Pesquisas

Diversidade de Bactérias Magnetotáticas

O termo bactéria magnetotática não apresenta nenhum valor taxonômico, existindo representantes desse grupo de bactérias nas classes Alpha, Beta, Gama e Delta do filo Proteobacteria, no filo Nitrospira e ainda no candidato a filo OP3. Apesar da grande diversidade, acreditamos que a representatividade de organismos magnetotáticos ainda é subestimada, sendo necessários mais trabalhos envolvendo amostras ambientais, dos mais diversos ambientes, para podermos ter uma melhor visão da real diversidade e versatilidade desses microrganismos. Através de análises dos magnetossomos por microscopia eletrônica, e dos microrganismos por técnicas de sequenciamento, hibridização in situ por fluorescência (FISH), e análise do comportamento magnetotático por microscopia ótica, nosso grupo foi responsável pela identificação de inúmeros novos organismos magnetotáticos, com destaque para diversas espécies de procariotos multicelulares magnetotáticos (MMP) e bactérias magnetotáticas encontradas na Antártica.

Evolução da Magnetotaxia

Mesmo pertencenco a grupos filogenéticos relativamente distantes, bactérias magnetotáticas apresentam algumas características semelhantes, como parede celular Gram-negativa, sensibilidade ao oxigênio, motilidade gerada por flagelo e a formação dos magnetossomos. Um grande número de estudos genéticos relacionados a biomineralização dos magnetossomos foram desenvolvidos nos últimos anos, porém eles abordam somente um grupo limitado de bactérias magnetotáticas, em sua quase totalidade pertencentes a classe Alphaproteobacteria. Hoje sabemos que existem grupos específicos de genes associados a formação e organização dos magnetossomos (genes mam), genes associados a magentotaxia exclusivos de alguns grupos filogenéticos (genes man, genes mad), porem poucas informações são conhecidas de outros grupos representativos de bactérias magnetotáticas observadas no ambiente. Nosso grupo vem realizando a análise do comportamento magnetotático e dos genes associados a biomineralização em espécies de bactérias magnetotáticas encontradas em abundância em amostras ambientais, mas foram deixadas de fora das análises iniciais sobre o surgimento e evolução da magnetotaxia. Utilizando técnicas independentes de cultivo e pelo isolamento em cultura pura de novas espécies de bactérias magnetotáticas pretendemos realizar a comparação de genes que possam estar relacionados à transferência horizontal dos genes associados à biomineralização. Nessa linha de pesquisa merece destaque a caracterização dos genes de biomineralização do procarioto multicelular magnetotático, o isolamento da primeira bactéria magnetotática no hemisfério sul, a caracterização da primeira Betaproteobactéria magnetotática e a primeira bactéria magnetotática com comportamento tipo norte no hemisfério sul.

Produção e aplicação de Magnetossomos

As propriedades fisicas, químicas e biológicas dos magnetossomos os tornal nanopartículas de grande interesse comercial. A pureza na sua constituição, o seu tamanho bem controlado, estrutura cristalográfica bem definida, estabilidade magnética e o revestimento com uma membrana biológica são algumas das características presentes nos magnetossomos que são difíceis de se alcançar em partículas sintetizadas artificialmente. Nosso grupo de pesquisa realizou a otimização do cultivo da bactéria magnetotática Magnetovirbio blakemorei através de análises envolvendo planejamento experimental, e ainda adaptou o seu cultivo para um biorreator de bancada, potencializando a produção de magnetossomos prismáticos pela primeira vez. Atualmente o grupo tem interesse em abordar novas estratégias de cultivo no biorreator para potencializar e funcionalizar o processo de biomineralização das bactérias magnetotáticas já descritas em cultura.

Publicações

Cypriano, J; Bahri, M; Dembelé, K; Baaziz, W; Leão, P; Bazylinski, D; Abreu, FErsen, O; Farina, M; Werckmann, J. Insight on thermal stability of magnetite magnetosomes: implications for the fossil record and biotechnology. Sci Rep 10, 6706 (2020). 

