Please use this identifier to cite or link to this item: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/32204
Title in Portuguese: Potencial do cnidário Protopalythoa variabilis dos recifes coralíneos Brasileiros como fonte de enzimas e toxinas polipeptídicas para aplicação em biotecnologia.
Title: Potential of the zoanthid Protopalythoa variabilis from the Brazilian coral reefs as a source of enzymes and polypeptide toxins for application in biotechnology
Author: Morlighem, Jean Etienne Romaric Léandre
Advisor(s): Baptista, Gandhi Rádis
Keywords: Protopalythoa variabilis
Cnidaria
Enzimas terapêuticas
Enzimas Industriais
Toxinas peptídicas
Bioprospecção
Aplicação Biotecnológica
Desenvolvimentos de insumos terapêuticos
Peptídeos bioativos
Issue Date: 2018
Citation: MORLIGHEM, J. E. R. L. (2018)
Abstract in Portuguese: Embora amplamente inexplorados, os oceanos, com seus ecossistemas únicos, habitados por uma grande variedade de espécies, incluindo um número importante de animais peçonhentos e venenosos, são conjuntamente reconhecidos como um potencial reservatório ainda inexplorado de enzimas e de toxinas candidatos para produtos de alto valor em aplicações industriais, biotecnológicas ou biomédicas. No presente trabalho de pesquisa, um zoantídeo marinho colonial da espécie Protopalythoa variabilis (filo Cnidaria), que habita os recifes brasileiros, foi investigado em relação ao seu conteúdo de peptídeos biológica- e farmacologicamente ativos de veneno e de enzimas de interesse biotecnológico. Com essa finalidade, após obtenção do holotranscriptoma de P. variabilis por RNA-Seq, os transcritos poliadenilados foram identificados e caracterizados por métodos de bioinformática. As toxinas codificadas foram investigadas por similaridade, através de comparação dos “contigs” contra sequências de proteínas conhecidas de toxinas animais; em seguida, tais sequências preditas foram validadas pela presença de domínios estruturais característicos, além de inferência por similaridade com famílias de toxinas. Para identificar as atividades catalíticas expressas no holotranscriptoma, todos os transcritos do holobionte foram inicialmente anotados contra quatro bancos de dados de sequências de proteínas de organismos eucarióticos e procarióticos, seguido por busca de ontologia de gene, de atividades enzimáticas e das vias metabólicas associadas. Adicionalmente, enzimas multifuncionais e enzimas com atividades parcialmente caracterizadas foram identificadas por meio de “scripts” escritos especificamente nesse fim. Como um todo, a análise do holotranscriptoma revelou 12 famílias de toxinas peptídicas, incluindo uma classe de neurotoxina descritas unicamente em anthozoa, e duas novas toxinas descritas pela primeira vez numa espécie de cnidários: uma neurotoxina do tipo “three-finger” (3FTx), e um peptídeo ativo sobre membranas do tipo helofensina. No que concerne ao potencial enzimático desse cnidário, 771 atividades enzimáticas, tais como para o tratamento de doenças metabólicas ou preparação de produtos químicos finos, foram encontradas em adição a pelo menos treze enzimas caracterizadas como multifuncionais e 694 sequências com atividades parcialmente caracterizadas distribuídas em 23 sub-subclasses. Esse estudo, portanto, inédito demonstra que o antozoário P. variabilis contém vários precursores de toxinas com sequências únicas e centenas de atividades enzimáticas potenciais, os quais podem ser purificados ou clonados para aplicação em diversas áreas da biotecnologia industrial e farmacêutica.
Abstract: Although largely unexplored, the oceans, with its unique ecosystems inhabited by a large variety of species, including a significant number of venomous animals, is collectively recognized as a potential unexplored reservoir of enzymes and toxins candidates for high-value in industrial, biotech or biomedical applications. In the present study, a marine zoantharian of the species Protopalythoa variabilis, which inhabits the Brazilian reefs, was investigated in relation to its content of biologically and pharmacologically active peptides of venom and enzymes of biotechnological interest. For this purpose, after obtaining the holo-transcritome of P. variabilis by RNA-Seq, the polyadenylated transcripts were identified and characterized by bioinformatics methods. The putative toxins were investigated by similarity, by comparison of the contigs against known proteic sequences of animal toxins; then such predicted sequences were validated by the presence of characteristic structural domains, as well as by similarity inference with families of toxins. To identify the catalytic activities expressed in the holo-transcriptome, all transcripts of the holobiont were initially annotated against four databases of proteic sequences from eukaryotic and prokaryotic organisms, followed by search of gene ontology, enzymatic activities and metabolic pathways. In addition, multifunctional enzymes and enzymes with partially characterized activities were predicted using scripts specifically written for this purpose. As a whole, the holo-transcriptome analysis revealed 12 toxin families, including a neurotoxin only described in anthozoan, and two new toxin families which were for the first time described in a cnidarian species: a three-finger neurotoxin (3FTx), and a helophensin-like peptide active on membranes. Concerning the enzymatic potential of this cnidarian, 771 enzymatic activities, such as used in the treatment of metabolic diseases or in the preparation of fine chemicals, were found in addition to at least thirteen enzymes characterized as multifunctional and 694 sequences with partially characterized activities distributed in 23 sub-subclasses. This study thus demonstrates that P. variabilis contains several toxin precursors with unique sequences and hundreds of potential enzymatic activities, which can be purified or cloned for application in diverse fields of the industrial and pharmaceutical biotechnology.
Description: MORLIGHEM, Jean Etienne Romaric Léandre. Potencial do cnidário Protopalythoa variabilis dos recifes coralíneos Brasileiros como fonte de enzimas e toxinas polipeptídicas para aplicação em biotecnologia. 2018.113 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/32204
Appears in Collections:RENORBIO - Teses defendidas na UFC

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
2018_tese_jerlmorlighem.pdf28,31 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.