Bioprospecção de espécies de Tolypocladium isolados de manguezal produtores de compostos antibacterianos

Abstract

Resumo: A busca por novas fontes de compostos antimicrobianos é atualmente uma demanda urgente, pois, com o surgimento de novos microrganismos patogênicos resistentes a grande maioria dos fármacos utilizados na rotina clínica, há a necessidade de manejo de diferentes antimicrobianos para o tratamento eficaz destas patologias, e da descoberta de diferentes reservatórios naturais e respectivas moléculas bioativas com potencial antagônico. Dentre os ecossistemas que podem ser explorados quanto ao potencial antimicrobiano estão os manguezais, o qual é constituído pelo segundo maior grupo de microrganismos marinhos com enorme interesse científico e apresenta condições ambientais típicas, representando assim uma importante fonte de informação genética pouco explorada. Os fungos são importantes organismos utilizados na pesquisa de novos compostos devido à capacidade de produzirem uma ampla variedade de metabólitos secundários, sendo relatado até agora, mais de 1000 biomoléculas com atividades antibacterianas de fungos marinhos. Alguns gêneros fúngicos tornam-se alvo de maiores estudos devido a seu potencial biotecnológico, como exemplo o pode-se citar o gênero Tolypocladium o qual apresenta amplo potencial para a produção enzimática. Como muitos genes, responsáveis pela biossíntese de produtos naturais não são expressos em condições laboratoriais, utilizando-se de estratégias como co-cultivo, torna-se possível a indução para a expressão de vias silenciadas e a otimização da produção de compostos. Sendo assim, este trabalho teve por objetivo avaliar o potencial antibacteriano dos compostos bioativos produzidos por espécies do gênero Tolypocladium, isolados de substrato de manguezal, e associado à sua otimização por meio da técnica de co-cultivo, contra bactérias patogênicas pertencentes ao grupo ESKAPE, visando em estudos futuros promover a caracterização de novos compostos. Para obtenção dos resultados esperados e cumprimento dos objetivos propostos, as metodologias utilizadas são o cultivo de microrganismos sob agitação, co-cultivo, adaptação de técnica de diluição em ágar, e ensaios de concentração inibitória mínima (MIC) e concentração bactericida mínima (CBM). Como resultado de screening de seleção de espécies de Tolypocladium com potencial antibacteriano, pode-se observar a inibição das linhagens Staphylococcus aureus (ATCC 29213) e Escherichia coli (ATCC 25922), quando utilizado os caldos brutos de três isolados de T. endophyticum CMRP2941, CMRP2951 e CMRP2932. Nos testes de MIC foi possível avaliar e comparar os extratos alcoólicos de cultura única com o co-cultivo, além da inibição das bactérias do screening, também foi obtida a inibição para Pseudomonas aeruginosa (ATCC 9027), e Enterococcus faecalis (ATCC 29212). Foi possível notar que a atividade inibitória dos extratos de co-cultivo foi superior ao extrato de cultura única, mostrando que a técnica permite a produção de novos compostos ou o aumento da quantidade dos compostos. De acordo com a necessidade de se encontrar novos compostos antibacterianos, entende-se que os microrganismos de manguezal e diferentes técnicas de cultivo são importantes em estudos biotecnológicos para compostos antibacterianos.

Abstract: Researches related to antimicrobial compounds from new sources play the main role due to the discovery of pathogens resistant to the most common antibiotics prescribed. Being that highlighted the need to manage and combine several antimicrobials to increase the effectiveness of the treatment and the discovery of different natural reservoirs and respective bioactive molecules with antagonistic potential. Among the ecosystems that can be studied for antimicrobial potential are mangroves, where there is the second largest group of marine microorganisms with vast scientific interest, and have typical environmental conditions, therefore representing a relevant source of unexplored genetic information. Fungi are the main organisms used to search for new compounds due to their capability to produce a wide variety of secondary metabolites, being related to more than 1000 biomolecules with antibacterial activities isolated from marine fungal. Some fungal genera became targets due to their biotechnological potential for example the genus Tolypocladium has a large potential for enzyme production. It has known that several genes responsible for the biosynthesis of natural products are not expressed under laboratory conditions, and applying approaches such as coculture becomes possible to induce the expression of silenced pathways and their optimization. Therefore, this study aims to evaluate the antibacterial potential of bioactive compounds produced by Tolypocladium species isolated from mangrove soil and associate their optimization through the coculture against pathogenic bacteria from the ESKAPE group. For aiming in the short term in future studies to promote the characterization of new compounds. Reaching good results and achieving the objectives established, the techniques used were the cultivation of microorganisms under agitation, co-culture, the adaptation of the dilution technique in agar, and minimum inhibitory concentration assays (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC). As a result of screening for the selection of Tolypocladium species with antibacterial potential, it was possible to observe the inhibition of the strains Staphylococcus aureus (ATCC 29213) and Escherichia coli (ATCC 25922) when using the crude broths of three isolates of T. endophyticum CMRP2941, CMRP2951, and CMRP2932. For the MIC assays, it was possible to evaluate and make a comparison between the alcoholic extracts from single culture and co-culture, in addition to the inhibition of the screening bacteria, which was also obtained for Pseudomonas aeruginosa (ATCC 9027), and Enterococcus faecalis (ATCC 29212). We noticed the inhibitory activity of the coculture extracts was higher than the single culture extract, showing that the technique allows for enhancing the production of new compounds or for increasing the amount of the compounds. Following that, the need to find new antibacterial compounds, it is understood that mangrove microorganisms and different cultivation techniques are important in biotechnological studies for antibacterial compounds.