Investigação biológica e química de actinobactérias da Amazônia isoladas no campus da UFAM da rizosfera de Inga edulis - Rodrigues, Rafael de Souza (2024)
As actinobactérias são reconhecidas como prolíficas produtoras de produtos naturais (PN) de interesse biotecnológico. Esses microrganismos cosmopolitas são as principais fontes de antimicrobianos e, nas primeiras décadas do século XXI, surgem como possíveis novas fontes de PN não antimicrobianos de interesses medicinais e agroindustriais. As prospecções destas nos mais diversos ecossistemas vêm apresentando novas espécies que se destacam em triagens com atividades, a saber: antimicrobiana, anticâncer, larvicida e antiparasitária entre outras. Neste contexto, o desenvolvimento desta Tese de doutorado teve como objetivo geral: isolar actinobactérias da rizosfera de Inga edulis Martius – (Mart.), uma leguminosa endêmica na região Amazônica e presente no campus da Universidade Federal do Amazonas (UFAM); e avaliar seu potencial biotecnológico frente a um espectro de ensaios biológicos, tais como: antifúngico, anticâncer, antimalárico e larvicida. Como também, realizar mineração genômica de “Biosynthetic Gene Clusters” (BGCs) relacionados com à síntese de PN e identificar substâncias químicas relacionadas com as atividades biológicas. Esta Tese está dividida em três capítulos: No Capitulo 1 apresentamos uma revisão publicada no periódico “Antonie van Leeuwenhoek (Springer Nature)”. Nela descrevemos o potencial biotecnológico dos actinomicetos no século XXI, começando pelas atividades antimicrobianas e terminando com o potencial remediador de substâncias nocivas ao meio ambiente. No Capítulo 2 apresentamos um total de 64 isolados de actinobactérias da rizosfera de três pés de I. edulis e uma triagem, utilizando o método de culturas pareadas, com 20 linhagens selecionadas que são capazes de atenuar os crescimentos miceliais dos seguintes fitopatógenos: Colletotrichum sp. (ISO01), C. guaranicola (P01), Pestalotiopsis sp. (3002R2), Conynespora cassiicola (Iso079) e Sclerotium coffeicola (M01). As análises moleculares do gene rRNA 16S das 20 linhagens as classificam em dois gêneros: Streptomyces (90%) e Kitasatospora (10%). Dentre estas, foram selecionadas duas linhagens para produção de extratos, frações e ensaios bioguiados de antibiose fúngica: Streptomyces sp. (LaBMicrA B270) não apresentou antibiose para S. coffeicola (M01) e Streptomyces sp. (LaBMicrA B280) foi eficiente contra todos os fitopatógenos. Os melhores resultados foram obtidos com a fração do meio liquido AcOEt/2-propanol 9:1. LabMicrA B270 apresentou atividade fungicida com a fração AcOEt/2-propanol 9:1 com dosagem mínima de 250 µg/mL contra os quatro fitopatógenos. LabMicrA B280 apresentou atividade fungicida com a fração AcOEt/2-propanol 9:1 com dosagem mínima de 250 µg/mL para S. coffeicola e 125 µg/mL para os demais fitopatógenos. Estes resultados comprovam que as duas linhagens detêm potencial para serem usadas como agentes de biocontrole, bem como também fontes de substâncias com atividades fungicidas. No capítulo 3, apresentamos um estudo biológico e químico dos extratos produzidos pela linhagem LabMicrA B280. As análises morfológicas por microscopia eletrônica de varredura mostram que essa linhagem apresenta ornamentações pseudomiceliais semelhantes às espécies do gênero Streptomyces. Na análise filogenômica, seu valor de hibridização digital entre DNAs (dDDH) é < 70%, 63, 6 % o que a define como uma nova espécie do gênero Streptomyces e a análise de seu perfil químico por APCI/MS evidencia íons sem equivalência nos bancos de dados de PN. O genoma de LabMicrA B280 apresenta 8.2 Mb, distribuídos em 96 contigs, com conteúdo de G+C de 72%, N50 de 229434 e as ocorrências de 314 subsistemas, com 24 categorias de genes. As análises de mineração genômica resultaram em sete anotações de BGCs que apresentam 100% de similaridade de um total de 39 BGCs. Dentre estes, destaca-se o BGC relacionado com a síntese da pentamicina, um antifúngico que também foi isolado da fração ME/AP/RF3 de LabMicrA B280. Os melhores resultados nos ensaios biológicos foram observados para esta fração com: 125 µg/mL de dosagem mínima contra S. coffeicola (M01) e 62 µg/mL contra os demais fitopatógenos; 50 µg/mL de dosagem mínima para 91,45 % ± 0,55 de citotoxidade contra células cancerígenas do epitelioma de laringe humano (HEp-2), sem efeito citotóxico contra as células saudáveis; atividades antiplasmódicas com dosagens mínimas de 50 µg/mL contra as linhagens W2 e 3D7 de Plasmodium falciparum com efeito de mortalidades de 91,3 % ± 0,03 e 61,0 % ± 0,18; e 250 µg/mL de dosagem larvicida para alcançar 100% de mortalidade contra o Aedes egypti. Desta fração foi ainda isolada a substância pentamicina, potente fungicida usado no tratamento da candidíase vulvovaginal. O espectro biotecnológico da nova espécie LabMicrA B280 mostra que a Amazonia abriga actinobactérias com um grande potencial biotecnológico. Neste trabalho inédito que investigou as atividades biológicas de actinobactérias isoladas da rizosfera de I. edules, são apresentados resultados promissores para controle de fitopragas, controle biológicos do A. egypti e P. falciparum, metabólitos secundários com importantes atividades medicinais (anticâncer e antifúngico).