Programa Ambiente e Saúde
2006/2008
Concurso para financiamento de Projectos de Investigação
INSTITUTO DE BIOLOGIA MOLECULAR E CELULAR
Investigadora responsável: Paula Tamagnini
Remoção de iões metálicos de águas contaminadas utilizando polímeros
extracelulares produzidos por cianobactérias
A acumulação contínua de metais pesados nos cursos de água acarreta um risco
considerável para a saúde pública e para o ambiente. Na remoção destes iões
são correntemente utilizados métodos físico-químicos com limitações técnicas
como a baixa eficácia para concentrações diminutas do metal e custos
elevados. Estas dificuldades têm levado à procura de soluções alternativas como
a utilização de polímeros extracelulares (EPS) produzidos por microrganismos.
Neste contexto distinguem-se as cianobactérias que produzem EPS constituídos
essencialmente por polissacarídios ricos em ácidos urónicos com cargas
negativas o que lhes confere a capacidade de quelatar catiões metálicos tóxicos
a pH neutro. A utilização de EPS apresenta como vantagens em relação aos
métodos tradicionais a rápida cinética de remoção do metal, a capacidade de
remover os iões metálicos quando presentes em concentrações baixas, e a
possibilidade de tratar águas contaminadas simultaneamente com vários metais.
Os EPS de cianobactérias possuem uma maior variedade de monómeros
quando comparados com os de outros microrganismos. Esta característica
aumenta o número de conformações possíveis, elevando assim as possibilidades
de obter um polímero com características adequadas ao efluente a tratar.
O objectivo do nosso projecto é optimizar a produção e as características dos
polímeros extracelulares de cianobactérias de modo a estabelecer um sistema
viável, baseado em cianobactérias ou nos EPS isolados, para a remoção de
metais pesados de águas poluídas.
Para estudos iniciais escolhemos como organismo modelo a cianobactéria
unicelular Gloeothece sp. PCC 6909/ATCC 27152, cuja estrutura colonial se
deve à existência de uma bainha bem definida de EPS em redor das células, e
para o qual existe um mutante sem bainha (produzido por mutagénese química
por S. Shestakov, Moscovo e cedido por L. Stal, NIOO-KNAW, Holanda). Quer
a estirpe selvagem, quer o mutante foram avaliados no que diz respeito à
capacidade de remover iões cobre em solução aquosa. Inesperadamente, o
mutante mostrou-se mais eficaz na remoção do metal. Estudos de microscopia
óptica e electrónica revelaram que a estirpe selvagem produz quer uma cápsula
amorfa quer uma bainha, enquanto que no mutante estas estruturas estão
ausentes. Verificou-se, no entanto, que o mutante é capaz de sintetizar e
excretar maior quantidade de polissacarídios com propriedades ácidas do que a
estirpe selvagem. Estes resultados preliminares sugerem que os grupos
carboxílicos são, muito provavelmente, os principais locais de ligação do metal.
A análise dos perfis de proteínas da estirpe selvagem e do mutante mostrou que
o mutante é deficiente em, pelo menos, uma das enzimas envolvidas na síntese
de EPS, a dTDP-glucose 4,6-desidratase, o que pode explicar a ausência de uma
bainha estruturada