Combinando métodos modernos de espectrometria de massas e genome mining para a análise de interações entre microrganismos simbiontes de colônias de Trachymyrmex

• Processo: 20/06430-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
• Pesquisador responsável: Mônica Tallarico Pupo
• Beneficiário: Carlismari Oliveira Grundmann
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (FCFRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Assunto(s): Produtos naturais Espectrometria de massas Micro-organismos Formigas Formicidae Escovopsis Bactérias Simbiose Mineração de genoma Amazônia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bactérias | Formigas agricultoras | genome mining | Molecular networking | Produtos Naturais | Simbiose | Produtos Naturais

Resumo

As formigas Attine possuem como característica comportamental, o cultivo de "jardins de fungos" para fins nutricionais. No entanto, a integridade das colônias pode ser comprometida quando é observado crescimento do fungo Escovopsis, o qual é um parasita especializado destes jardins. O estabelecimento de uma relação simbiótica com actinobactérias, principalmente do gênero Pseudonocardia, que produzem defesas químicas, é uma das estratégias para proteger as colônias. Este projeto propõe o estudo sistemático dos perfis metabólicos de microrganismos simbiontes de formigas attine Trachymyrmex, dos gêneros Pseudonocardia e Escovopsis, isolados de amostras coletadas na região Amazônica. Microrganismos associados a insetos sociais vêm sendo bastante estudados como fontes de novas estruturas químicas com atividade antimicrobiana, com alto potencial para usos clínicos, e que ainda poderão fornecer respostas ecológicas para o sistema analisado. No entanto, ainda não existem estudos na literatura identificando os metabólitos produzidos por Pseudonocardia durante a interação com o patógeno específico da colônia (Escovopsis), as suas seletividades e papéis ecológicos. Para o desenvolvimento do projeto de mestrado vinculado à esta proposta de conversão para doutorado direto, 39 linhagens de Pseudonocardia isoladas de formigas do gênero Trachymyrmex e duas de Escovopsis (de colônias de formigas Trachymyrmex e Acromyrmex), foram coletadas no bioma amazônico brasileiro. Os genomas de 22 dessas linhagens de Pseudonocardia foram completamente sequenciados. Muitos genes codificadores de enzimas produtoras de antibióticos conhecidos foram brevemente identificados, bem como genes que podem potencialmente estar envolvidos com a biossíntese de metabólitos desconhecidos, revelando um alto potencial químico a ser explorado. Pseudonocardia isoladas foram testadas em ensaios de inibição frente às duas linhagens de fungos Escovopsis e os perfis químicos obtidos dos extratos das culturas estão sendo analisados por meio de abordagens recentes de espectrometria de massas sequencial (plataforma GNPS e ferramentas in silico) associadas a genome mining. Estas análises auxiliam a compreensão da química envolvida na interação entre estes microrganismos. A observação de diferentes padrões, de acordo com a produção de metabólitos nas redes moleculares, também permite selecionar algumas linhagens de Pseudonocardia com perfis químicos diferenciais que serão priorizados para isolamentos de novos compostos. Além disso, a análise desse grande número de linhagens de Pseudonocardia de um bioma, nunca antes realizada, tornará o estudo mais robusto, permitindo compreender melhor a relação entre a filogenia e o conteúdo metabolômico, e o possível significado evolutivo dessa associação. Os produtos majoritários isolados e identificados serão associados aos seus clusteres de genes biossintéticos (BGCs putativos) e submetidos a ensaios contra Escovopsis e o fungo alimento para correlação de seletividade e função ecológica. (AU)