Prospecção e caracterização de microrganismos intestinais do coleóptero Sphenophorus levis e suas enzimas com potencial para biodegradação de poliestireno

dc.contributor.advisor1Silva, Flávio Henrique da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1757309852446263
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-3329-4597
dc.contributor.authorSouza, Eduardo Pereira de
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0850771035889805
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-2013-0115
dc.contributor.refereeSilva, Flávio Henrique da
dc.contributor.refereeFuentes, Andrea Soares da Costa
dc.contributor.refereeFerro, Milene
dc.contributor.refereeSilva, Adilson José da
dc.contributor.refereeMoura, Daniel Scherer de
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/1757309852446263
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2426157257540389
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3447469350644179
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9970111751569210
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/0264232179982467
dc.date.accessioned2026-08-19T13:25:57Z
dc.date.issued2026-07-17
dc.description.abstractPolystyrene (PS) is a polymer with versatile physical and chemical properties and a low production cost, used for various purposes. Its growing demand, combined with poor waste management, leads to accumulation in the environment, triggering social and ecosystem problems. This issue is exacerbated because PS is a recalcitrant polymer due to its carbon–carbon (C–C) main chain, which makes its biodegradation in nature difficult. Studies have investigated strategies for the biodegradation of this polymer. It has been found that larvae of certain insects are capable of using PS as a carbon source, a phenomenon correlated with their gut microbiota. For this reason, the larva of Sphenophorus levis, previously observed ingesting expanded polystyrene (EPS), was used to prospect microorganisms and key genes involved in the material’s biodegradation process. The larvae were fed a diet restricted to EPS, and their intestinal microbial diversity was compared with that of larvae fed an artificial diet. It was observed that diversity decreased and the presence of its obligatory endosymbiont became more pronounced. The intestinal contents of the larvae were subjected to enrichment in a mineral medium, whose only carbon source was PS films. Five bacterial strains were isolated from the following genera: Bacillus, Lysinibacillus, Paenibacillus, Cytobacillus, and Raoultella. These were cultivated for 60 days on solid medium in contact with PS films. SEM analysis revealed cavities, cracks, and fissures in the films, and surface atom mapping indicated oxygen accumulation. FT-IR analyses indicated that only Paenibacillus sp. led to the formation of characteristic oxidation functional groups. Gel permeation chromatography indicated that the same strain was able to alter the polymer’s molar mass. To elucidate which mechanisms might be involved in this process, the entire genomes of two strains (Bacillus cereus and Paenibacillus lautus) were sequenced on the Illumina NextSeq 2000. Annotation identified proteins such as multicopper oxidases, ring-cleaving dioxygenases, cytochromes P450 (CYP), and glutathione peroxidases (GPx). CYP102 from P. lautus and the GPxs from both species were cloned and expressed in Escherichia coli. Both GPxs have thioredoxin peroxidase activity. The results demonstrate the potential of the intestinal microbiota of S. levis as a source of microorganisms and enzymes for PS biodegradation.eng
dc.description.resumoO poliestireno (PS) é um polímero de propriedades físicas e químicas versáteis e de baixo custo de produção, utilizado para diversos fins. A sua demanda crescente, aliada à má gestão de seus resíduos, culmina em acúmulo no meio ambiente, desencadeando problemas sociais e ecossistêmicos. Esta questão se agrava, pois o PS é um polímero recalcitrante devido à sua cadeia principal de carbono-carbono (C–C), o que dificulta sua biodegradação na natureza. Estudos têm investigado estratégias para a biodegradação desse polímero. Verificou-se que larvas de determinados insetos são capazes de utilizar o PS como fonte de carbono, fenômeno correlacionado à sua microbiota intestinal. Por essa razão, a larva de Sphenophorus levis, previamente observada ingerindo poliestireno expandido (EPS), foi utilizada para a prospecção de microrganismos e de genes-chave no processo de biodegradação do material. Elas foram submetidas à dieta restrita a EPS, e a diversidade microbiana intestinal foi comparada à de larvas alimentadas com dieta artificial. Observou-se que a diversidade foi reduzida e que a presença de seu endossimbionte obrigatório tornou-se mais expressiva. O conteúdo intestinal das larvas foi submetido a enriquecimento em meio mineral, cuja única fonte de carbono eram filmes de PS. Foram isoladas cinco cepas bacterianas dos gêneros: Bacillus, Lysinibacillus, Paenibacillus, Cytobacillus e Raoultella. Estas foram cultivadas por 60 dias em meio sólido, em contato com filmes de PS. A análise por MEV revelou a presença de cavidades, rachaduras e fissuras nos filmes, e o mapeamento de átomos da superfície indicou acúmulo de oxigênio. As análises por FT-IR indicaram que apenas Paenibacillus sp. levou à formação de grupos funcionais característicos de oxidação. A cromatografia de permeação em gel indicou que a mesma cepa foi capaz de alterar a massa molar do polímero. A fim de elucidar quais mecanismos poderiam estar envolvidos nesse processo, o genoma total de duas cepas (Bacillus cereus e Paenibacillus lautus) foi sequenciado no Illumina Nextseq 2000. A anotação identificou proteínas como multicooper oxidases, ring-cleaving dioxygenases, citocromos P450 (CYP) e glutationa peroxidases (GPx). A CYP102 de P. lautus e as GPxs de ambas as espécies foram clonadas e expressas em Escherichia coli. Ambas as GPxs possuem atividade de tiorredoxina peroxidase. Os resultados demonstram o potencial da microbiota intestinal de S. levis como fonte de microrganismos e de enzimas para a biodegradação do PS.por
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipId2022/04312-6
dc.identifier.citationSOUZA, Eduardo Pereira de. Prospecção e caracterização de microrganismos intestinais do coleóptero Sphenophorus levis e suas enzimas com potencial para biodegradação de poliestireno. 2026. Tese (Doutorado em Genética Evolutiva e Biologia Molecular) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24559.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24559
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Biológicas e da Saúde - CCBS
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Genética Evolutiva e Biologia Molecular - PPGGEv
dc.relation.urihttps://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1776542
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectBicudo da cana-de-açúcarpor
dc.subjectIsoporpor
dc.subjectOxidorredutasepor
dc.subjectPaenibacillus lautus.por
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULAR
dc.subject.ods12. Consumo e Produção Responsáveis
dc.subject.ods11. Cidades e Comunidades Sustentáveis
dc.titleProspecção e caracterização de microrganismos intestinais do coleóptero Sphenophorus levis e suas enzimas com potencial para biodegradação de poliestirenopor
dc.title.alternativeProspecting and Characterization of Intestinal Microorganisms from the Coleopteran Sphenophorus levis and Their Enzymes with Potential for Polystyrene Biodegradationeng
dc.typeTese

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Tese - Versão Final - EPS.pdf
Tamanho:
4.66 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format