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Type: Tese
Title: Análises ecológicas e moleculares comparativas do gênero Potamotrygon e prospecção de moléculas bioactivas do ferrão
Author: Romero, Karina Isabel Castellanos
First Advisor: Franco, Octavio Luiz
Co-Advisor: Arboleda Valencia, Jorge William
Referee Member: Santos, Marcelo de Oliveira
Referee Member: Martins, Marta Fonseca
Referee Member: Duque, Harry Morales
Referee Member: Sifuentes, Daniel Nogoceke
Resumo: O gênero Potamotrygon, pertence à família Potamotrygonidae (GARMAN, 1877), uma família com arraias-de-água-doce, da ordem Myliobatiformes (arraias com ferrão). Esse gênero, tem o maior número de espécies que apresentam grande variação específica e individual. Dentro das espécies do gênero, destaca-se a espécie Potamotrygon magdalenae (DUMERIL, 1865), por ser uma espécie quase inexplorada, endémica da bacia do Rio Magdalena. O objetivo de estudo do presente estudo foi comparar duas espécies de arraias brasileiras (P. amandae e P. falkneri), com trasncriptoma já disponível, com a espécie P. magdalenae. Inicialmente foram feitas as coletas dos indivíduos e as propriedades físico-quimicas da água, dos locais de coleta, foram analisadas. Foram realizadas análises bioinformáticas, incluindo máquina de aprendizagem, como estratégia para identificar genes responsáveis por moléculas de interesse biotecnológico (peptídeos antimicrobianos), produzidos por essas arraias. Adicionalmente, com os extratos brutos a partir do epitélio do ferrão das arraias coletadas, foi realizado teste de atividade in vitro, para determinar o seu potencial antimicrobiano contra microrganismos causadores de infecções hospitalares. O resultado da transcriptoma revelou número de transcrições 2.295 específicas de P. magdalenae e 3.703 comuns entre as três espécies (compartilhadas entre P. magdalenae, P. amandae e P. falkneri), com destaque de uma alta exclusividade (>56% do total de transcritos da espécie) nos transcritos da P. magdalenae, em comparação com as outras espécies, que apresentaram alta similaridade (80%) entre elas. Com a análise físico-química da água foi possível estabelecer uma relação entre o pulso de inundação e a condutividade no sistema aquático, inferindo que podem ser condições determinantes para a presença da espécie; as populações estabelecem de acordo com a capacidade de tolerar alguns fatores ambientais e isso é dependente da informação guardada nos genes a traves do processo evolutivo (potencial ecosistémico) e a oferta do recurso alimentício e de habitat que esse entorno fornece. Além das análises ecosistémicos, foi realizada a seleção de genes para bioprospecção de moléculas de interesse biotecnológico, que são produzidas por estas arraias, preditas pela abordagem transcriptômica. O próprio estudo do transcriptoma das raias é um desafio, devido à pouca informação sobre estes organismos publicados na literatura e as espécies de água doce da família Potamotrygonidae, que são inexploradas e as particularidades de cada espécie, refletidas em transcrições exclusivas da espécie colombiana. Esses resultados representam uma excelente oportunidade para avaliar não apenas o recurso genético; o que acrescentou o conhecimento do gênero e as funções, mas também o potencial antimicrobiano desses venenos a partir da análise do transcriptoma, visado desde o uso de ferramentas bioinformáticas. Em adição, realizou-se um primer passo de bioprospecção, por médio de ensaios in vitro de atividade 7 mostraram porcentagens de inibição importantes (até 100%) com valores da concentração mínima inibitória (CIM) significativos para Candida albicans (0,08706 µg.mL-1 ), Pseudomonas aeruginosa (0,1807 µg.mL-1 ), Klebsiella pneumoniae (0,001 µg.mL-1 ); como o primer passo da prospecção desse potencial dos ferrões das arraias.
Abstract: The genus Potamotrygon, belonging to the family Potamotrygonidae (GARMAN, 1877), a family with freshwater stingrays, of the order Myliobatiformes (stingrays). This genus has the largest number of species that present great specific and individual variation. Within the species of the genus, the species Potamotrygon magdalenae stands out, being an almost unexplored species, endemic of the basin of the Magdalena River. The study object of the present study was to compare two species of Brazilian stingrays (P. amandae and P. falkneri), with a transcriptome already available, with the species P. magdalenae. Initially, the individuals were collected and the physical-chemical properties of the water from the collection sites were analyzed. Bioinformatics analyzes, including a learning machine, were carried out as a strategy to identify genes responsible for molecules of biotechnological interest (antimicrobial peptides), produced by these stingrays. In addition, with the crude extracts from the sting epithelium collected from the stingrays, an in vitro activity test was performed to determine their antimicrobial potential against microorganisms that cause hospital infections. With the physicochemical analysis of the water it was possible to establish a relationship between the flood pulse and the conductivity in the aquatic system, inferring that they may be determining conditions for the presence of the species; Populations establish according to the ability to tolerate some environmental factors and this is dependent on the information stored in the genes through the evolutionary process (ecosystem potential) and the supply of food and habitat that this environment provides. In addition to the ecosystem analysis, genes were selected for bioprospecting molecules of biotechnological interest, which are produced by these stingrays, predicted by the transcriptomic approach. The study of the stingray transcriptome itself is a challenge due to the lack of information about these organisms published in the literature and the freshwater species of the Potamotrygonidae family, which are unexplored and the particularities of each species, reflected in unique transcripts of the Colombian species. These results represent an excellent opportunity to evaluate not only the genetic resource; This added knowledge of gender and functions, but also the antimicrobial potential of these poisons from transcriptome analysis, aimed at using bioinformatic tools. In addition, a first bioprospecting step was performed by assay, that showed significant inhibition percentages (up to 100%) with significant minimum inhibitory concentration (MIC) values for Candida albicans (0.08706 µg.mL-1 ), Pseudomonas aeruginosa (0.1807 µg.mL-1 ), Klebsiella pneumoniae (0.001 µg.mL-1 ); as the first step in prospecting for this potential of stingrays.
Keywords: Arraia
Potamotrygon
Ferrão
Transcriptoma
Bioprospecção
Stingray
Ecology
Venom
Transcriptome
Bioprospecting
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICB – Instituto de Ciências Biológicas
Program: Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas: Imunologia e Doenças Infecto-Parasitárias/Genética e Biotecnologia
Access Type: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11689
Issue Date: 9-Sep-2019
Appears in Collections:Doutorado em Ciências Biológicas - Imunologia e Doenças Infecto - Parasitárias/Genética e Biotecnologia (Teses)



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