Tese
Controle da bactéria redutora de sulfato Desulfovibrio alaskensis por um biossurfactante lipopeptídeo produzido por Bacillus subtilis TR47II
Control of the sulfate reducing bacteria Desulfovibrio alaskensis by a lipopeptide biosurfactant produced by Bacillus subtilis TR47II
Registro en:
AYUPE, Bruna Almeida Leão. Controle da bactéria redutora de sulfato Desulfovibrio alaskensis por um biossurfactante lipopeptídeo produzido por Bacillus subtilis TR47II. 2017. 86 f. Tese (Doutorado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2017.
Autor
Ayupe, Bruna Almeida Leão
Institución
Resumen
Este estudo é iniciado com uma revisão bibliográfica que aborda o problema gerado pela produção de sulfeto de hidrogênio (H₂S) por bactérias redutoras de sulfato (BRS) na indústria do petróleo. Nessa revisão são apresentados aspectos relacionados à causa desse problema, às consequências e principais formas de controle. Na parte experimental do nosso estudo, nós investigamos a ação antimicrobiana de extratos brutos contendo biossurfactantes obtidos de oito isolados de Bacillus sp. contra Desulfovibrio alaskensis NCIMB 13491, uma BRS isolada de reservatório de petróleo com produção de H2S na Baía de Purdu, Alasca. Os extratos brutos contendo biossurfactantes produzidos por B. subtilis TR12, B. subtilis TR22, B. subtilis TR35II e B. subtilis TR47II, todos isolados de solo da ilha oceânica da Trindade, apresentaram ação antimicrobiana contra D. alaskensis. B. subtilis TR47II, por apresentar maior efeito antimicrobiano, foi selecionado para investigação da molécula ativa presente no extrato bruto. A avaliação da ação antimicrobiana por bioautografia revelou que o extrato bruto continha uma fração ativa com fator de retenção (Rf) semelhante ao padrão comercial do lipopeptídeo iturina. Essa observação incentivou uma nova investigação do estudo, uma vez que, no nosso conhecimento, não há relatos sobre a ação de iturinas contra BRS. Nosso objetivo seguinte foi purificar a fração ativa do extrato bruto de B. subtilis TR47II por cromatografia em coluna de sílica gel e caracterizá-la quimicamente por espectrometria de massas por ionização/dessorção a laser assistida por matriz com análise do tempo de voo (MALDI-TOF/TOF-MS e MS/MS). A fração ativa mostrou picos em m/z correspondentes a prováveis lipopeptídeos da família das iturinas (m/z 1043 e 1057) e das fengicinas (m/z 1463). Além disso, os picos em m/z 1030, 1044, 1058 e 1072, na fração não-ativa do extrato de B. subtilis TR47II, foram identificados como homólogos de surfactinas com a sequência peptídica Glu-Leu-Leu-Val-Asp- Leu-Leu e variação na cadeia lateral em C13, C14, C15 e C16 β-hidroxi ácido graxo, respectivamente. Como conclusões, nosso trabalho relata, pela primeira vez, a ação antimicrobiana contra BRS de extratos brutos contendo biossurfactantes obtidos de bactérias isoladas da Ilha da Trindade. Esse ainda é o primeiro relato sugerindo um provável lipopeptídeo iturina com ação antimicrobiana contra BRS. Os resultados obtidos neste trabalho abrem a oportunidade de descoberta de novas moléculas ativas que possam ser aplicadas no setor industrial, particularmente na indústria do petróleo. This study starts with a literature review approach the problem generated by the production of hydrogen sulphide by sulfate reducing bacteria (SRB) in the petroleum industry. This review presents aspects related to the cause of this problem, the consequence and main forms of control. In the experimental part of our study, we investigated the antimicrobial action of crude extracts containing biosurfactants obtained from eight isolates of Bacillus sp. against SRB Desulfovibrio alaskensis NCIMB 13491, a SRB isolated from a souring oil reservoir in Purdu Bay, Alaska. The crude extracts containing biosurfactants produced by B. subtilis TR12, B. subtilis TR22, B. subtilis TR35II and B. subtilis TR47II, all isolated from the soil of the oceanic Trindade Island, showed action against D. alaskensis. B. subtilis TR47II, due to its higher antimicrobial effect, was selected for investigation of the active molecule present in the crude extract. The evaluation of the antimicrobial action by bioautography revealed that the crude extract contained an active fraction with a retention factor (Rf) similar to the commercially available lipopeptide iturin. This observation encouraged a new investigation of the study, since, to our knowledge, there are no reports on the action of iturin against SRB. Our next objective was to purify the active fraction of the crude extract of B. subtilis TR47II purify by thin layer chromatography and to characterize it chemically by matrix-assisted laser desorption ionization with time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF/TOF-MS and MS/MS). The active fraction showed peaks with m/z corresponding to probable lipopeptides of the iturin family (m/z 1043 and 1057) and fengycin (m/z 1463). In addition, the peaks with m/z 1030, 1044, 1058 and 1072 in the non-active fraction of the crude extract of B. subtilis TR47II, were identified as surfactin homologs with the peptide sequence Glu-Leu-Leu-Val-Asp-Leu-Leu and variation in the side chain in C13, C14, C15 and C16 β-hydroxy fatty acid, respectively. In conclusion, our work reports, for the first time, the antimicrobial action against SRB of crude extracts containing biosurfactants obtained from bacteria isolated of Trindade Island. This is still the first report suggesting a probable lipopeptide iturin with antimicrobial action against SRB. The results obtained in this work open the opportunity to discover new active molecules that can be applied in the industrial sector, particularly in the oil industry. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico