Lectina BOL: proteína da couve-flor apresenta efeito antibiofilme em ensaio in vitro contra Staphylococcus aureus

Abstract

A pecuária tem se destacado no cenário global como uma das atividades econômicas mais relevantes, em especial no Brasil, país que ocupa a liderança na produção avícola e suína. Entretanto, algumas questões podem prejudicar o crescimento sustentável desse setor, como a presença de biofilmes ao longo da cadeia de produção animal – desde o manejo dos animais até a obtenção dos produtos. Outro desafio a ser enfrentado pelo setor é o uso indiscriminado de antimicrobianos, que contribui de forma significativa para a disseminação da resistência bacteriana. Este problema está cada vez mais alarmante e representa uma grave ameaça global, pois pode resultar em milhões de mortes no futuro se não for controlado de forma efetiva. Diante disso, novas moléculas vêm sendo testadas, na expectativa de se encontrar alguma com potencial antibiofilme e antimicrobiana. Nesse contexto, as lectinas, proteínas presentes em vegetais, microrganismos e animais surgem como alternativas. Dentre as classes, a lectina BOL se destaca por se diferenciar das demais em sua estrutura. A BOL, com peso molecular de 34 kDa e 64 unidades hemaglutinantes (HU), foi extraída da couve-flor (Brassica oleracea spp. botrytis L), purificada por cromatografia de afinidade e troca iônica e confirmada por Dodecil Sulfato de Sódio em Gel de Eletroforese de Poliacrilamida (SDS-PAGE). Seu potencial antibiofilme foi avaliado em duas concentrações (0,1 mg/mL e 1,0 mg/mL), frente às cepas de importância na saúde humana e animal (Bacillus cereus ATCC 10876, Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus ATCC 29213 e Streptococcus agalactiae ATCC 12403). Para isso, além do ensaio de biofilme em formação em microplacas de 96 poços, foi realizado o ensaio com o biofilme já consolidado em placas de 24 poços, analisado por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Além disso, foi avaliado o potencial antimicrobiano da BOL, pela técnica de Concentração Inibitória Mínima (CIM), em microplacas de 96 poços. Dentre todas as cepas bacterianas, a BOL se destacou por interferir na formação de biofilme de S. aureus na concentração de 1,0mg/mL. Contudo, mostrou-se ineficaz para E. coli, B. cereus e S. agalactiae. Sobre o ensaio antimicrobiano, a lectina testada não demonstrou efeito bactericida ou bacteriostático. Em conclusão, embora a lectina BOL nas concentrações avaliadas não tenha demonstrado potencial antimicrobiano, foi eficaz em romper a matriz extracelular do biofilme já consolidado de S. aureus ATCC 29213.

Livestock has emerged on the global stage as one of the most significant economic activities, especially in Brazil, a country that leads in poultry and swine production. However, certain challenges can hinder the sustainable growth of this sector, such as the presence of biofilms throughout the animal production chain—from animal management to product processing. Additionally, another pressing issue is the indiscriminate use of antimicrobials, which significantly contributes to the spread of bacterial resistance. This problem is becoming increasingly alarming and poses a severe global threat, potentially resulting in millions of deaths in the future if not effectively controlled. In this context, new molecules are being tested in hopes of identifying those with antibiofilm and antimicrobial potential. Lectins, proteins found in plants, microorganisms, and animals, have emerged as promising alternatives. Among the various classes, the BOL lections stand out due to their unique structural characteristics. BOL, with a molecular weight of 34 kDa and a titer of 64 hemagglutinating units (HU), was extracted from cauliflower (Brassica oleracea spp. botrytis L.), purified by affinity and ion exchange chromatography, and confirmed by Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE). Its antibiofilm potential was evaluated at two concentrations (0.1 mg/mL and 1.0 mg/mL) against strains relevant to human and animal health (Bacillus cereus ATCC 10876, Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus ATCC 29213, and Streptococcus agalactiae ATCC 12403). For this purpose, biofilm formation assays were performed using 96-well microplates, and assays on pre-established biofilms were conducted using 24-well plates, with subsequent analysis by Scanning Electron Microscopy (SEM). Additionally, the antimicrobial potential of BOL was assessed using the Minimum Inhibitory Concentration (MIC) technique in 96-well microplates. Among all the bacterial strains tested, BOL showed significant activity against S. aureus ATCC 29213 at a concentration of 1.0 mg/mL by interfering with the extracellular matrix of pre-established biofilms. However, it was ineffective against E. coli, B. cereus, and S. agalactiae. In the antimicrobial assay, the tested lectin did not exhibit bactericidal or bacteriostatic effects. In conclusion, although BOL lectin at the tested concentrations did not demonstrate antimicrobial potential, it effectively disrupted the extracellular matrix of pre-established biofilms of S. aureus ATCC 29213, highlighting its potential as a promising molecule in combating bacterial biofilms.