cristal de gelo, diminuem o ponto de congelamento e inibem a atividade de recristalização. O objetivo do estudo foi isolar e identificar bactérias da Antártica produtoras de proteínas anticongelantes (AFP), caracterizando qualitativamente a produção de AFP para fins biotecnológicos. Foram isolados 165 microrganismos, dos quais 106 foram identificados por meio do sequenciamento do gene RNAr 16S e 135 extratos proteicos bacterianos foram submetidos ao teste de Inibição de Recristalização (IR). Os resultados indicaram um total de 7 isolados foram positivos para a produção de proteínas anticongelantes. Esses isolados foram caracterizados quanto a coloração de Gram, que indicou que os isolados FBGS3001, BGS3002, P27, P46, P48 são bactérias Gram negativas, enquanto BGS03 é Gram positiva. Os três isolados positivos e 37 não positivos foram submetidos ao teste de resistência ao congelamento. Os resultados indicaram que alguns isolados apresentaram 50% de sobrevivência na contagem de UFC antes e depois do congelamento 1 isolado positivo e 11 isolados não positivos no teste IR. Esses resultados apresentados indicam o potencial de microrganismos para a presença de AFP e resistência ao congelamento que podem ser usadas para fins biotecnológicos futuramente.Abstract: Approximately 80% of the Biosphere is at temperatures below 15°C. Microorganisms in these conditions have a series of morphological and physiological adaptations that have emerged over the course of evolution in organisms that live in these extremely cold conditions. Ecosystems with temperatures permanently or seasonally below zero are habitat to microorganisms that tolerate lack of liquid water for metabolism, as well as resistant to freezing species. Some proteins have been identified as inhibitors of intracellular ice formation, called antifreeze proteins - antifreeze proteins (AFP). These proteins act to modify the structure of the ice crystals, decrease the freezing point and inhibit the recrystallization activity. The objective of the study was to isolate and identify Antarctic bacteria that produce antifreeze proteins (AFP), qualitatively characterizing the production of AFP for biotechnological purposes. A total of 165 microorganisms were selected, 106 of which were used for sequencing the 16S rRNA gene and 135 bacterial protein extracts were subjected to the recrystallization inhibition (IR) test. The results indicated a total of 7 isolates were positive for the production of antifreeze proteins. These isolates were characterized for Gram staining, which indicated that isolates FBGS3001, BGS3002, P27, P46, P48 are Gram negative bacteria, while BGS03 is Gram positive. The three positive and 37 non-positive isolates were submitted to the freeze resistance test. The results indicated that some isolates had more 50% the survive in UFC count dilution before and after freezing 1 positive isolate and 11 non-positive isolates in the IR test. These results show the potential of microorganisms for the presence of AFP and resistance to freezing that can be used for biotechnological purposes in the future