Avaliação de índices geomorfológicos em Superfície Planimétrica (SP) e Superfície Modelada (SM), Vale do Cuiabá, Petrópolis – Rio de Janeiro, Brasil

Dissertação apresentada para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Gestão do Território e Sistema de informações Geográficas,

Produção de biohidrogénio por cianobactérias: optimização da produção de biohidrogénio pela Anabaena sp. PCC 7120 wild type e mutantes

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Genome-scale metabolic network reconstruction of Polaromonas sp. strain JS666: analysis of cDCE degradation rates and design of experiments for bioremediation improvement

Release of chloroethene compounds into the environment often results in groundwater contamination, which puts people at risk of exposure by drinking contaminated water. cDCE (cis-1,2-dichloroethene) accumulation on subsurface environments is a common environmental problem due to stagnation and partial degradation of other precursor chloroethene species. Polaromonas sp. strain JS666 apparently requires no exotic growth factors to be used as a bioaugmentation agent for aerobic cDCE degradation. Although being the only suitable microorganism found capable of such, further studies are needed for improving the intrinsic bioremediation rates and fully comprehend the metabolic processes involved. In order to do so, a metabolic model, iJS666, was reconstructed from genome annotation and available bibliographic data. FVA (Flux Variability Analysis) and FBA (Flux Balance Analysis) techniques were used to satisfactory validate the predictive capabilities of the iJS666 model. The iJS666 model was able to predict biomass growth for different previously tested conditions, allowed to design key experiments which should be done for further model improvement and, also, produced viable predictions for the use of biostimulant metabolites in the cDCE biodegradation.

Cell functional enviromics: applications to Pichia pastoris

The present PhD thesis develops the cell functional enviromics (CFE) method to investigate the relationship between environment and cellular physiology. CFE may be defined as the envirome-wide cellular function reconstruction through the collection and systems-level analysis of dynamic envirome data. Throughout the thesis, CFE is illustrated by two main applications to cultures of a constitutive P. pastoris X33 strain expressing a scFv antibody fragment. The first application addresses the challenge of culture media development. A dataset was built from 26 shake flask experiments, with variations in trace elements concentrations and basal medium dilution based on the standard BSM+PTM1. Protein yield showed high sensitivity to culture medium variations, while biomass was essentially determined by BSM dilution. High scFv yield was associated with high overall metabolic fluxes through central carbon pathways concomitantly with a relative shift of carbon flux from biosynthetic towards energy-generating pathways. CFE identified three cellular functions (growth, energy generation and by-product formation) that together described 98.8% of the variance in observed fluxes. Analyses of how medium factors relate to identified cellular functions showed iron and manganese at concentrations close to PTM1 inhibit overall metabolic activity. The second application addresses bioreactor operation. Pilot 50 L fed-batch cultivations, followed by 1H-NMR exometabolite profiling, allowed the acquisition of data for 21 environmental factors over time. CFE identified five major metabolic pathway groups that are frequently activated by the environment. The resulting functional enviromics map may serve as template for future optimization of media composition and feeding strategies for Pichia pastoris. The present PhD thesis is a step forward towards establishing the foundations of CFE that is still at its infancy. The methods developed herein are a contribution for changing the culture media and process development paradigm towards a holistic and systematic discipline in the future.

Estudo dos flebótomos (Diptera, Phlebotominae), vectores de Leishmania sp. No Concelho de Torres Novas, Portugal

