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Tipo: Dissertação
Título: Montagem e análise do genoma de Bacillus vallismortis TIM68: uma bactéria produtora de biossurfactantes
Autor(es): Duarte, Igor Oliveira
Orientador: Melo, Vânia Maria Maciel
Coorientador: Lima, Nicholas Costa Barroso
Palavras-chave: Lipopeptídeos;Biossurfactantes;Genômica comparativa
Data do documento: 2021
Citação: DUARTE, Igor Oliveira. Montagem e análise do genoma de Bacillus vallismortis TIM68: uma bactéria produtora de biossurfactantes. 2021. 73 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia de Recursos Naturais) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
Resumo: Surfactantes são compostos ativos de superfície que possuem aplicação em diversos processos industriais em que a modificação de tensão superficial e a estabilização de sistemas coloidais são necessários. Lipopeptídeos são uma classe de biossurfactantes produzidos por espécies de Bacillus. São moléculas de até dez aminoácidos, ligadas a um -amino- ou -hidróxi-ácido graxo e sua síntese ocorre de forma não-ribossomal. A estirpe Bacillus vallismortis TIM68, isolada do manguezal Timonha (Ceará, Brasil), foi previamente caracterizada como produtora de lipopeptídeos e teve o seu genoma sequenciado (plataforma Illumina MiSeq). O presente trabalho teve por objetivo montar e analisar o genoma da estirpe TIM68 em relação à presença dos genes relacionados à síntese de lipopeptídeos. A montagem de novo foi feita com o software Newbler e gaps encontrados em genes de interesse foram fechados manualmente e com auxílio das ferramentas Phrap e GapFiller. O genoma foi também analisado em busca de fatores de virulência e genes de resistência a antibióticos, visando a classificação do nível de biossegurança da estirpe. O genoma de TIM68 foi comparado a genomas públicos de outras quatro estirpes da mesma espécie através de análises de sintenia, identidade nucleotídica média (ANI) e pangenoma. A montagem compreendeu 3.938.504 pb, em 36 scaffolds variando de 4.644 pb a 466.983 pb, com N50 igual a 211.138 pb e profundidade média de 49,6X. Três operons de síntese de lipopeptídeos foram encontrados no genoma: uma surfactina A, uma mojavensina, que nunca havia sido reportada na espécie B. vallismortis, e uma vallisina, um novo lipopeptídeo similar à plipastatina. Não foram identificados fatores de virulência que tornem a estirpe patogênica, porém foi predita uma região de profago que pode conter fatores de patogenicidade desconhecidos. O pangenoma da espécie foi caracterizado como fechado, com 57% dos genes do pangenoma integrando o genoma central. Essa é a primeira montagem de genoma de uma estirpe de B. vallismortis isolada no Brasil, e os resultados aqui obtidos sobre o potencial gênico da estirpe TIM68 devem contribuir para a sua exploração em aplicações biotecnológicas.
Abstract: Surfactants are applied in several industrial processes when the modification of interface activity and the stability of colloidal systems are required. Lipopeptides are a class of microbial biosurfactants produced by species of the Bacillus genus. They are molecules with up to ten amino acid residues, linked to a -hydroxy or a -amino fatty acid, and are synthesized nonribosomally. The strain Bacillus vallismortis TIM68, isolated from the Timonha mangrove (Ceará, Brazil), was previously characterized as a lipopeptide producer, and had its genome sequenced (Illumina MiSeq platform). The present study aimed at assembling and analyzing the genome of TIM68 in the search for genes involved in lipopeptide synthesis. The de novo assembly was performed with Newbler, and gaps found in genes of interest were closed manually and with the aid of Phrap and GapFiller tools. The genome was also screened for common virulence factors and antibiotics resistance genes to investigate the strain biosafety. Comparative genomics analyses, i.e., synteny, average nucleotide identity (ANI) and pangenome, were also carried out using strain TIM68 and publicly available B. vallismortis complete and partial genomes. The final assembly was 3,938,504 bp long, divided in 36 scaffolds ranging from 4,644 bp to 466,983 bp, with N50 equals to 211,138 bp and mean depth of 49.6X. Three peptide synthetase operons were found in TIM68 genome, they were a surfactin A, a mojavensin, which had never been reported in B. vallismortis, and a vallisin, a novel plipastatin-like lipopeptide. No virulence factors that render pathogenicity to the strain have been identified, but a region of prophage, that may contain unknown pathogenic factors, has been predicted. The pangenome of the species was characterized as closed, with 57% of genes integrating the central genome. This is the first genome assembly of a B. vallismortis strain isolated in Brazil, and the results obtained here on the genetic potential of TIM68 strain should contribute to its exploration in biotechnological applications.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/62471
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