Efeito da adição de fenol em culturas de Herbaspirillum seropedicae SmR1

Abstract

Resumo: Herbaspirillum seropedicae é uma bactéria fixadora de nitrogênio (diazotrófica) encontrada no interior de diversas plantas de interesse agrícola como o milho, arroz, trigo, sorgo, cana-de-açúcar, entre outras. Através do sequenciamento genômico deste organismo foi possível a identificação de genes que codificam produtos potencialmente envolvidos na degradação de compostos aromáticos Estes genes também podem estar relacionados com a comunicação planta-bactéria. Fenol é um poluente ambiental de distribuição mundial, de baixa taxa de degradação e de alta toxicidade para microrganismos. A tolerância a este composto aromático envolve diversos mecanismos como alterações na membrana plasmática, alterações na transcrição de genes, bombas de efluxo, entre outros. Neste contexto, o presente trabalho verificou que a bactéria H. seropedicae apresenta tolerância a fenol em concentrações iguais ou inferiores a 2,5 mM. Análise de transcriptoma por RNA-seq de células incubadas na ausência ou presença de 5 mM de fenol indicou que 485 genes estavam diferencialmente expressos dos quais 275 estavam induzidos e 210 reprimidos. Entre os genes mais induzidos na presença de fenol estão presentes os genes que codificam para biossíntese de exopolissacarídeos (EPS), transportadores ABC, genes envolvidos na degradação de flavonoides e compostos aromáticos. Os resultados indicam que estes genes ativados agem em resposta a adição ao fenol tentando minimizar os efeitos causados no metabolismo de H. seropedicae podendo ser atribuídos a eles a tolerância a concentrações elevadas de fenol e também como uma tentativa de reestabelecer o estado energético da célula e manter o crescimento bacteriano. Palavras-chave: Herbaspirillum seropedicae SmR1. Fenol. Tolerância.

Abstract: Herbaspirillum seropedicae is a nitrogen fixing bacteria (diazotroph) found in endophytic association with important agricultural crops such as maize, rice, wheat, sorghum, sugar cane and others. The genome of H. seropedicae strain SmR1 was sequenced allowing the identification of genes coding for proteins potentially involved in degradation of aromatic compounds. These genes also may be involved in plantbacteria communication. Phenol is an environmental pollutant found in different world regions, showing high toxicity and low degradation rate. Some microorganisms show phenol tolerance through mechanisms involving modification of their cellular membrane, transcription activation, efflux pumps, among others. In this work, we determine that H. seropedicae is able to grow in the presence of up to 2.5 mM phenol. Transcriptome analysis (RNA-seq) of cells incubated in the absence or presence of 5 mM phenol showed that 485 genes were differentially expressed (275 genes were induced and 210 genes were repressed). Among the induced genes are those involved in exopolysaccharides metabolism (EPS), ABC transporters, flavonoids and aromatic compounds degradation. The results suggested that the activated genes in response to phenol minimize its effect on the H. seropedicae metabolism allowing the establishment of an energetic state allowing the bacterial growth. Key-words: Herbaspirillum seropedicae SmR1. Phenol. Tolerance.