Os flebótomos são insectos vectores de vários agentes patogénicos, dos quais se destacam os protozoários do Género Leishmania. Em Portugal, as leishmanioses, canina e humana, são causadas por L. infantum, sendo o cão o principal reservatório e Phlebotomus perniciosus e P. ariasi os vectores comprovados do parasita. São conhecidos três focos de doença, mas casos de leishmaniose canina têm sido reportados em outras regiões nas quais se desconhecem as espécies flebotomínicas presentes e respectivas taxas de infecção. Neste trabalho, efectuou-se a primeira prospecção flebotomínica no Concelho de Torres Novas, Distrito de Santarém, localizado na região Centro de Portugal. Os principais objectivos foram determinar a fauna flebotomínica do Concelho, os aspectos bioecológicos, as taxas de infecção por Leishmania e os factores de risco para a transmissão vectorial. De Junho a Novembro de 2010, 275 biótopos foram prospectados com armadilhas CDC. As capturas foram realizadas em 91 localidades, nas 17 freguesias do Concelho, e incluíram habitats domésticos, peridomésticos e silváticos. Os exemplares capturados foram identificados morfologicamente, as fêmeas utilizadas para detecção molecular de DNA de Leishmania e identificação das refeições sanguíneas. Análises de regressão simples e múltipla foram utilizadas para avaliação dos factores de risco para a presença das várias espécies flebotomínicas. Testes não paramétricos foram usados para comparar densidades. Dos 1262 flebótomos capturados, quatro espécies foram assinaladas com as seguintes abundâncias relativas: P. perniciosus 73,69%, P. ariasi 8,16%, P. sergenti 6,58% e Sergentomyia minuta 11,57%. Em 82% das localidades prospectadas foi detectada pelo menos uma espécie flebotomínica e em 71,4% destas foi capturada pelo menos uma das espécies comprovadamente vectoras de L. infantum. P. perniciosus foi assinalado em todas as 17 freguesias do Concelho. Os factores de risco identificados foram: temperaturas elevadas e humidades relativas baixas, locais abrigados e ausência de vento forte, presença de pinheiros como vegetação dominante, biótopos peridomésticos, particularmente currais de ovelhas e coelheiras, ou na proximidade de ovelhas, aves de capoeira e ninhos com andorinhas. A taxa de infecção flebotomínica por L. infantum foi de 4% para P. ariasi e de 0,32% para o total de fêmeas capturadas. A maioria das fêmeas para as quais se identificou a origem da refeição sanguínea pertencia a P. perniciosus. Esta espécie apresentou um comportamento oportunista, alimentando-se numa grande variedade de hospedeiros vertebrados. A elevada abundância e distribuição das espécies vectoras, juntamente com a seroprevalência de Leishmania nos cães do Distrito (5-10%), e a captura de uma fêmea grávida de P. ariasi (infectante), sugerem que o Concelho de Torres Novas é um foco de leishmaniose no país. A maior abundância relativa de P. sergenti, comparando com prospecções realizadas noutras áreas da região Centro de Portugal, sugere que este potencial vector esteja a expandir-se para latitudes mais elevadas, aumentando o risco de introdução de L. tropica no território, por contacto com imigrantes ou viajantes infectados de áreas endémicas. A monitorização flebotomínica, e dos hospedeiros vertebrados, deverá ser continuada no Concelho para que medidas eficazes de controlo possam ser definidas e implementadas.

Estudo da influência da flora intestinal do mosquito Anopheles sp. no estabelecimento da infecção por Plasmodium Berghei

A malária é uma doença infecciosa com um efeito devastador nas áreas afectadas. É provocada pelo protozoário Plasmodium e transmitida pelo insecto vector do género Anopheles. As fêmeas hematófagas ao alimentar-se de um hospedeiro infectado vão dar continuidade ao ciclo de vida do parasita e transmiti-lo a um novo hospedeiro na próxima refeição sanguínea. O intestino médio dos mosquitos é um órgão imunocompetente, onde a presença de microrganismos vai activar o sistema imunitário, determinando a sua capacidade vectorial. Novas abordagens de controlo biológico de doenças transmitidas por vectores parecem ganhar terreno. P. aeruginosa é uma bactéria Gram-negativa, potencialmente patogénica, em especial as estirpes produtoras de muco, sendo um microrganismo modelo em estudos de biofilmes. Estes são caracterizados por conferir tolerância a antibióticos e resistência ao sistema imune do hospedeiro. Com este trabalho pretendeu-se analisar o efeito da influência da flora bacteriana, nomeadamente isolados de Pseudomonas aeruginosa produtores de muco e não produtores, presentes no tracto digestivo de Anopheles sp. e a sua relação com a infecção por P. berghei. Com este estudo é possível afirmar a existência de uma proporcionalidade directa entre a taxa de infecção por P. berghei e a ausência da Microbiota. A presença de Pseudomonas produtoras de muco no intestino médio dos mosquitos demonstrou conferir algum grau de protecção no estabelecimento da infecção, bem como na intensidade da mesma. Contudo, mais estudos necessitam ser realizados e com um maior número de mosquitos, de forma a ultrapassar as limitações impostas pelo tratamento antibacteriano. Possivelmente, a sobreposição de respostas imunes anti-bacterianas e anti-Plasmodium, vão provocar um incremento no sistema imune e limitação das infecções por Plasmodium. Biofilmes bacterianos têm demonstrado a capacidade de aderir e inibir o crescimento de protozoários Uma melhor compreensão do papel da flora microbiana face ao sistema de defesa do hospedeiro poderá contribuir para o desenvolvimento de novas estratégias de controlo da transmissão da malária.