Microbiologia Agrícola
URI permanente para esta coleçãohttps://locus.ufv.br/handle/123456789/190
Navegar
16 resultados
Resultados da Pesquisa
Item Avaliação dos efeitos de um coquetel fágico inespecífico sobre o biofilme e crescimento de Stutzerimonas stutzeri(Universidade Federal de Viçosa, 2025-08-15) Lopes, Thalya Furtado; Paula, Sergio Oliveira de; http://lattes.cnpq.br/9321397995502859A corrosão microbiologicamente induzida (CMI) representa um desafio econômico e ambiental relevante, especialmente nas indústrias de petróleo e gás, onde a formação de biofilmes por microrganismos acelera a deterioração de superfícies metálicas. Entre as espécies bacterianas associadas a esse fenômeno destaca-se Stutzerimonas stutzeri, bactéria de origem marinha com capacidade de formar biofilmes e degradar hidrocarbonetos, comprometendo a integridade de estruturas metálicas e a qualidade do petróleo. Estratégias inovadoras de controle, como o uso de bacteriófagos, têm se mostrado alternativas promissoras aos biocidas químicos, devido à sua especificidade, à produção de enzimas que degradam a matriz extracelular e ao potencial de aplicação em coquetéis combinados. Neste trabalho, foram avaliados os efeitos de fagos isolados e de um coquetel fágico inespecífico sobre o crescimento e a formação de biofilme de S. stutzeri. Ensaios foram conduzidos em microplacas MBEC (Minimum Biofilm Eradication Concentration) e em tanques piloto contendo cupons de aço carbono, com avaliação do crescimento bacteriano, biomassa total, morfologia do biofilme por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), rugosidade superficial por perfilometria óptica e observação de células aderidas por microscopia de fluorescência. Os resultados mostraram que, embora o coquetel fágico não tenha causado uma redução significativa no crescimento de células planctônicas, foi capaz de prevenir a formação de biofilme, especialmente em uma Multiplicidade de Infecção (MOI) de 10. A análise de perfilometria óptica indicou menor rugosidade nos cupons tratados, sugerindo menor presença de biofilme. A microscopia de fluorescência também revelou células mais espaçadas nos cupons tratados com o coquetel no MOI 10. Esses resultados sugerem o potencial biotecnológico do coquetel fágico para o controle do biofilme de S. stutzeri e para a mitigação da CMI em ambientes industriais, como a exploração de petróleo. Palavras-chave: corrosão microbiologicamente induzida; bacteriófagos; fagoterapia; superfícies metálicasItem Development of a phage cocktail against Klebsiella pneumoniae with potential use in animal production(Universidade Federal de Viçosa, 2025-08-04) Soares, Jose Junior Ferreira; Paula, Sergio Oliveira de; http://lattes.cnpq.br/0659981807274729In this study, a cocktail composed of four bacteriophages with therapeutic potential was developed and evaluated for the control of Klebsiella pneumoniae, an opportunistic bacterium of great clinical and veterinary importance, frequently associated with multidrug resistance and outbreaks in intensive livestock production systems, especially in swine farming. The research focused on isolating phages active against the Klebsiella genus, with emphasis on K. pneumoniae strains isolated from pigs. Seven distinct phages were obtained from environmental samples, five of which showed lytic activity against different K. pneumoniae strains. Four phages with the most promising results in inhibiting bacterial growth and preventing biofilm formation were selected for biological characterization, including host range, plaque morphology, adsorption time, burst size, and thermal stability. The combination of these four phages resulted in a cocktail capable of suppressing K. pneumoniae growth in bacterial growth curves and preventing biofilm formation — both essential aspects for combating persistent infections in livestock environments. The efficacy of the cocktail was confirmed using an in vivo Galleria mellonella larvae model, showing survival rates above 90% under both prophylactic and coinfection conditions. Moreover, the treatment proved to be safe, with no signs of toxicity observed in the control larvae. The results highlight the potential of bacteriophages as viable and safe therapeutic alternatives in the face of the growing threat of antimicrobial resistance in animal production. This study provides a solid foundation for the development of phage-based products applicable in the field and paves the way for future validations in higher animal models, contributing to the advancement of more sustainable and effective strategies for controlling infections in pigs. Keywords: bacteriophages; Klebsiella pneumoniae; phage cocktail; pig farming; antimicrobial resistance.Item Isolation and characterization of foodborne pathogen-infecting phages and genetic determinants of phage susceptibility in Staphylococcus aureus(Universidade Federal de Viçosa, 2025-05-21) Cunha, Paloma Cavalcante; Paula, Sergio Oliveira de; http://lattes.cnpq.br/1842375517176650The growing prevalence of antibiotic-resistant bacterial pathogens in clinical, veterinary, and food production settings demands alternative control strategies. Bacteriophages (phages), due to their host specificity and safety, have emerged as promising antimicrobial agents for both therapeutic and biocontrol applications. This thesis explores the isolation, genomic and functional characterization, and application of lytic phages targeting Salmonella enterica and Staphylococcus aureus, two major foodborne and zoonotic pathogens. The study also investigates bacterial genetic determinants that modulate susceptibility to phage infection. In Chapter 1, the polyvalent Tequintavirus phage UFVCit2 was isolated and shown to infect Citrobacter freundii, Shigella flexneri, and different S. enterica serovars. Genomic analysis confirmed its strictly lytic nature and genetic safety. UFVCit2 significantly reduced S. enterica counts on chicken meat and lettuce in food model experiments, highlighting its potential for biocontrol applications in complex matrices. Chapter 2 presents the characterization of phage CapO46, a newly identified Rosenblumvirus with broad activity against S. aureus strains from clinical and environmental origins. CapO46 exhibited rapid adsorption kinetics, a short latent period, and stable lytic activity in ultra-high-temperature (UHT) milk, achieving up to 7.2 log10 CFU/mL reduction after 12 hours. Genomic analyses confirmed the absence of lysogeny, virulence, or resistance genes, further supporting its suitability as a safe and effective biocontrol agent for dairy applications. In Chapter 3, a genome-wide CRISPR interference (CRISPRi-seq) screen was conducted to identify host factors in S. aureus that influence susceptibility to CapO46. The screen revealed that repression of mgrA, sarZ, and SAOUHSC_00695 conferred resistance to infection, while silencing rpiRc increased susceptibility. Functional validation via bacterial growth, phage replication, adhesion, and biofilm formation assays confirmed the involvement of these genes in regulating both phage sensitivity and surface-associated virulence traits. Altogether, this work demonstrates the potential of phages as targeted, safe, and sustainable alternatives to antibiotics, and underscores the importance of genetic context in modulating bacterial susceptibility. The integration of phage genomics, food model applications, and functional bacterial genetics provides a comprehensive framework for the rational development ofphage-based biocontrol and therapeutic strategies. Keywords: Salmonella enterica; Staphylococcus aureus; Biocontrol; CRISPR interference; Host factors; Phage resistance.Item Influência do fago vB_EcoM-UFV13 no biofilme formado pelo consórcio P48SEP(Universidade Federal de Viçosa, 2019-07-04) Carmo, Adriele Jéssica do; Paula, Sérgio Oliveira de; http://lattes.cnpq.br/3568973204091382O controle da corrosão microbiologicamente induzida (MIC) é um desafio crescente no setor de exploração de petróleo e gás. A MIC é o resultado de uma série de reações eletroquímicas, influenciadas ou dirigidas por microrganismos, como as bactérias redutoras de sulfato (BRS), que se acumulam na superfície das tubulações formando os biofilmes, ocasionando grandes prejuízos econômicos. As BRS são microrganismos anaeróbios que utilizam sulfato como aceptor final de elétrons, levando a produção de sulfeto de hidrogênio, um produto altamente reativo, corrosivo e tóxico. A principal forma de controle das BRS atualmente, é a injeção de biocidas, no entanto, esses produtos químicos não conseguem penetrar na matriz do biofilme e alcançar os microrganismos presentes, além do mais, são caros, requerem a aplicação contínua, e podem levar à geração de bactérias resistentes, representam um risco para os seres humanos e o meio ambiente devido à sua toxicidade e a persistência nos resíduos industriais. Dessa forma, há a necessidade de desenvolver abordagens mais eficientes e específicas no controle do processo de biocorrosão no setor petrolífero. Neste trabalho, foi avaliado o potencial do fago vB_EcoM-UFV13 em três diferentes concentrações (baixa: 10 4 UFP/mL, média: 10 8 UFP/mL e alta: 10 12 UFP/mL) na prevenção da formação de biofilme em cupons de aço carbono pelo consórcio bacteriano P48SEP constituído por BRS isolado de água de produção obtida da exploração de petróleo. Através da microscopia eletrônica de varredura, análise da composição química do biofilme e contagem celular por meio de citometria de fluxo demostraram a capacidade do fago em média (10 8 UFP/mL) e alta (10 12 UFP/mL) concentração de prevenir a formação de biofilme desenvolvido pelo consórcio, diminuir as principais biomoléculas responsáveis pelo processo de adesão e estabilização do biofilme, e também reduzir o número de células vivas aderidas ao cupom. Além disso, a presença do vírus foi capaz de alterar o padrão de expressão gênica de genes relacionados à formação do biofilme e genes envolvidos na captura, transporte e armazenamento do ferro nas células, assim como, os níveis de abundância relativa de proteínas relacionadas à formação do biofilme e resposta celular ao estresse. Este estudo mostra pela primeira vez a capacidade de um bacteriófago de prevenir a formação de biofilme proveniente de BRS, sendo uma alternativa promissora para o controle da biocorrosão em oleodutos e tanques de armazenamentos de petróleo. Palavras-chaves: Fago. Bactérias redutoras de sulfato. Biocorrosão.Item Caracterização e otimização da produção do bacteriófago lítico vB_EcoM_UFV09(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-26) Silva, Jéssica Duarte da; Paula, Sérgio Oliveira de; http://lattes.cnpq.br/0374413607226322Bacteriófagos, ou fagos, são vírus que infectam bactérias. Logo após serem descritos, esses organismos já eram usados no tratamento contra bactérias patogênicas, o que chamamos de fagoterapia. Porém, com a descoberta da penicilina no final dos anos 30, a utilização dos bacteriófagos na clínica médica foi perdendo a força até ser praticamente esquecido. O recente aumento de cepas bacterianas resistentes à antibióticos fez com que a fagoterapia voltasse a surgir como alternativa no tratamento de doenças bacterianas. Outra importante aplicação dos bacteriófagos é contra os biofilmes bacterianos. Dentre as enzimas fágicas com importante potencial contra os biofilmes estão as hidrolases do tipo depolimerases, e as lisinas. Sendo assim, o estudo envolvendo bacteriófagos ultrapassa a aplicação médica e começa a ser considerado para contextos mais amplos, em escala ambiental. Uma das principais limitações do uso de bacteriófagos em sistemas ambientais é a quantidade exponencialmente maior de partículas virais do que se é produzido normalmente em laboratório. Estudos e metodologias que visam otimizar e tornar economicamente viável a produção de bacteriófagos em larga escala são de extrema importância e representam uma demanda crescente. Este trabalho teve como objetivo caracterizar de forma morfológica e genômica o fago vB_EcoM_UFV09, que foi isolado a partir de amostras de esgoto, utilizando-se uma estirpe de bactéria Escherichia coli como hospedeira e analisar seu potencial na fagoterapia. Além disso, foi avaliado o impacto dos parâmetros de cultivo: temperatura, tempo de incubação, agitação e Multiplicity of Infection (MOI), na produção viral, comparando-se os resultados obtidos em meio mínimo M9 suplementado com seis fontes de carbono diferentes (acetato, ácido lático, piruvato, glicerol, succinato e glicose) e em meio rico Luria Bertani (LB). Nossos resultados demonstraram que o isolado pertence à família Myoviridae, mais especificamente ao gênero T4. A ausência de genes de patogenicidade e de resistência à antibióticos no genoma do vB_EcoM_UFV09, assim como a lise obrigatória da célula bacteriana após a infecção viral, são características promissoras para a utilização desse fago no controle do crescimento de estirpes da bactéria Escherichia coli. Além disso, a avaliação do impacto das variáveis de cultivo na produção da progênie viral demonstrou que fontes de carbono como succinato, glicose e LB proporcionam condições fisiológicas mais estáveis para a produção fago vB_EcoM_UFV09 em larga escala.Item Atividade da proteína Gp16-43 de Ralstonia virus phiAP1 na inibição e degradação de biofilme bacteriano(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-27) Pereira, Bruna Maria Magro; Zerbini, Poliane Alfenas; http://lattes.cnpq.br/1699435614313133Os vírus que infectam bactérias (bacteriófagos) são os organismos mais abundantes do planeta, e desempenham importantes funções para a manutenção do ecossistema. Nos últimos anos, o uso de vírus como ferramenta de controle biológico tem ganhado bastante atenção, devido, principalmente, à dificuldade de se isolar novas drogas antimicrobianas e à seleção de bactérias resistentes às drogas já existentes. Devido a esse potencial como agentes de controle biológico, as descobertas sobre esses vírus têm aumentado o que amplia as perspectivas de controle de doenças. O biofilme bacteriano representa um importante fator de virulência em bactérias patogênicas. A matriz de exopolímeros presente no biofilme confere limitação à penetração de agentes antimicrobianos e aumenta a tolerância às defesas do hospedeiro, dificultando o controle de bactérias patogênicas produtoras de biofilme. Os bacteriófagos codificam proteínas associadas à lise celular com interessante aplicação no controle desses microrganismos. As despolimerases virais são uma classe de proteínas que desempenham um papel importante no processo de infecção do vírus em seu hospedeiro, atuando na matriz exopolissacarídea do biofilme bacteriano para permitir uma infecção viral eficiente. Desta forma, tem sido apontada como sendo um interessante agente de inibição e/ou degradação do biofilme de bactérias patogênicas. Este estudo traz a caracterização da atividade de uma nova despolimerase associada ao vírion (Gp16-43) codificada pelo vírus Ralstonia virus phiAP1. Gp16-43 foi eficiente para inibir a formação do biofilme de E. coli, R. pseudosolanacearum e S. aureus. Baixas concentrações de proteínas (250- 500 µg/mL) já foram capazes de reduzir a formação de biofilme dessas bactérias. A proteína Gp16-43 foi capaz de degradar o biofilme formado de E. coli e R. pseudosolanacearum, sendo mais eficiente na concentração de 1375 µg/mL, mas não no biofilme de S. aureus. Com base nesses resultados, a Gp16-43, uma nova exopolissacarídeo-despolimerase derivada de vírus, representa uma nova estratégia de grande potencial biotecnológico para prevenir e degradar a formação de biofilme de microrganismos Gram-positivos e Gram-negativos.Item Caracterização genômica de profagos e de bactérias do gênero Desulfovibrio(Universidade Federal de Viçosa, 2018-07-16) Crispim, Josicelli Souza; Paula, Sérgio Oliveira de; http://lattes.cnpq.br/5230945928388455Bactérias do gênero Desulfovibrio pertencem ao grupo de Bactérias Redutoras de Sulfato (BRS). As BRS causam significativos prejuízos à indústria de petróleo, principalmente devido à capacidade de causar corrosão microbiologicamente induzida, formação de biofilme e produção de H2S. Bacteriófagos são uma forma alternativa para o controle biológico das BRS, cuja informação para este grupo de bactérias, entretanto, é escassa. Assim, este trabalho teve como objetivos: 1) identificar e caracterizar profagos em genomas de Desulfovibrio; 2) verificar a expressão de profagos de Desulfovibrio alaskensis; 3) Isolar, sequenciar e montar genomas de BRS. Para identificação de profagos de Desulfovibrio foram utilizados 46 genomas depositados em banco de dados. 53 profagos completos foram identificados em 46 dos genomas analisados. Estes foram classificados dentro da ordem Caudovirales, com 69,82% pertencentes à família Myoviridae. 