 

Abreu, F., Leão, P., Vargas, G., Cypriano, J., Figueiredo, V., Enrich Prast, A., et al. (2018) Culture‐independent characterization of a novel magnetotactic member affiliated to the Beta class of the Proteobacteria phylum from an acidic lagoon. Environ Microbiol 20: 2615–2624.

Leão, Pedro; Gueiros-Filho, F.J.; D.A. Bazylinski; Lins, Ulysses; Abreu, Fernanda. Association of magnetotactic multicellular prokaryotes with Pseudoalteromonas species in a natural lagoon environment. Antonie Van Leeuwenhoek International Journal of General and Molecular Microbiology, 2018.

Abreu, F.; Leão, P.; Vargas, G.; Cypriano, J.; Figueiredo, V.; Prast, A.E.; Bazylinski, D. A.; Lins, U. Culture-independent characterization of a novel uncultivated magnetotactic member of the Betaproteobacteria class of the Proteobacteria phylum from an acidic lagoon. Environmental Microbiology, v. 1, p. 1, 2018.

Rodelli, D.; Jovanove, L.; Roberts, A.P.; Cypriano, J.; Abreu, F.; Lins, U. Fingerprints of partial oxidation of biogenic magnetite from cultivated and natural marine magnetotactic bacteria using synchrotron radiation. Environmental Microbiology Reports, v. 10, p. 343-343, 2018.

Leão, Pedro; Chen, Yi-Ran; Abreu, F.; Wang, Mingling; Zhang, Wei-Jia; Zhou, Ke; Xiao, Tian; Wu, Long-Fei; Lins, U. Ultrastructure of ellipsoidal magnetotactic multicellular prokaryotes depicts their complex assemblage and cellular polarity in the context of magnetotaxis. Environmental Microbiology (Print), v. 1, p. 1, 2017.

Zhu, X.; Hitchcock, A. P.; Nagard, L. L.; Bazylinski, D. A.; Morillo, V. ; Abreu, F.; Leão, P.; Lins, U. X-ray Absorption Spectroscopy and Magnetism of Synthetic Greigite and Greigite Magnetosomes in Magnetotactic Bacteria. Geomicrobiology Journal, v. 1, p. 1, 2017.

Abreu, F.; Araujo, A. C. V.; Leão, Pedro; Silva, K.T.; Marques, F. ; Cunha, O.; Almeida, L. G. P.; Geurinkc, C.; Farina, M.; Rondelli, D.; JovaneO, L.; Pellizari, V. H.; de Vasconcelos, Ana Tereza R.; Bazylinski, D. A.; Lins, U. Culture-independent characterization of novel psychrophilic magnetotactic cocci from Antarctic marine sediments. Environmental Microbiology (Print), v. 1, p. 1-16, 2016.

Araujo, Ana Carolina Vieira; Morillo; Viviana; Cypriano, Jefferson; Teixeira, Lia; Leão, Pedro; Lyra, Sidcley; Almeida, Luiz Gonzaga; Bazylinski, Dennis; Vasconvelos, A.T.R.; Abreu, F.; Lins, Ulysses. Combined genomic and structural analyses of a cultured magnetotactic bacterium reveals its niche adaptation to a dynamic environment. BMC Genomics, v. 17, p. 726, 2016.

Leão, Pedro; Teixeira, Lia C. R. S.; Cypriano, Jefferson; Farina, M; Abreu, F.; Bazylinski, Dennis A.; Lins, Ulysses. North-Seeking Magnetotactic Gammaproteobacteria in the Southern Hemisphere. Applied and Environmental Microbiology (Print), v. 82, p. 5595-5602, 2016.

Trubitsyn, Denis; Abreu, Fernanda; Ward, F. Bruce; Taylor, Todd; Hattori, Masahira; Kondo, Shinji; Trivedi, Urmi; Staniland, Sarah; Lins, Ulysses; Bazylinski, Dennis A. Draft Genome Sequence of Magnetovibrio blakemorei Strain MV-1, a Marine Vibrioid Magnetotactic Bacterium. Genome Annoncements, v. 4, p. e01330-16, 2016.

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