Exploração racional, utilizando abordagem OSMAC (One Strain, Many Compounds), ferramentas metabolômicas e quimiométricas dos fungos endofíticos isolados das raízes de Senna spectabilis

Abstract

Fungos endofíticos, que colonizam espécies vegetais de forma assintomática, ainda são pouco explorados quando comparados com plantas, representando uma fonte natural com vasto potencial para descobertas de novas substâncias bioativas. Diante disso, este trabalho tem como alvo de estudo, duas linhagens fúngicas identificadas como Fusarium oxysporum isoladas das raízes de Senna spectabilis. Um estudo OSMAC (One Strain Many Compounds) foi realizado com ambas as linhagens, visando determinar a variação metabólica destes fungos nos meios de cultivo de czapek, malte e PDB. Os extratos obtidos foram submetidos a ensaios biológicos antibacteriano e acetilcolinesterásico. Os dados provenientes das análises dos extratos por UPLC-QTOF-MS foram analisados utilizando as ferramentas GNPS (Global Natural Products Social Molecular Networking) e UNIFI (Sistema de Informação Científica – Waters Corporation). Foram anotados 45 metabólitos relatados na literatura para F. oxysporum, de diferentes classes como naftoquinonas, alcaloides, depsipeptídeos cíclicos, entre outros. Os extratos de F. oxysporym (S.S_R10) em meio de PDB e de F. oxysporum (S.S_R13) em meio de malte se mostraram bactericidas a bactérias gram-positivas. Um planejamento fatorial 2² foi realizado para F. oxysporum (S.S_R10) em meio de czapek, e as variáveis avaliadas foram agitação e exposição à luz. Na resposta massa de extrato, as variáveis foram estatisticamente insignificativas, enquanto na análise dos cromatogramas obtidos por UPLQ-QTOF-MS, a agitação se mostrou estatisticamente significativa nas intensidades dos picos de ácido fusárico, da beauvericina, eniatinas A1 e B1, importantes micotoxinas produzidas por fungos deste gênero. Uma curva de crescimento foi realizada para F. oxysporum (S.S_R10) em meio de czapek, onde observou-se que este fungo segue o crescimento similar ao previsto para microrganismos. E análise dos extratos desta etapa mostra que as micotoxinas, citadas acima, possuem são produzidas em maior quantidade quando a massa micelial é menor, o que nos leva a concluir que estas substâncias possuem sua produção associadas a possíveis estresses.

Endophytic fungi, which colonize plant species asymptomatically, are still considered underexplored when compared to plants, representing a source with vast potential for discoveries of new bioactive substances. Therefore, this work aims to study two fungal strains, identified as Fusarium oxysporum, isolated from the roots of Senna spectabilis. An OSMAC (One Strain Many Compounds) study was carried out with both strains, aiming to determine the metabolic variation of these fungi in different culture media: czapek, malt, and PDB. Data from the analysis of extracts by UPLC-QTOF-MS were analyzed using the GNPS (Global Natural Products Social Molecular Networking) and UNIFI (Scientific Information System – Waters Corporation) tools. Forty-five metabolites of different classes such as naphthoquinones, alkaloids, and cyclic depsipeptides, among others were recorded. The extracts of F. oxysporum (S.S_R10) in the PDB medium and F. oxysporum (S.S_R13) in the malt medium proved to be bactericidal against gram-positive bacteria. A 2² factorial design was performed for F. oxysporum (S.S_R10) in czapek medium, and the variables evaluated were agitation and light exposure. The response extract yield, the variables were statistically insignificant, whilst in the analyses of the chromatograms obtained by UPLC-QTOF-MS, the agitation was statistically significant in the intensities of the peaks of fusaric acid, beauvericin, enniatins A1 and B1, important mycotoxins produced by Fusarium sp.. A growth curve for 35 days, was performed for S.S_R10 in czapek medium, and the curve follows a growth similar to that predicted for microorganisms. The production of the important mycotoxins citated above was observed, and the results showed that they are produced in greater amounts when the mycelial mass is lower, which lead us to conclude that these substances have their production associated with possible stresses.