18 profagos identificados possuem genes que codificam para lisozima e holina. Quatro dos genomas analisados apresentam profagos com identidade acima de 50% na mesma linhagem, cuja análise comparativa demonstrou a existência de colinearidade entre as sequências. Dos 17 genomas bacterianos fechados analisados, 6 possuem sistema CRISPR-Cas classificado como inativo. A identificação da poli-lisogenia, a proximidade entre os profagos completos e a possível inatividade do CRISPR-Cas nos genomas fechados analisados, permitiu a escolha de linhagens poli-lisogênicas com profagos pertencentes à família Myoviridae para isolamento de profagos e testes em linhagens relacionadas para estudos posteriores. A linhagem D. alaskensis DSM16109 possui três profagos, cuja a expressão e a relação com vesículas de membrana externa foram verificados neste trabalho. A linhagem DSM16109 apresentou menor crescimento após a adição de mitomicina C em relação à cultura controle. Esta redução foi acompanhada da presença de partículas virus-like (VLPs), indicando indução de profagos por mitomicina C. Foi verificado o aumento do número de cópias dos genes cap dos três profagos e transcrição dos mesmos na amostra controle, entretanto, sem a formação de VLPs. Genes de profagos foram identificados em vesículas de membrana externa de culturas tratadas e não tratadas com mitomicina C. Os profagos de DSM16109 são induzidos de forma espontânea, mas, apenas a presença de mitomicina C levou à formação de VLPs. O material genético dos profagos detectado dentro de vesículas de membrana externa podem estar relacionados com a transferência horizontal de genes virais. Nas análises genômicas de isolados de amostras de plataformas de extração de petróleo da Bacia de Campos (RJ) foi verificado que a linhagem P37SLT pertence à espécie Desulfovibrio indonesiensis com 4,2Mb e a linhagem P48SEP pertence à espécie Desulfovibrio marinus com 5,1Mb. Ambas as linhagens foram sequenciadas pelo sistema HiSeq (2x300) e apresentam sequências relacionadas à profagos, uma característica comum do gênero Desulfovibrio encontrada nos genomas anteriormente analisados.Item Isolation and characterization of lytic bacteriophages for the composition of a phage cocktail capable of reducing bacterial biofilms in oil-related environments(Universidade Federal de Viçosa, 2023-07-06) Silva, Jéssica Duarte da; Paula, Sérgio Oliveira de; http://lattes.cnpq.br/0374413607226322Phages are viruses that infect bacteria and since their discovery in the early 20th century, they have been used to control bacterial growth. This work was divided into three chapters. The first genomically and biologically characterizes the Enterobacter phage vB_EclM-UFV01, presenting general characteristics of its genus, the Karamviruses. Chapter 2, examines the capacity of a phage cocktail (composed by enterobacteria-isolated phages) to reduce the biofilm of sulfate-reducing bacteria. The formulation of the cocktail, named Petro01, was performed by selecting phages from the collection of the Laboratory of Molecular Immunovirology at UFV and ended up being composed of three phages of the Tequatrovirus genus (briefly characterized genomically in this chapter) and one of the Karamvirus genus (described in Chapter 1). The stability of Petro01 under conditions similar to those found in petroleum-related environments, its shelf life at high storage temperatures, the supernatant composition (LB enriched with conservative compounds), as well as the propagation capacity of the phages that make up the cocktail in bench and a 12 L bioreactor, was also evaluated. Petro01 showed significant biotechnological potential and positive capacity for the composition of a phage-based product. Chapter 3 moves away from the environmental application of bacteriophages and characterizes, biologically and genomically, the Proteus mirabilis phages BigMira UFV01 and MidiMira UFV02, providing an overview of the common features of their genus, the Acadeviruses. It also presents the genomic evaluation of 10 strains of P. mirabilis, isolated in clinical environments, focusing on the LPS locus and the antimicrobial resistance profile. All phages described in this study have good potential as antibacterial agents. Keywords: Bacteriophages. Industrial microbiology. Sulfate-reducing bacteria. Bioproducing.Item Uso do bacteriófago vB_EcoM-UFV13 como potencial agente antimastítico em vacas leiteiras(Universidade Federal de Viçosa, 2018-04-26) Duarte, Vinícius da Silva; Paula, Sérgio Oliveira de; http://lattes.cnpq.br/7814802722636291A atividade leiteira no Brasil sofreu profundas transformações nos últimos anos no que diz respeito, principalmente, ao aumento da produtividade com um custo de produção cada vez menor. Para que tal resultado seja alcançado, o animal é invariavelmente desafiado a atender altos índices zootécnico. Dentro do manejo sanitário, a mastite bovina ainda é a principal causa de perdas econômicas para produtores de leite, estimado em $ 533 bilhões de dólares em todo o mundo. A Escherichia coli é responsável pela maioria dos casos de mastite ambiental (40%), enquanto que Trueperella pyogenes é um dos principais agentes causadores de mastite em novilhas no período seco. Embora a terapia com antimicrobianos convencionais seja a mais utilizada nos rebanhos, o uso de bacteriófagos como instrumento no controle de patógenos na Veterinária tem ganhado destaque. Neste trabalho, buscamos avaliar o uso do bacteriófago vB_EcoM-UFV13 (UFV13) contra estes dois importantes patógenos causadores de mastite bovina. Em um primeiro estudo, investigamos o uso do fago UFV13 na prevenção da formação do biofilme de T. pyogenes, um dos principais fatores de virulência apresentado por este micro-organismo. Empregando-se duas diferentes metodologias (cristal violeta e contagem de células sésseis), observou-se que somente a multiplicidade de infecção 10 apresentou redução, estatisticamente significativa, do biofilme formado. A análise das proteínas estruturais do vírus UFV13 revelou um repertório de proteínas com domínio hidrolase (Virion-Associated Peptidoglycan Hydrolases – VAPGHs) que potencialmente estão envolvidas no processo de adesão e desenvolvimento do biofilme. No segundo estudo, examinamos o fago UFV13 em termos genômico, a sua estabilidade em diferentes condições adversas, além da sua atividade contra E. coli em camundongos fêmeas lactantes. Estas análises revelaram que o vírus UFV13 é oriundo de uma recente infecção mista com Shigella phage Shfl2. Além disto, sua administração intramamária provocou uma redução de 10 vezes na carga bacteriana total, além de induzir a produção de citocinas pró-inflamatórias como IL-6 e TNF-α. Após esses estudos, a completa caracterização do fago UFV13 o torna um possível candidato para controle da mastite bovina no gado leiteiro.Item Avaliação da tecnologia de bacteriófagos em sistemas de fluxo dinâmico (loopings) para controle de biofilmes e bactérias redutoras de sulfato na indústria do petróleo(Universidade Federal de Viçosa, 2023-02-07) Sousa, Maíra Paula de; Paula, Sérgio Oliveira de; http://lattes.cnpq.br/7452116967390776A aplicação da tecnologia de bacteriófagos na indústria do petróleo tem sido considerada uma alternativa promissora para o controle de contaminações microbianas associadas à biocorrosão e à geração biogênica de sulfeto de hidrogênio (H2S). Essas contaminações estão presentes ao longo de toda a cadeia produtiva do petróleo, representando riscos ocupacionais e operacionais. Seu controle se dá principalmente pela aplicação de biocidas que, em geral, apresentam um baixo poder de penetração em biofilmes e, portanto, são pouco eficazes. Isso ocorre devido às substâncias extracelulares produzidas pelos microrganismos, que funcionam como uma barreira de proteção. Nesse contexto, os bacteriófagos podem conferir vantagens sobre os biocidas, uma vez que: podem se multiplicar no ambiente, possibilitando a redução da dosagem; possuem enzimas capazes de romper a matriz dos biofilmes, conferindo poder de penetração e maior eficácia; e, podem apresentar menores impactos ocupacionais, operacionais e ambientais. O presente trabalho teve como objetivos: (i ) avaliar em sistemas de fluxo dinâmico (Loopings) o efeito de coquetéis fágicos sobre biofilmes enriquecidos com bactérias redutoras de sulfato (BRS), representativos de tanques de plataformas de petróleo; e, (i i ) avaliar um coquetel fágico pré-selecionado quanto a potenciais impactos ambientais e operacionais. Os resultados obtidos demonstraram que os fagos avaliados possuem ação sobre esses biofilmes, com redução de cerca de 80% do H2S gerado e indicaram efeito na desaceleração do processo de corrosão e de formação de pits. Além disso, o coquetel fágico pré-selecionado, apresenta características vantajosas em comparação aos biocidas, tanto do ponto de vista ambiental (menor ecotoxicidade e maior biodegradabilidade), quanto operacional (menor corrosividade e menor impacto sobre o processo de nitrificação do sistema de tratamento biológico de água de produção). Palavras-chave: Biocorrosão. Corrosão Influenciada por Microrganismos. Acidulação Biogênica. Bactérias Redutoras de Sulfato. Sulfeto de Hidrogênio. H2S. Bacteriófagos.