Publicação
Biochemical characterization of a key cytochrome in respiratory electron transfer pathways from Geobacter sulfurreducens
| Resumo: | As bactérias do género Geobacter têm um importante impacto no meio ambiente e potencial para aplicações biotecnológicas (biorremediação de contaminantes orgânicos e inorgânicos, produção de bioenergia e bioeletrónica). Estas bactérias conseguem transferir eletrões para aceitadores finais ou aceitá-los de elétrodos, um processo atualmente explorado na área da produção de bioenergia e eletrossíntese microbiana, respetivamente. Estas aplicações baseiam-se na troca eficiente de eletrões entre a célula e o exterior, processo designado por transferência extracelular de eletrões (TEE). No entanto, os mecanismos subjacentes à TEE ainda estão por compreender totalmente. O principal objetivo desta Dissertação foi contribuir para a compreensão das vias TEE nas bactérias do género Geobacter. O trabalho focou-se na caracterização do citocromo GSU1740 recentemente identificado em G. sulfurreducens. Este citocromo é sobre-expresso durante a redução de fumarato em comparação com a redução de nitrato de Fe(III) apresentando também níveis significativos de expressão quando as células são crescidas na presença do aceitador final de eletrões de óxido de Fe(III) (insolúvel em água) comparativamente ao seu crescimento na presença de citrato de Fe(III) (solúvel em água) . Neste trabalho foram optimizados os protocolos de expressão e de purificação do citocromo GSU140 o qual foi caracterizado através da utilização de técnicas biofísicas complementares, incluindo dicroísmo circular (DC), UV-visível, voltametria cíclica e ressonância magnética nuclear (RMN). A análise dos dados obtidos permitiu concluir acerca do tipo de estrutura secundária (dominada por hélices alfa), do número de grupos hemo (um), do seu estado de spin (baixo e alto no estado reduxido e oxidado, respectivamente) e respectiva coordenação axial (His-Met). Para além disso, foi também determinado o valor do potencial redox da proteína, na gama de pH 6 a 8, o qual cobre a franja - 66.8 a - 14.3 mV, relativamente ao electrodo padrão de hidrogénio. |
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| Autores principais: | Mendes, Bruno Filipe Poeiras |
| Assunto: | geobacter sulfurreducens TEE citocromo GSU1740 purificação caracterizado RMN DC UV-visível voltametria cíclica Teses de mestrado - 2020 |
| Ano: | 2020 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Lisboa |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | Repositório da Universidade de Lisboa |
| Resumo: | As bactérias do género Geobacter têm um importante impacto no meio ambiente e potencial para aplicações biotecnológicas (biorremediação de contaminantes orgânicos e inorgânicos, produção de bioenergia e bioeletrónica). Estas bactérias conseguem transferir eletrões para aceitadores finais ou aceitá-los de elétrodos, um processo atualmente explorado na área da produção de bioenergia e eletrossíntese microbiana, respetivamente. Estas aplicações baseiam-se na troca eficiente de eletrões entre a célula e o exterior, processo designado por transferência extracelular de eletrões (TEE). No entanto, os mecanismos subjacentes à TEE ainda estão por compreender totalmente. O principal objetivo desta Dissertação foi contribuir para a compreensão das vias TEE nas bactérias do género Geobacter. O trabalho focou-se na caracterização do citocromo GSU1740 recentemente identificado em G. sulfurreducens. Este citocromo é sobre-expresso durante a redução de fumarato em comparação com a redução de nitrato de Fe(III) apresentando também níveis significativos de expressão quando as células são crescidas na presença do aceitador final de eletrões de óxido de Fe(III) (insolúvel em água) comparativamente ao seu crescimento na presença de citrato de Fe(III) (solúvel em água) . Neste trabalho foram optimizados os protocolos de expressão e de purificação do citocromo GSU140 o qual foi caracterizado através da utilização de técnicas biofísicas complementares, incluindo dicroísmo circular (DC), UV-visível, voltametria cíclica e ressonância magnética nuclear (RMN). A análise dos dados obtidos permitiu concluir acerca do tipo de estrutura secundária (dominada por hélices alfa), do número de grupos hemo (um), do seu estado de spin (baixo e alto no estado reduxido e oxidado, respectivamente) e respectiva coordenação axial (His-Met). Para além disso, foi também determinado o valor do potencial redox da proteína, na gama de pH 6 a 8, o qual cobre a franja - 66.8 a - 14.3 mV, relativamente ao electrodo padrão de hidrogénio. |
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