Diversity and three-dimensional structures of the alpha Mcr of the methanogenic Archaea from the anoxic region of Tucuruí Lake, in Eastern Brazilian Amazonia

ABSTRACT: Methanogenic archaeans are organisms of considerable ecological and biotechnological interest that produce methane through a restricted metabolic pathway, which culminates in the reaction catalyzed by the Methyl-coenzyme M reductase (Mcr) enzyme, and results in the release of methane. Using a metagenomic approach, the gene of the a subunit of mcr (mcrα) was isolated from sediment sample from an anoxic zone, rich in decomposing organic material, obtained from the Tucuruí hydroelectric dam reservoir in eastern Brazilian Amazonia. The partial nucleotide sequences obtained were 83 to 95% similar to those available in databases, indicating a low diversity of archaeans in the reservoir. Two orders were identified -the Methanomicrobiales, and a unique Operational Taxonomic Unit (OTU) forming a clade with the Methanosarcinales according to low bootstrap values. Homology modeling was used to determine the three-dimensional (3D) structures, for this the partial nucleotide sequence of the mcrα were isolated and translated on their partial amino acid sequences. The 3D structures of the archaean mcrα observed in the present study varied little, and presented approximately 70% identity in comparison with the mcrα of Methanopyrus klanderi. The results demonstrated that the community of methanogenic archaeans of the anoxic C1 region of the Tucurui reservoir is relatively homogeneous.

Resistência e bioacumulação de arsênio na cianobactéria Phormidium sp

A contaminação ambiental por arsênio vem aumentando nos últimos anos, seja através de fontes naturais ou antropogênicas, o que pode ocasionar uma maior exposição do homem a este composto tóxico. Vários estudos vêm analisando o potencial de espécies cianobacterianas como possíveis biorremediadoras na busca de soluções para diminuir os impactos causados por este metaloide. A cianobactéria filamentosa Phormidium sp. se destaca por apresentar mecanismos bem desenvolvidos de adaptação às diversas condições ambientais. O presente estudo objetivou analisar o perfil de resistência da Phormidium sp. em diferentes concentrações de arsenato de sódio. A cianobactéria foi inoculada em tubos contendo 4 mL de meio BG-11 líquido e diferentes concentrações de arsenato (5, 10, 30, 50, 100, 130, 150, 200 e 250 mM) e sem a presença do metaloide (controle) e cultivadas durante 20 dias a 25ºC, sem agitação e com fotoperíodo de 12/12 horas de luz/escuro. A toxicidade do arsenato para Phormidium sp. foi caracterizada pela inibição do crescimento, sendo este determinado pela concentração de clorofila a. Todas as condições foram realizadas em triplicatas. A determinação do arsênio total presente nas amostras foi obtida através da técnica de espectrometria de emissão óptica com plasma induzido, do Instituto Evandro Chagas. A resistência de Phormidium sp. ao arsenato foi observada em até 50 mM do composto (p>0,05). À partir de 100 mM de arsenato foi observada inibição do crescimento cianobacteriano (p<0,05). As análises da dosagem de arsênio total no meio de cultura mostram que, durante os primeiros dias de experimento, a concentração de arsênio no meio de cultura foi reduzido, seguido de um aumento gradativo na concentração deste metaloide. Provavelmente, esta cianobacteria pode acumular o arsênio e posteriormente excretar este metaloide para o meio extracelular. Os resultados obtidos indicam a capacidade que a cianobactéria Phormidium sp. possui de crescer em meio contendo altas concentrações de arsênio. No entanto, outras análises se tornam fundamental para elucidar as vias metabólicas envolvidas durante o processo de resistência a este metaloide.

Análise do crescimento e perfil bioacumulativo da cianobactéria Geitlerinema unigranulatum UFV-E01 na presença de arsenato de sódio

O arsênio é um metalóide tóxico que se tornou um problema de saúde pública em todo o mundo. Como forma de reduzir a contaminação ambiental por este metalóide, a qual é proveniente de atividades antropogênicas e naturais, a utilização de microorganismos em processos de biorremediação se tem mostrado uma estratégia promissora. A cianobactéria filamentosa homocitada, Geitlerinema unigranulatum UFV-E01, pertencente à ordem Pseudanabaenales, foi isolada de um ambiente contaminado por arsênio, sugerindo uma habilidade em lidar com o efeito tóxico deste metalóide. Com vista nisso, o presente trabalho objetivou caracterizar a resistência ao arsenato de sódio e quantificar o arsênio total extracelular da cianobactéria G. unigranulatum UFV-E01. As análises de resistência ao arsenato de sódio revelaram que a cianobactéria foi capaz de crescer em até 50 mM por 20 dias. Além disso, a cianobactéria G. unigranulatum UFV-E01 acumulou arsenato de sódio por 10 dias, reduzindo em até 67% o arsênio extracelular. Pelos dados obtidos neste estudo, a cianobactéria G. unigranulatum UFV-E01 foi capaz de resistir a altas concentrações de arsenato de sódio, no entanto outras análises, como a caracterização das vias metabólicas envolvidas no processo de resistência, devem ser realizadas para considerar sua aplicação em ambientes impactados por arsênio.