Publicação

New bacterial strategies for Tellurium bioleaching and high value nanoparticles production

Detalhes bibliográficos
Resumo:	A relevância bioquímica de um determinado elemento natural nem sempre está alinhada com a importância que o mesmo tem para a atividade humana. É o caso do telúrio, metaloide com crescente importância para a sociedade, mas com um papel considerado irrelevante na biologia. Os estudos da interação de Te com organismos vivos são antigos, e focam principalmente a toxicidade das formas naturais de Te e a resistência desenvolvida pelos seres vivos aos seus efeitos tóxicos. Isto levou a um foco na investigação relacionada com a clínica nos primeiros anos da bio-investigação em Te. Atualmente, o interesse na bio-investigação em Te é mais amplo, com foco mudando para a mobilização de Te e a bioredução das formas iónicas solúveis do metaloide. Esta mudança recente nos temas de investigação é, sobretudo, resultado do interesse na mineração de Te e na produção de nanoestruturas contendo Te para a indústria. A abundância natural do Te é equivalente à dos elementos de terras raras e sua procura está a aumentar, portanto, todas as alternativas para a recuperação de Te de materiais descartados e minérios de baixo teor (resídos resultantes da exploração de outros elementos) de Te são apelativas. A biolixiviação e a mobilização seletiva assistida por micróbios são técnicas que se mostraram eficazes na mineração de minérios com baixo teor e são de interesse para a indústria mineira, uma vez que a maioria das fontes de Te globalmente também são de baixo teor e, portanto, um desafio comercial. A procura da indústria por produtos que contenham Te aumenta com o crescimento dos setores. A incorporação de Te em produtos fotovoltaicos, sondas fluorescentes para diagnóstico e nanopartículas em geral exige novos materiais assim como novos processos de fabricação. A produção de nanopartículas por organismos vivos ou produtos de organismos vivos está a afetar a indústria transformadora, introduzindo novos produtos ou metodologias de produção “verdes”, alinhados com a agenda atual de desenvolvimento sustentável. Neste trabalho, uma triagem inicial de sedimentos de mineração revelou a existência de estirpes bacterianas com elevada atividade de mobilização de Te, que ao atuar em consórcio melhoram a biolixiviação realizada por uma comunidade microbiana nativa. O mesmo método de triagem para bactérias originárias de material descartado rico em metais revelou a presença de um elevado número de estirpes resistentes a Te (IV) com diferentes capacidades de redução de Te (IV), capazes de produzir estruturas contendo Te, e com potencial de resistência a Te (IV) variável. A análise detalhada dos elementos no genoma conferentes de resistência e redução de Te (IV) nas estirpes Paenibacillus pabuli ALJ109b e Bacillus altitudinis 3W19, bem como a variação metabólica, demonstrada por proteómica diferencial, revelou diferentes estratégias de resposta ao impacto metabólico e stress oxidativo resultantes da exposição a Te (IV). Podem ser observadas diferenças na expressão das vias metabólicas, na sua maioria únicas para cada bactéria, e apenas com sobreposição parcial ao que é observado para outros metais. A interpretação detalhada da expressão de proteínas específicas demonstrou estratégias comuns entre as duas estirpes, como a ativação dos determinantes psp para o controlo redox. No entanto, cada estirpe bacteriana ativa mecanismos de resposta específicos, como os determinantes de resistência a Te (IV), ter, que foram sobreexpressos por B. altitudinis 3W19. A capacidade de redução de Te (IV), explorada em detalhe em P. pabuli ALJ109b, revelou o envolvimento da proteína flagelina na produção de nano estruturas contendo Te. A atividade desta proteína é superior à observada para a maioria das proteínas estudadas com capacidade de redução de Te (IV), demonstrando atividade ótima a pH 9 e temperatura ambiente. Esta tese expande a coleção de organismos conhecidos com resistência e capacidade de redução de Te (IV), revelando esta característica pela primeira vez em alguns géneros. Além disso, a resposta metabólica ao Te (IV) em estirpes de Bacillus e Paenibacillus é, pela primeira vez, revelada por uma abordagem usando múltiplas técnicas. Isto permitiu a comparação de metabolismos específicos e a associação de proteínas individualmente assim como agrupamentos genéticos com os efeitos fenotípicos observados pela exposição ao Te (IV). Finalmente, a caracterização da capacidade da flagelina de P. pabuli ALJ109b reduzir Te (IV) revela o potencial de uma abordagem de base biológica para a produção de nanopartículas de Te. No geral, esta tese contribuiu para o crescente conhecimento sobre a bioquímica de Te e oferece ferramentas biológicas a serem exploradas e otimizadas na mobilização e produção de nanopartículas de Te.
Autores principais:	Farias, Pedro Daniel Geadas
Assunto:	Resistência a Te (IV) Redução de Te (IV) Mobilização de Te Metabolismo bacteriano Te (IV) resistance Te (IV) reduction Te mobilization bacterial metabolism
Ano:	2022
País:	Portugal
Tipo de documento:	tese de doutoramento
Tipo de acesso:	acesso embargado
Instituição associada:	Universidade de Coimbra
Idioma:	inglês
Origem:	Estudo Geral - Universidade de Coimbra