Aplicação da técnica de hibridização fluorescente in situ (FISH) para detecção de Bacillus spp

Abstract

Bactérias pertencentes ao gênero Bacillus possuem grande plasticidade fisiológica no que se refere às condições de temperatura, pH e salinidade dos ambientes nos quais são encontradas, como: água, solo, ambientes poluídos, entre outros. Sob o aspecto ambiental, possuem a capacidade de produção de biossurfactantes que as colocam como micro-organismos potenciais para aplicação na Recuperação Avançada de Petróleo Melhorada por Micro-organismos (MEOR). Tecnologias economicamente viáveis e de crescente aceitação, como a MEOR, podem receber informações adicionais das ferramentas moleculares acerca do comportamento microbiano. Neste contexto, a técnica de hibridização fluorescente in situ (FISH) apresenta-se como uma importante ferramenta para detecção de microorganismos presentes em diferentes amostras. Trata-se de uma técnica que permite a detecção de micro-organismos sem a necessidade prévia de cultivo. Sondas de oligonucleotídeos complementares ao RNAr podem ser elaboradas com especificidade que varia desde o nível de espécie até o nível de Domínio. Este trabalho teve como objetivos aplicar a técnica de FISH para detectar bactérias do gênero Bacillus e estabelecer a melhor combinação de parâmetros que aliassem especificidade à emissão de um adequado sinal de fluorescência das sondas utilizadas. Desta forma, foram utilizadas uma sonda específica para o gênero Bacillus (BAC07) e uma sonda universal para o Domínio Bacteria (EUB338). A análise in silico revelou que a sequência-alvo da sonda BAC07 é encontrada predominantemente em bactérias do gênero Bacillus, porém não foi descartada a possibilidade de hibridização da sonda BAC07 com outros membros da classe Bacilli. Para aplicação da técnica de FISH e avaliação experimental da especificidade da sonda BAC07, os parâmetros avaliados foram: o método de fixação das células, a concentração de formamida adicionada ao tampão de xi hibridização e o pré-tratamento das células com lisozima. A combinação de parâmetros que garantiu o melhor sinal para a sonda EUB338 foi: células fixadas em solução de paraformaldeído 4%, tampão de hibridização com 35% de formamida, sem pré-tratamento com lisozima; as melhores condições para a sonda BAC07 foram: a fixação das células em solução de paraformaldeído 4%, tampão de hibridização com 40% de formamida e sem pré-tratamento com lisozima. Conseguiu-se uma detecção específica de bactérias do gênero Bacillus pela sonda BAC07. No entanto, o sinal de fluorescência foi muito fraco quando comparado ao sinal da sonda EUB338, de modo que, para utilização da sonda BAC07 para detecção específica de Bacillus em amostras ambientais, o estabelecimento de condições que promovam a intensificação do sinal é requerido.

Bacteria belonging to the genus Bacillus have physiological plasticity regarding to the conditions of temperature, pH and salinity of the environments in where they are found, such as: water, soil, polluted environments, among others. Under the environmental aspect, these bacteria have the capacity to produce biosurfactants which put them as potential microorganisms for the application of Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR).Technologies economically viable and of growing acceptance, like MEOR, can receive additional informations from the molecular tools about the microbial behavior. In this context, the fluorescence in situ hybridization technique (FISH) is an important tool for detection of microorganisms present in different samples. This technique allows the detection of microorganisms without the need of cultivation. Oligonucleotide probes complementary to the rRNA can be designed with specificities that range from the species level to the domains level. The aims of this work was to apply the FISH technique to detect bacteria of the genus Bacillus and establish the best combination of parameters which combines specificity and good fluorescence signal intensity of the probes utilized. In this way, it was utilized a specific probe for the genus Bacillus (BAC07) and a universal probe for the Domain Bacteria (EUB338). The in silico analysis revealed that the target sequence of probe BAC07 is found predominantly in bacteria of the genus Bacillus, however the possibility of hybridization of probe BAC07 with another member of class Bacilli was not discarded. The parameters analyzed for the application of the FISH technique and evaluation of the specificity of probe BAC07 were: cell fixation method, formamide concentration added to the hybridization buffer and pretreatment of cells with lysozyme. The combination of parameters that ensured the best signal for the probe EUB338 was: cells fixed in paraformaldehyde solution 4%, hybridization buffer containing 35% formamide, without pretreatment with lysozyme; the best conditions for the probe BAC07 were: cells fixed in paraformaldehyde solution 4%, hybridization buffer containing 40% formamide, without pretreatment with lysozyme. A specific detection of bacteria of the genus Bacillus was achieved by probe BAC07. However, the fluorescence signal intensity was very weak when in comparison to the signal of probe EUB338, thereby, for the utilization of probe BAC07 for detection of Bacillus in environmental samples, an enhanced signal is required.