Análise da interação ferro e nitrogênio no acúmulo de lipídios em microalgas

Autor(es)

Delaram Taghavi

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALA/BC)
• Data de defesa: 2022-03-04

Membros da banca

Flavia Vischi Winck; Thiago Olitta Basso; Telma Teixeira Franco; Ana Teresa Lombardi

• Orientador: Flavia Vischi Winck

Resumo

Análise da interação ferro e nitrogênio no acúmulo de lipídios em microalgas O aumento da população mundial, a emissão de gases de efeito estufa e a demanda global de energia tem levado à busca por uma fonte de energia sustentável e renovável. As microalgas têm sido reconhecidas como uma fonte prospectiva de produção de biocombustíveis devido à capacidade de algumas espécies de produzir grande quantidade de lipídios neutros, como triacilgliceróis (TAGs), sob condições de estresse nutricional, de luz, pH, temperatura e salinidade ou estresses bióticos. Um dos estresses nutricionais mais conhecido e que tem chamado atenção é a privação de nitrogênio, que é conhecido por desencadear o acúmulo de TAGs dentro da célula da microalga. No entanto, essa condição de estresse afeta negativamente o crescimento celular e, consequentemente, diminui a aplicabilidade das microalgas como matéria-prima de bioenergia e lipídios para fins biotecnológicos, como a produção de biocombustíveis. A suplementação de nutrientes na cultura é uma abordagem que tem sido utilizada para melhorar o crescimento e a biomassa das células de microalgas. Como foi demonstrado, com a suplementação de ferro o crescimento e o conteúdo lipídico foram aumentados na cultura de microalgas. No entanto, ainda não há uma compreensão abrangente do mecanismo dessa resposta celular e da função do ferro no aumento do acúmulo de TAG e do mecanismo de interação ferro e nitrogênio que parece levar à melhoria do crescimento e ao aumento do acúmulo de lipídios. Recentemente, a otimização da condição da cultura para melhor crescimento e produção de TAG tem sido um assunto muito importante, pois as microalgas se tornaram uma fonte sustentável e promissora. Portanto, para investigar as respostas celulares das microalgas à interação da suplementação de ferro e privação de nitrogênio e explorar o efeito da interação desses dois nutrientes no acúmulo e crescimento de lipídios em Chlamydomonas reinhardtii, um projeto rotativo composto central (CCRD) foi realizado. A proteômica baseada em espectrometria de massa tornou-se parte integrante da biologia de sistemas. Neste estudo, a análise proteômica quantitativa shotgun em séries temporais, realizada em diferentes condições experimentais com alteração da concentração de ferro e nitrogênio, revelou a identidade de proteínas que podem participar da interação nitrogênio e ferro na modulação do crescimento celular e no desempenho do acúmulo de TAGs na espécie modelo C. reinhardtii. Os resultados ilustram que a abundância de proteínas envolvidas na fotossíntese, processos de oxidação-redução e biossíntese de poliaminas foi significativamente modulada pela interação entre ferro e nitrogênio, mantendo o desempenho de crescimento das células e os níveis de lipídios elevados. Embora a manipulação de micronutrientes e macronutrientes no meio de cultura cause estresse e consequentemente aumente a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), parece que essa interação diminui os níveis de ROS dentro da célula, resultando em um equilíbrio entre crescimento e acúmulo de lipídios. (AU)

• Processo FAPESP: 17/23674-8 - Análise das relações entre ferro e nitrogênio na acumulação de lipídios em microalgas
• Beneficiário: Delaram Taghavi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado