Avaliação da produção e caracterização estrutural de exopolissacarídeos produzidos por Herbaspirillum spp

Abstract

Resumo: O gênero Herbaspirillum e composto por bactérias encontradas em associação com plantas, livres no meio ambiente ou, ainda, em secreções biológicas de seres humanos. Algumas espécies possuem a capacidade de fixar nitrogênio e são amplamente estudadas, principalmente, com relação aos mecanismos de interação com plantas, dada a importância econômica e ambiental no processo de fixação biológica do nitrogênio (FBN). Um dos fatores que contribuem para o processo de invasão de bactérias no hospedeiro e a produção de exopolissacarideos (EPS), componentes fundamentais dos biofilmes e que, em alguns casos, podem agir como sinalizadores moleculares da comunicação bactéria-hospedeiro. Atualmente, pouco se sabe a respeito da capacidade de produção de EPS por bactérias do gênero Herbaspirillum, e ainda menos sobre a composição e estrutura destes biopolimeros. O presente estudo avaliou a produção de EPS em 27 estirpes de diferentes espécies de Herbaspirillum, sendo 21 isoladas de plantas ou solo, 3 isoladas de agua e 3 isolados de pacientes com fibrose cística. Dentre elas, 6 apresentaram alta correlação carboidrato/proteína (?g/?g) e, consequentemente, maior produção de EPS em meio NFb malato liquido: H. hutiense putei IAM15032 (105,6 ?g/?g), H. lusitanum P612 (65,9 ?g/?g), H. hiltineri N3 (49,1 ?g/?g), H. frisingense GSF30 (37,2 ?g/?g), H. seropedicae AU14040 (35,5 ?g/?g) e H. frisingense AU14559 (31,7 ?g/?g). Considerando que as três estirpes com maior produção de EPS são bactérias não fixadoras de nitrogênio e possível hipotetizar que o processo de FBN por Herbaspirillum spp. não depende diretamente de sinalização mediada por EPS. Quanto a composição desses EPS, ramnose (43,2%), fucose (34,5%) e manose (17,0%) estavam presentes em maiores proporções em H. hutiense putei IAM15032, H. hiltineri N3 e H. frisingense AU14559, respectivamente. Dessa forma, e possível sugerir que a composição monossacaridica de EPS de Herbaspirillum e variável entre as espécies, independentemente da capacidade do microorganismo promover a FBN. Na determinação das ligações glicosídicas os derivado 2,3,4,6-Me4-Glc (4,8 a 69,6%) e 2,3,4,6-Me4-Gal (25,1 a 64,6%) correspondentes as ligações t-Gluc e t-Gal foram observados na maioria das amostras. Unidades de 4-Rha (2,3-Me2-Rha; 58%) e 2,4-Rha (3-Me-Rha; 6,6%) foram evidenciadas, apenas na amostra de H. hutiense putei IAM15032, corroborando resultados anteriores. Palavras-chave: Herbaspirillum; exopolissacarideo; fixação biologica nitrogenio.

Abstract: The genus Herbaspirillum includes several species both non-plant and plant associated or human clinical isolates. Some species enabled to fix nitrogen extensively studied in relation mechanisms of interaction with plants, given the economic and environmental importance in biological nitrogen fixation process (BNF). One of the methods that contribute to the invasion process of non-host bacteria is the production of exopolysaccharides (EPS), fundamental components of biofilms, which in some cases are capable of boosting hostbacterial communication. Actually, there is not evidences of EPS capacity from Herbaspirillum and even less about structure of these biopolymers.The present study evaluated the EPS production in 27 strains of Herbaspirillum species, 21 isolates of plants or soil, 3 water isolates and 3 clinical isolates from patients with cystic fibrosis. Among them, 6 presented a high carbohydrate / protein (?g/?g) correlation and, consequently, higher EPS production in liquid NFb malate medium: H. hutiense putei IAM15032 (105,6 ?g/?g), H. lusitanum P612 (65,9 ?g/?g), H. hiltineri N3 (49,1 ?g/?g), H. frisingense GSF30 (37,2 ?g/?g), H. seropedicae AU14040 (35,5 ?g / ?g) and H. frisingense AU14559 (31,7 ?g/?g). Considering the three strains with higher EPS production are nonnitrogen fixing bacteria it is possible to hypothesize that the FBN process by Herbaspirillum spp. does not directly depend on EPS-mediated signaling. As for EPS, rhamnose (43,2%), fucose (34,5%) and mannose (17,0%) presented in higher proportions in H. putei hutiense IAM15032, H. hiltineri N3 and H. frisingense AU14559, respectively. So that it is possible to suggest a monosaccharide composition of Herbaspirillum EPS is a variable among species, regardless of the ability of the microorganism to promote a BNF. In the glycosidic linkages the 2,3,4,6-Me4-Glc derivatives (4,8 to 69,6%) and 2,3,4,6-Me4-Gal (25.1 to 64.6%) derivatives The t-Gluc and t-Gal chickens were observed in the largest of the samples. 4-Rha (2,3-Me2-Rha, 58%) and 2,4-Rha (3-Me-Rha, 6.6%) were found only in the H. hutiense putei IAM15032 sample, corroborating results above. Keywords: Herbaspirillum; exopolysaccharide; biological nitrogen fixation