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Characterization of a new carotenoid biosynthesis route in planctopirus limnophila
| datacite.subject.fos | Ciências Naturais::Ciências Biológicas | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Devos, Damien Paul | |
| dc.contributor.advisor | Marín, Elena Rivas | |
| dc.contributor.author | Antunes, Valentina Henriques | |
| dc.date.accessioned | 2021-12-23T11:25:17Z | |
| dc.date.available | 2022-06-23T00:30:25Z | |
| dc.date.issued | 2021-07-15 | |
| dc.date.submitted | 2021-06 | |
| dc.description.abstract | Terpenoids encompass a large variety of important isoprenoid lipids including polycyclic triterpenes and carotenoids that are key components to maintain cell membrane homeostasis and to adapt to the environment. Polycyclic triterpenes are biosynthesized from squalene, which is then cyclized into hopanoids, or sterols. Carotenoids, however, are linear terpenes produced by independent pathways to the one of polycyclic triterpenes. Polycyclic triterpenes and carotenoids have been traditionally associated to different functions, although their functional similarities in modulating membrane properties are becoming more evident. Nonetheless further functions of both kind of molecules in specific bacterial groups such the membrane intricate Planctomycetes, remains virtually unexplored. In the present research we characterize the biosynthesis route for carotenoids in Planctopirus limnophila, demonstrating the production of C30 carotenoids from the precursor squalene, through the HpnCDE pathway. This pathway showcases the first description in nature of a connection between hopanoids and carotenoids biosynthesis, involving the simultaneous action of the enzymes presqualene diphosphate synthase (HpnD), hydroxysqualene synthase (HpnC) and hydroxysqualene dehydroxylase (HpnE) enzymes for the common precursor, squalene, synthesis. Wild type extracts contained the orange 4,4’-Diapolycopene, the deep-red 4,4-Diapolycopene dial, the pink 4,4’-Diapolycopen-4,4’-dioic C30 carotenoids with mono- and di- glycosyl esters moieties. In addition, we performed functional assays to associate the possible functions of carotenoids, hopanoids and squalene to different membrane-related stresses. Our results suggest that carotenoids, hopanoids and squalene at a lower degree, can alleviate the cell against osmotic, oxidative and desiccation stresses. These results hint at the fact that those carotenoids and hopanoids share some functions, providing an insight look at the physiology of Planctomycetes. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Os terpenóides abrangem uma grande diversidade de importantes lípidos isoprenóides, incluindo os triterpenos policíclicos e os carotenóides, sendo ambos componentes-chave para manter a homeostase da membrana celular e modular a adaptação ambiental. Os triterpenos policíclicos são biossintetizados a partir de esqualeno, posteriormente convertido em hopanóides ou esteróis. Em contraste, os carotenóides são terpenos lineares produzidos por vias de biossíntese independentes à dos triterpenos policíclicos. Estes têm sido tradicionalmente associados a diferentes funções, embora partilhem semelhanças funcionais, nomeadamente a nível de modulação das propriedades membranares. Ainda assim, as funções de ambas as classes de moléculas em grupos bacterianos, como os Planctomycetes, conhecidos por conterem membranas particulares, permanecem desconhecidas. No presente estudo caracterizamos a via de biossíntese de carotenóides em Planctopirus limnophila, demonstrando a produção de carotenóides C30 a partir do precursor esqualeno, através das enzimas HpnCDE. Esta via representa a primeira descrição na natureza de uma conexão entre a biossíntese de hopanóides e carotenóides, envolvendo a ação simultânea das enzimas produtoras de esqualeno: pré-escaleno difosfato sintase (HpnD), hidroxi-esqualeno sintase (HpnC) e hidroxi-esqualeno desidroxilase (HpnE). Os extratos da estirpe selvagem contêm os carotenóides C30 4,4'- diapolicopeno (cor de laranja), dial 4,4-diapolicopeno (vermelho-escuro) e 4,4'-diapolicopen- 4,4'-dióico (cor-de-rosa) com terminais ésteres mono- e di-glicosílicos. Adicionalmente, foram realizados ensaios funcionais a nível membranar, para explorar as funções dos carotenóides, hopanóides e esqualeno. Os resultados obtidos sugerem que os carotenóides, hopanóides e esqualeno (em menor grau), aliviam a célula contra stresses osmóticos, oxidativos e de dessecação. À vista disto, estas conclusões indicam que carotenóides e hopanóides podem partilhar funções, fornecendo assim, uma visão mais aprofundada da fisiologia dos planctomicetes. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 202830829 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.14/36265 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.subject | Carotenoids | pt_PT |
| dc.subject | Hopanoids | pt_PT |
| dc.subject | Squalene | pt_PT |
| dc.subject | Planctomycetes | pt_PT |
| dc.subject | Triterpenoid functions | pt_PT |
| dc.subject | Carotenóides | pt_PT |
| dc.subject | Hopanóides | pt_PT |
| dc.subject | Esqualeno | pt_PT |
| dc.subject | Planctomycetes | pt_PT |
| dc.subject | Funções triterpenóides | pt_PT |
| dc.title | Characterization of a new carotenoid biosynthesis route in planctopirus limnophila | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Microbiologia Aplicada | pt_PT |
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