Abordagens moleculares e proteômicas para a caracterização de leveduras resistentes ao manganês II.

Abstract

A poluição do meio ambiente pelo metal pesado manganês (Mn) tem aumentado, já que é um subproduto industrial, especialmente de minerações. Estratégias biotecnológicas promissoras para descontaminação têm sido desenvolvidas. A biorremediação, é uma delas, emprega microrganismos, por exemplo, leveduras. O objetivo principal deste estudo foi caracterizar isolados de leveduras quanto aos mecanismos de resistência e capacidade de remoção do íon Mn2+ e descrever como estas respondem ao estresse ambiental alterando seu padrão de expressão proteica. Três leveduras foram isoladas de água proveniente de uma mina de rejeito de mineração, localizada no Quadrilátero Ferrífero-MG e identificadas como Meyerozyma guilliermondii, Meyerozyma caribbica e Rhodotorula mucilaginosa utilizando análise bioquímica, por Auxanograma e filogenética, baseadas no 16S rDNA. A avaliação da capacidade dos isolados removerem íons Mn+2 demonstrou que ambos os gêneros estudados são resistentes ao metal, sendo que a presença de excesso de Mn não interferiu negativamente no crescimento. As Meyerozyma sp. removeram 100% do Mn2+ por processo de biossorção e as Rhodotorula sp. 10%, provavelmente por oxidação. A menor capacidade de remoção do último gênero em relação ao primeiro não o torna menos importante, uma vez que apresenta tolerância e capacidade de remoção a concentrações elevadas de Mn2+ quando comparado a outros. O primeiro relato do proteoma solúvel total e diferencial induzidos por Mn+2 do gênero Meyerozyma sp., bem como das interações proteínaproteína foi realizado a partir da técnica shotgun/bottom-up, em que extratos protéicos de M. guilliermondii contendo as frações solúveis foram obtidos após crescimento nas condições ausência e presença de MnSO4 (0,91 mM). Os peptídeos trípticos foram analisados por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massa (LC-MS/MS), seguida de análises de bioinformática. No proteoma um total de 1257 proteínas foi identificado, sendo que a análise qualitativa demonstrou que dessas 117 eram exclusivas da condição ausência e 69 expressas unicamente na presença de Mn2+ . A análise quantitativa apresentou 71 proteínas upregulated induzidas pelo excesso de Mn2+, em que foram identificados sete enriquecimentos funcionais e 43 vias metabólicas. A maioria das proteínas anotadas na condição presença de Mn2+ está relacionada à atividade de oxidoredutases, resposta ao estresse oxidativo, atividades metabólicas, reparo de DNA e remodelação da expressão de genes. Diante do exposto é possível concluir que as três espécies são tolerantes a alta concentração de Mn2+, a importância compreensão dos processos celulares e dos mecanismos regulatórios moleculares, pois eles permitem o conhecimento dos mecanismos de defesa que minimizam o impacto do metal através da expressão de proteínas antioxidantes, por exemplo, permitindo o ajuste na resposta de defesa associados à tolerância do Mn2+ . Esse conhecimento permitirá estudos futuros e a exploração do potencial biotecnológico em futuros processos de biorremediação.