Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/9469
Tipo: Dissertação
Título: Integração de Metabolômica, Redes Moleculares e Co-Cultura para a Produção de Metabólitos Secundários em Fungos Endofíticos: Potenciais aplicações contra Fitopatógenos e Bactérias Patogênicas
Autor(es): LUANA BONIFÁCIO SANCHES
Primeiro orientador: Denise Brentan da Silva
Resumo: Os fungos endofíticos são promissores na produção de metabólitos bioativos com potencial para combater tanto fitopatógenos que geram danos na agricultura, quanto bactérias resistentes, como o Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA), uma ameaça significativa à saúde pública. Esses microrganismos produzem compostos tanto isoladamente quanto em co-cultura, o que pode aumentar a produção de metabólitos bioativos e a diversidade química. A técnica de co-cultura, que envolve o cultivo simultâneo de diferentes microrganismos, tem se mostrado eficaz em ativar genes crípticos, aumentando a diversidade química e a produção de metabólitos relacionados a defesa e comunicação microbiana. No presente trabalho, duas abordagens de cultivo foram realizadas para explorar o potencial dos fungos endofíticos na produção de metabólitos secundários com atividade biológica contra microrganismos patogênicos. Inicialmente, cinco fungos endofíticos, Penicillium cataractarum 5IP2F4, Aspergillus sp. 6IP2F3, Pestalotiopsis sp. 6MP2F4, Pestalotiopsis sp. 6IP2F1, e Aspergillus fijiensis 1IP2F1, isolados de Bromelia balansae (Bromeliaceae), foram cultivados em monocultura em meio submerso de caldo de batata e dextrose e seus extratos foram investigados quanto às suas atividades antibacterianas e antibiofilme contra MRSA e Pseudomonas aeruginosa. Os extratos foram analisados por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência Acoplada ao Detector de Arranjo de Diodos e Espectrometria de Massas (CLAE-DAD-EM) e os dados foram aplicados para obter a rede molecular, e seus compostos foram anotados. Os extratos do caldo (CEbro) e dos micélios (CEmyc) de Aspergillus fijiensis 1IP2F1 (AsFi1I) demonstraram propriedades antibacterianas contra MRSA, com extratos que inibiram o crescimento bacteriano em 63,9% a 70,2%, respectivamente, e a formação de biofilme em 72,8% a 97,7%, respectivamente. A partir dessas amostras, foram anotados metabólitos como asperparalina A, oxalina, sesterterpenoides e xantonas diméricas. Paralelamente, também foi explorado os efeitos da co-cultura na biossíntese de metabólitos secundários de Penicillium cataractarum 5IP2F4 (PC). O fungo endofítico Penicillium cataractarum 5IP2F4 (PC) foi co-cultivado com o fitopatógeno Sclerotinia sclerotiorum (SS) em meio sólido (batata, dextrose e ágar) para avaliar as mudanças metabólicas induzidas por essa interação e o seu reflexo na produção de metabólitos secundários. As análises dos compostos observados por CLAE-DAD-EM foram realizadas e, a partir desses dados, a análise componente principais (ACP) revelou mudanças químicas quando se compara as diferentes regiões do confronto, bem como na comparação com os controles. O co-cultivo induziu a regulação da biossíntese de alguns metabólitos, como a indução da produção de três metabólitos (m/z 393,0140, 279,0991 e 435,1522). Esses resultados ressaltam o potencial da co-cultura como uma ferramenta poderosa para aumentar a produção de metabólitos secundários, proporcionando uma nova visão sobre as interações microbianas e oferecendo novas vias para o desenvolvimento de agentes antibacterianos e estratégias para controle de pragas agrícolas. Dessa forma, este estudo destaca a relevância dos fungos endofíticos na produção de metabólitos secundários com potencial para novas aplicações terapêuticas. A análise das cepas isoladas e a técnica de co-cultura demonstraram a capacidade desses organismos de gerar compostos bioativos e explorar novas vias biossintéticas. Esses resultados ressaltam a importância de continuar a pesquisa relacionada aos fungos endofíticos para buscar soluções inovadoras para o desenvolvimento de agentes terapêuticos e estratégias de controle de pragas.
Abstract: Endophytic fungi are promising sources of bioactive secondary metabolites with potential to combat both agricultural phytopathogens and antibiotic-resistant bacteria, such as methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), a significant problem of public health. These microorganisms produce compounds in monocultures or co-cultures, which can enhance the production of bioactive metabolites and increase chemical diversity. The co-culture technique, involving the simultaneous cultivation of different microorganisms, has proven effective in activating cryptic genes, thereby increasing chemical diversity and the production of metabolites related to microbial defense and communication. In the present study, two cultivation approaches were undertaken to explore the potential of endophytic fungi in producing secondary metabolites with biological activity against pathogenic microorganisms. Initially, five endophytic fungi, Penicillium cataractarum 5IP2F4, Aspergillus sp. 6IP2F3, Pestalotiopsis sp. 6MP2F4, Pestalotiopsis sp. 6IP2F1, and Aspergillus fijiensis 1IP2F1, isolated from Bromelia balansae (Bromeliaceae), were cultivated in monocultures on submerse media with potato dextrose broth and their extracts were investigated for their antibacterial and antibiofilm activities against MRSA and Pseudomonas aeruginosa. Extracts were analyzed using High-Performance Liquid Chromatography coupled to Diode-Array Detection and Mass Spectrometry (HPLC-DAD-MS), which the data were applied to obtain the molecular network, and their compounds were annotated. The broth (CEbro) and mycelial (CEmyc) extracts of Aspergillus fijiensis 1IP2F1 (AsFi1I) exhibited antibacterial properties against MRSA, showing inhibitions of bacterial growth by 63.9% to 70.2%, and biofilm formation by 72.8% to 97.7%, respectively. Metabolites such as asperparaline A, oxaline, sesterterpenoids, and dimeric xanthones were annotated from these samples. Simultaneously, the effects of co-culture on the biosynthesis of secondary metabolites in P. cataractarum (PC) were also explored. This endophytic fungus, P. cataractarum (PC), was co-cultivated with the phytopathogen Sclerotinia sclerotiorum (SS) on solid medium (potato, dextrose, and agar) to assess the metabolic changes induced by this interaction and its impact on secondary metabolite production. Compounds observed via HPLC-DAD-MS were analyzed, and principal component analysis (PCA) revealed chemical changes when compared different regions of the confrontation, as well as observed in controls. Co-cultivation induced the upregulation of certain metabolites, including the production of three metabolites (m/z 393.0140, 279.0991, and 435.1522). These findings underscore the potential of co-culture as a powerful tool to enhance the production of secondary metabolites, providing insights into microbial interactions and offering new avenues for developing antibacterial agents and strategies for agricultural pest control. This study highlights the relevance of endophytic fungi in the production of secondary metabolites with potential for novel therapeutic applications. The analysis of isolated strains and the co-culture technique demonstrated the ability of these organisms to generate bioactive compounds and explore new biosynthetic pathways. These results emphasize the importance of continuing research on endophytic fungi to pursue innovative solutions for the development of therapeutic agents and pest control strategies.
Palavras-chave: Integração de Metabolômica, Redes Moleculares e Co-Cultura para a Produção de Metabólitos Secundários em Fungos Endofíticos: Potenciais aplicações contra Fitopatógenos e Bactérias Patogênicas
País: Brasil
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Restrito
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/9469
Data do documento: 2024
Aparece nas coleções:Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas

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