Biossíntese do organofosforado anatoxina-a(s) pela cianobactéria Sphaerospermopsis torques-reginae ITEP-024

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Camargo, Stella de Lima
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cianotoxina; Cyanotoxin; Genoma; Genome; Inibidores de proteases; Metabolismo secundário; Protease inhibitors; Secondary metabolism; Sequenciamento; Sequencing
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/64/64133/tde-27042018-093751/

As cianobactérias são fonte abundante de produtos naturais com diversos arranjos de classes estruturais, incluindo peptídeos, policetídeos, alcaloides, lipídeos e terpenos. Apesar das suas funções indefinidas na natureza, muitas destas moléculas são tóxicas para eucariotos ou possuem atividade farmacológica ou biológica com potencial de utilização como fármacos. A descoberta desses produtos naturais tem sido acelerada com o avanço dos esforços de sequenciamento de genomas cianobacterianos, aproveitando a homologia de sequência entre os genes que codificam peptídeos precursores e abordagens de mineração genômica. Neste trabalho, o genoma da linhagem Sphaerospermopsis torques-reginae ITEP-024 produtora da anatoxina-a (s) (ANS) foi sequenciado, montado e realizada a mineração do genoma buscando agrupamentos gênicos envolvidos na biossíntese da ANS e outros produtos naturais. O sequenciamento do genoma obtido utilizando uma plataforma Illumina MiSeq gerou 52.789.680 leituras, e estes dados brutos foram montados em 85 contigs gerando um genoma incompleto de tamanho 5.211.795 pb com cerca de 843 × de cobertura e teor de GC de 37,42%. A mineração dos dados do genoma, utilizando os softwares antiSMASH, RAST e Artemis, levou à identificação e proposição do agrupamento gênico da ANS sintetase. Além disso, as sequências de proteínas do agrupamento gênico ANS foram analisadas usando a ferramenta BLAST do NCBI e o programa Pfam, assim como a busca por domínios conservados no banco de dados do NCBI. O agrupamento gênico inédito da ANS possui oito genes (ansA-H) que codificam enzimas que participam diretamente da biossíntese, além da ORF1, responsável pela afinidade da rota biossintética por arginina, aminoácido precursor da síntese de ANS. A via biossintética de ANS proposta neste estudo envolve síntese peptídica ribossômica e é diferente de todas as outras vias biossintéticas de cianotoxinas já descritas. A mineração de dados do genoma da S. torques-reginae ITEP-024 também permitiu a identificação de dois agrupamentos gênicos envolvidos na produção de espumigina e anabenopeptina, dois potentes inibidores de proteases. O agrupamento gênico de espumigina é composto por dois genes que codificam uma enzima híbrida NRPS/PKS, e outros quatro genes que codificam uma proteína hipotética, uma desidrogenase, uma redutase e uma acetiltransferase. O agrupamento gênico de anabenopeptina é constituído por quatro genes que codificam enzimas NRPS, e dois genes que codificam uma isopropilmalato sintase e um transportador ABC. As sínteses dessas três moléculas bioactivas por S. torques-reginae ITEP-024 foram confirmadas por LC-MS/MS neste estudo e em anteriores. Este estudo contribui para a compreensão dos fatores genéticos, ecológicos e evolutivos relacionados à produção de ANS por cianobactérias e também para o desenvolvimento de métodos rápidos e sensíveis para a detecção e monitoramento de cianobactérias e suas toxinas em águas usadas para abastecimento público