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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38283
Título: | Desenvolvimento de estratégia biológica para a degradação de microcistina-LR e inibição celular de Microcystis aeruginosa |
Título(s) alternativo(s): | Development of a biological strategy for the degradation of microcystin-LR and cellular inhibition of Microcystis aeruginosa |
Autor(es): | Barbosa, Eduardo Malosti |
Orientador(es): | Maciel, Giselle Maria |
Palavras-chave: | Cianobactéria Biodegradação Contaminantes emergentes na água Enzimas de fungos Água - Purificação - Tratamento biológico Biorremediação Cyanobacteria Biodegradation Emerging contaminants in water Fungal enzymes Water - Purification - Biological treatment Bioremediation |
Data do documento: | 20-Fev-2025 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Curitiba |
Citação: | BARBOSA, Eduardo Malosti. Desenvolvimento de estratégia biológica para a degradação de microcistina-LR e inibição celular de Microcystis aeruginosa. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025. |
Resumo: | Lacases são enzimas multicobre oxido redutases, estudadas por seu potencial na degradação de contaminantes ambientais, como corantes, fármacos e compostos aromáticos. O motivo está no mecanismo de ação, que envolve a abstração e transferência de elétrons do substrato, utilizando o oxigênio como aceptor final, gerando água como produto final. As lacases podem ser produzidas por diversos organismos como plantas, bactérias e principalmente os fungos. Os fungos da podridão branca são estudados na produção enzimática como lignina peroxidase (LiP), a manganês peroxidase (MnP), e a lacase (Lac), enzimas extracelulares capazes de mineralizar os compostos da madeira, como a lignina. As cianobactérias, apesar de sua importância ecológica, certas espécies, como Microcystis aeruginosa, produzem toxinas como a microcistina-LR (MC-LR), contaminante de difícil remoção por métodos convencionais de tratamento. A ocorrência de cianobactérias em fontes e reservatórios de abastecimento de água, juntamente com a presença de cianotoxinas na água potável, tem se tornado uma preocupação ambiental e de saúde pública cada vez mais frequente. Este estudo avaliou a eficácia do extrato enzimático bruto produzido pelo fungo Trametes villosa na biodegradação da MC-LR e analisou seus impactos no crescimento da cianobactéria. A atividade de lacase obtida (4.736 ± 306,5 U/L) foi compatível com os valores reportados na literatura científica, indicando que o meio semissólido utilizando resíduos da agroindústria foi capaz de produzir lacase. A concentração de microcistina-LR reportada após a extração em fase sólida apresentou média de 0,197 mg/L, estando de acordo com referências. Os extratos enzimáticos brutos foram capazes de reduzir 25% da concentração inicial de MC-LR nas amostras, mostrando-se mais eficaz que a lacase comercial de Aspergillus sp. O experimento de inibição celular com o extrato enzimático reduziu em 99% a concentração celular de M. aeruginosa a partir do 11º dia, enquanto a lacase comercial diminuiu em 76% no mesmo período, assim como o inóculo de células fúngicas de T. villosa, que inibiu o crescimento da cianobactéria em 79% em 11 dias. Concluindo que fungos de podridão branca e suas enzimas extracelulares podem contribuir para a remoção de microcistina-LR e células de Microcystis aeruginosa em ambientes aquáticos. Os indicam a possibilidade do uso de lacases fúngicas na degradação de toxinas aquáticas e no controle de florações de cianobactérias, contribuindo para o desenvolvimento de soluções biotecnológicas eficazes limpas, contribuindo para o tratamento de efluentes e a remediação ambiental. |
Abstract: | Laccases are multicopper oxide reductase enzymes studied for their potential in degrading environmental contaminants such as dyes, drugs, and aromatic compounds. The reason lies in their mechanism of action, which involves the abstraction and transfer of electrons from the substrate, using oxygen as the final acceptor and generating water as the final product. Laccases can be produced by various organisms such as plants, bacteria, and especially fungi. White rot fungi are studied in enzyme production such as lignin peroxidase (LiP), manganese peroxidase (MnP), and laccase (Lac), extracellular enzymes capable of mineralizing wood compounds such as lignin. Cyanobacteria, despite their ecological importance, certain species, such as Microcystis aeruginosa, produce toxins such as microcystin-LR (MC-LR), a contaminant that is difficult to remove by conventional treatment methods. The occurrence of cyanobacteria in water sources and reservoirs, together with the presence of cyanotoxins in drinking water, has become an increasingly frequent environmental and public health concern. This study evaluated the effectiveness of the crude enzyme extract produced by the fungus Trametes villosa in the biodegradation of MC-LR and analyzed its impacts on cyanobacterial growth. The lacase activity obtained (4,736 ± 306.5 U/L) was consistent with the values reported in the scientific literature, indicating that the semisolid medium using agro-industrial waste was capable of producing laccase. The concentration of microcystin-LR reported after solid-phase extraction averaged 0.197 mg/L, which is in accordance with references. The crude enzyme extracts were able to reduce the initial concentration of MC-LR in the samples by 25%, proving to be more effective than commercial lacase from Aspergillus sp. The cell inhibition experiment with the enzyme extract reduced the cell concentration of M. aeruginosa by 99% from the 11th day onwards, while commercial lacase decreased it by 76% in the same period, as did the inoculum of T. villosa fungal cells, which inhibited cyanobacterial growth by 79% in 11 days. Concluding that white rot fungi and their extracellular enzymes can contribute to the removal of microcystin-LR and Microcystis aeruginosa cells in aquatic environments. They indicate the possibility of using fungal laccases in the degradation of aquatic toxins and in the control of cyanobacterial blooms, contributing to the development of effective clean biotechnological solutions, contributing to the treatment of effluents and environmental remediation. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38283 |
Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental |
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