Chaetothyriales : Biodiversity, infective ability and biotechnological potential

Abstract

Resumo: Todas as leveduras negras membros da ordem Chaetothyriales apresentam melanina na parede celular, um ciclo de vida polimórfico, com uma ecologia significativamente variável, e inclui cinco famílias, Chaetothyriaceae, Cyphellophoraceae, Epibryaceae, Herpotrichiellaceae e Trichomeriaceae. Por um lado, a família Herpotrichiellaceae tem sido a mais estudada, sendo caracterizada por uma ecologia complexa, que compreende espécies consideradas sapróbias, espécies com importância clínica e habilidades assimilativas de hidrocarbonetos monoaromáticos. Por outro lado, a família Trichomeriaceae é uma família recentemente estabelecida e inclui principalmente organismos epífitos e epilíticos. Com base nessa variável e complexa ecologia dos membros da ordem Chaetothyriales, o objetivo da tese foi estudar a diversidade e ecologia da ordem Chaetothyriales com foco em Herpotrichiellaceae e Trichomeriaceae, duas famílias distintas em ecologia e características. Por esta razão, a tese foi dividida em capítulos. A diversidade de leveduras pretas em cascas de coco de babaçu foi investigada aplicando diferentes técnicas de isolamento (Capítulo II). Os isolados de levedura negras obtidos foram identificados pelo sequenciamento da região ITS. Entre os isolados, foram reconhecidas espécies com importância clínica como Veronaea botryosa, Rinhocladiella similis e Exophiala spinifera e duas novas espécies foram descritas na família Herpotrichiellaceae. A capacidade de crescer em tolueno e fenilacetato como única fonte de carbono e energia foi avaliada para oito linhagens. Em relação ao fenilacetato, um composto intermediário da via de degradação do estireno, todas as estirpes testadas foram capazes de assimilar o composto, no entanto, apenas dois isolados assimilam tolueno. A presença de compostos aromáticos voláteis (VOCs) no coco de babaçu foi investigada utilizando GC-ToFMS, e foram identificados um total de 140 compostos, sendo o álcool o composto mais abundante (2023 ?g m-3). O gênero Arthrocladium foi restabelecido com base nas análises filogenéticas e atribuído a família Trichomeriaceae (Capítulo IV). A identificação preliminar baseada no sequenciamento da região ITS mostrou que as três espécies não descritas se agrupavam próximas a Arthrocladium caudatum, linhagem tipo do gênero. A análise em multilocus confirmou a posição filogenética destas espécies assim como a posição taxonômica do género na família Trichomeriaceae. Com base nesta inferência foram descritas três espécies sem esporulação procedentes de diferentes substratos tais como, o coco da palmeira babaçu, formigas e de amostras de tecido cerebral a partir de uma infecção disseminada fatal em um paciente com distúrbio imunológico genético. Os resultados deste estudo nos levaram a elucidar alguns aspectos da ecologia das leveduras negras, bem como desvendar o potencial biotecnológico dos microrganismos de procedência ambiental. Palavras-chave: diversidade, Trichomeriaceae, Herpotrichiellaceae, assimilação de tolueno, fungos sem esporulação

Abstract: All black yeasts members of the Chaetothyriales order presents melanin in the cell wall, a polymorphic life cycle, with a significantly variable ecology, which includes five families, Chaetothyriaceae, Cyphellophoraceae, Epibryaceae, Herpotrichiellaceae and Trichomeriaceae. On the one hand, Herpotrichiellaceae has been the most studied family, characterized by a complex ecology, which comprises species considered saprobes, species with clinical importance and assimilative abilities of monoaromatic hydrocarbons. On the other hand, the family Trichomeriaceae is a recently established family and mostly includes epiphytic and epilithic organisms. Based on this variable and complex ecology of the Chaetothyriales members, the purpose of the thesis was to study diversity in Chaetothyriales focusing in Herpotrichiellaceae and Trichomeriaceae, two distinct families in ecology and characteristics. The diversity of black yeast in babassu coconut shells was investigated applying different isolation techniques (Chapter II). One-hundred and sixty isolates of black yeast isolates obtained were identified by the sequencing of ITS region. Among the isolates, species with clinical importance as Veronaea botryosa, Rinhocladiela similis and Exophiala spinifera were recognized and two novel species were described in Herpotrichiellaceae. The ability to grow on toluene and phenyl acetate as the sole carbon and energy source was assessed in eight strains. Regarding to the phenyl acetate, an intermediate compound of styrene degradation route, all strains tested were able to assimilate the compound however only two isolates assimilates toluene. The presence of Volatile aromatic compounds (VOCs) in the babassu coconut were investigated using GC-ToFMS, and a total of 140 compounds were identified, which alcohol was the most abundant compound (2023 ?g m-3). The genus Arthrocladium were re-established based on the phylogenetic analyses and assigned to Trichomeriaceae family (Chapter IV). Preliminary identification based on the sequencing of ITS region showed three undescribed species clustering near to Arthrocladium caudatum. Additional multilocus analysis confirms the phylogenetic position of the undescribed species and the position of the genus in Trichomeriaceae. Three non-sporulating species were described, one of the species was isolated from babassu coconut, another associated with ants and one of them from a fatal disseminated infection in a patient with a genetic immune disorder. The findings in this study led us to elucidate some aspects in the ecology of black yeast, as well unravel the biotechnological potential of these microorganisms. Keys-words: diversity, Trichomeriaceae, Herpotrichiellaceae, toluene assimilation, non-sporulating fungi