Três espécies marinhas do gênero Fulvivirga, ricas fontes de carboidratos

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 6301 (2023) Citar este artigo

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Bacteroidota é um grupo de degradadores de polissacarídeos marinhos, que desempenham um papel crucial no ciclo do carbono nos ecossistemas marinhos. Neste estudo, três novas cepas planadoras, designadas como SS9-22T, W9P-11T e SW1-E11T, isoladas de algas e madeira em decomposição foram propostas para representar três novas espécies do gênero Fulvivirga. Identificamos um grande número de genes que codificam enzimas ativas em carboidratos, que potencialmente participam da degradação de polissacarídeos, com base no sequenciamento completo do genoma. As similaridades da sequência de rRNA 16S entre eles foram de 94,4–97,2%, e contra espécies existentes no gênero Fulvivirga 93,1–99,8%. Os genomas completos das cepas SS9-22T, W9P-11T e SW1-E11T compreendiam um cromossomo circular com tamanho de 6,98, 6,52 e 6,39 Mb, respectivamente; os teores de GC foram de 41,9%, 39,0% e 38,1%, respectivamente. A identidade nucleotídica média e os valores de hibridização DNA-DNA digital com membros do gênero Fulvivirga, incluindo os isolados, ficaram na faixa de 68,9–85,4% e 17,1–29,7%, respectivamente, que são baixos para a proposta de novas espécies. A mineração genômica em três genomas identificou centenas de enzimas ativas em carboidratos (CAZymes) cobrindo até 93 famílias CAZyme e 58-70 grupos de genes CAZyme, excedendo o número de genes presentes nas outras espécies do gênero Fulvivirga. Polissacarídeos de alginato, quitina, laminarina, amido e xilana foram degradados in vitro, destacando que as três cepas são ricas fontes de CAZymes de degradadores de polissacarídeos para aplicações biotecnológicas. As características fenotípicas, bioquímicas, quimiotaxonômicas e genômicas deram suporte à proposta de três novas espécies do gênero Fulvivirga, para as quais os nomes Fulvivirga ulvae sp. nov. (SS9-22T = KCTC 82072T = GDMCC 1.2804T), Fulvivirga ligni sp. nov. (W9P-11T = KCTC 72992T = GDMCC 1.2803T) e Fulvivirga maritima sp. nov. (SW1-E11T = KCTC 72832T = GDMCC 1.2802T).

A degradação de polissacarídeos marinhos por bactérias heterotróficas desempenha um papel importante no ciclo do carbono1,2. Os polissacarídeos são moléculas poliméricas de carboidratos de cadeia longa construídas por ligações glicosídicas que conectam unidades monossacarídicas3. No ambiente marinho, as algas marinhas são um dos principais produtores de polissacarídeos em escala global. Algas vermelhas, como Eucheuma sp.4 e Polyneura sp.5,6, contêm ágar-ágar, carragena, manana e xilana. As algas verdes, como Chlamydomonas sp.7, Chlorella sp. e Ulva sp.8,9, contêm celulose, galactanas sulfatadas, ulvano e xilana. Algas marrons, como Ascophyllum sp., Fucus sp.10 e Laminaria sp.11, contêm alginato, fucoidan e laminarina. Algas diatomáceas, como Tetraselmis sp.12, contêm arabinogalactana, polissacarídeos sulfatados contendo fucose, manana e galacturonana13. Em polissacarídeos marinhos, o esqueleto glicano geralmente contém substituições do grupo metil14, piruvato15 e sulfato16 para organismos marinhos se adaptarem às condições marinhas17,18. Bactérias marinhas heterotróficas possuem várias enzimas para digerir esses polissacarídeos quebrando as ligações glicosídicas e converter os compostos de alto peso molecular em compostos de baixo peso molecular19. Essa produção e biodegradação de polissacarídeos é considerada uma etapa crítica do ciclo do carbono nos ecossistemas marinhos13,20,21. Por outro lado, oligossacarídeos de algas têm muitas aplicações potenciais em alimentos funcionais, biomedicina e cosméticos22, biocombustíveis e indústrias de celulose23,24. Por exemplo, laminarina e oligossacarídeos de laminarina demonstraram ter várias atividades biológicas, incluindo efeitos antioxidantes, antitumorais e prebióticos e contribuir para o mecanismo imunomodulador25. Além disso, o alginato e seus oligossacarídeos derivados também têm atividades semelhantes, como atividades antimicrobianas, anti-hipertensivas, anticoagulantes e antidiabéticas26,27. A demanda por bioprodução de oligossacarídeos de algas está aumentando. Portanto, é importante identificar novos microrganismos degradadores de polissacarídeos.