Estudos metabolômicos de fungos associados a plantas: desenvolvimento de métodos para o aumento da produção e identificação de metabólitos secundários bioativos microbianos

Autor(es)

Denise Medeiros Selegato

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Araraquara. 2019-05-06.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Instituto de Química. Araraquara
• Data de defesa: 2019-03-29
• Orientador: Ian Castro Gamboa

Resumo

A descoberta de novos alvos farmacêuticos derivados de fontes naturais vem diminuindo ao longo das últimas décadas, impulsionando o uso de matrizes naturais novas e incomuns para a busca de metabólitos secundários bioativos. Dentre essas, a microbiota de plantas e os microrganismos marinhos demonstraram um grande potencial para fornecer novos metabólitos biologicamente ativos, produzindo uma alta diversidade de estruturas químicas encontradas em populações microbianas extensas e pouco exploradas. Convencionalmente, a triagem de metabólitos microbianos é realizada em monoculturas, na ausência de interações bióticas e abióticas. No entanto, a falta dessas interações encontradas na natureza limita a diversidade química que pode ser obtida por uma única cepa, permanecendo silenciadas diversos outros genes que codificam novos metabólitos secundários. Durante a última década, vários métodos têm sido desenvolvidos para compreender as condições sob as quais os genes cripticos são ativados. Dentre elas, as estratégias pós-genômicas revelaram um amplo potencial para o aumento da diversidade química, modificando diferentes níveis da maquinaria celular para uma regulação holística do metaboloma microbiano. Estas estratégias incluem co-cultivo, alimentação por metabólitos e One Strain Many Compounds (OSMAC) e têm sido utilizados com sucesso como uma alternativa rápida e barata para a indução de novos metabólitos. Apesar da eficácia das estratégias pós-genômicas na expansão do metaboloma microbiano, durante a avaliação dessas matrizes complexas, a grande dinâmica e diversidade química ainda dificulta sua identificação e correlação biológica dos metabólitos secundários. Como consequência, esses obstáculos analíticos exigem o uso de técnicas cada vez mais robustas e aplicação de algoritmos para uma análise mais precisa e multivariada dos dados. O presente trabalho descreve a integração de estratégias biológicas e analíticas para a aumento da identificação e detecção de metabólitos secundários produzidos por fungus associados à plantas. Para tanto, diferentes estratégias pós-genômicas e ferramentas computacionais foram incorporadas para identificar metabólitos conhecidos e inéditos diretamente em extratos brutos. Os resultados mostraram que as estratégias pós-genômicas proporcionaram um aumento significativo na diversidade química de todos os fungos selecionados, em que a co-cultura resultou na maior e mais ampla indução metabólica. Adicionalmente, a aplicação das metodologias de desreplicação por ressonância magnética nuclear (RMN) e espectrometria de massas (MS), alinhado ao uso de ferramentas de deconvolução e análise de redes de interações moleculares, permitiram a extração de dados químicos confiáveis e a identificação de diversos metabólitos secundários nunca relatados para as espécies estudadas. De maneira geral, os micro-organismos demonstraram possuir uma infinidade de caminhos biossintéticos. Sendo assim, a ativação dos genes cripticos levaram não apenas à identificação de moléculas promissoras, mas também a um melhor entendimento das interações bióticas e abióticas dessas espécies de fungos e do ambiente que habitam. (AU)

• Processo FAPESP: 14/05935-0 - Co-cultura de micro-organismos isolados da rizosfera de Senna spectabilis visando a produção de metabólitos bioativos
• Beneficiário: Denise Medeiros Selegato
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto