Estudo químico de fungos da rizosfera de Senna spectabilis utilizando abordagem OSMAC e ferramentas analíticas do estado da arte para anotação e caracterização de metabólitos

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Data

2020-05-29

Autores

Vieira, Natália Carolina

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

A utilização de produtos naturais pela humanidade, como agentes terapêuticos, é descrita desde primórdios da antiguidade e representam um importante aliado no tratamento de doenças. Com isso a busca por novas ferramentas analíticas mais robustas, com abordagem metabolômica se faz necessária, de forma a otimizar e acelerar a busca por novas moléculas e substâncias com atividade biológica promissora. Nesse contexto, esse trabalho tem como alvo de estudo, os fungos Fusarium solani e Purpureocillium lilacinum isolados da rizosfera de Senna spectabilis. Essas espécies de microrganismos apresentam muitos estudos químicos relatados na literatura, o que influenciou o interesse em realizar os estudos de OSMAC (One Strain Many Compounds). Para, assim, verificar a variação metabólica que acontece com esses fungos em diferentes tipos de cultivo (variando meio de cultura e agitação) incluindo o co-cultivo. Para os extratos obtidos também foram realizados os ensaios biológicos citotóxico e antibacteriano. Foram utilizadas ferramentas analíticas do estado da arte como GC-MS (Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massas) e LC-MS (Cromatografia Líquida acoplada a Espectrometria de Massas) fazendo uso das ferramentas de bioinformática Molecular Networking (ou Rede Molecular) com a plataforma GNPS (Global Natural Product Social Molecular Networking) e o UNIFI (Sistema de informação científica – Waters Corporation). A espectrometria de massas (MS) foi uma grande aliada que ajudou a demonstrar a variação do perfil de metabólitos desses microrganismos em diferentes cultivos, no qual foi possível anotar 101 metabólitos nos diferentes extratos avaliados. As substâncias presentes nos extratos que não puderam ser anotadas, foram purificadas levando à caracterização 5 substâncias inéditas, sendo elas γ-pironas, α-pironas e um dipeptídeo. Uma das substâncias isoladas, 6-(11-(hidroxmietil)-9-metiloct-7-en-7-il)-2-metóxi-4H-piran-4-ona, foi evidenciada nos extratos de co-cultivo e de F. solani. Essa substância apresentou maior concentração nos extratos de co-cultivo de acordo com os resultados de quantificação, mostrando um outro tipo de evidência da OSMAC, que aumenta a produção de substâncias ao variar o tipo de cultivo. Portanto, a utilização de abordagens metabolômicas conseguiu guiar o estudo para caracterização de metabólitos inéditos, mostrando uma alternativa para abordagens reducionistas.
The use of natural products by mankind, as therapeutic agents, has been described since ancient times and represents an important ally in the treatment of diseases. Thus, the search for new more robust analytical tools, with a metabolomic approach is necessary, in order to optimize and accelerate the search for new molecules and substances with promising biological activity. In this context, this study is aimed at studying Fusarium solani and Purpureocillium lilacinum fungi isolated from the rhizosphere of Senna spectabilis. These species of microorganisms have many chemical studies reported in the literature, which influenced the interest in carrying out the studies of OSMAC (One Strain Many Compounds). Thus, to verify the metabolic variation that happens with these fungi in different types of cultivation (varying culture medium and agitation) including co-culture. For the extracts obtained, cytotoxic and antibacterial biological tests were also performed. State-of-the-art analytical tools such as GCMS (Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry) and LC-MS (Liquid Chromatography coupled to Mass Spectrometry) were used alongside the bioinformatics tools Molecular Networking with the platform GNPS (Global Natural Product Social Molecular Networking) and UNIFI (Scientific Information System - Waters Corporation). Mass spectrometry (MS) was a great ally that helped to demonstrate the variation of the metabolites profile of these microorganisms in different cultures, in which it was possible to note 101 metabolites in the different extracts evaluated. The substances present in the extracts that could not be annotated, were purified, leading to the characterization of 5 new substances, namely γpyrones, α-pyrones and a dipeptide. One of the isolated substances, 6-(11-(hydroxymethyl)-9- methyloct-7-en-7-yl)-2-methoxy-4H-pyran-4-one, was evidenced in the co-culture and F. solani extracts. This substance showed a higher concentration in co-culture extracts according to the quantification results, showing another type of evidence from OSMAC, which increases the production of substances by varying the type of cultivation. Therefore, the use of metabolomic approaches managed to guide the study to characterize unpublished metabolites, showing an alternative to reductionist approaches.

Descrição

Palavras-chave

Rizosfera, Senna spectabilis, Fusarium solani, Purpureocillium lilacinum, GNPS, UNIFI, RMN, OSMAC, Natural Products, Mass Spectrometry, NMR, Rhizosphere, Produtos naturais, Espectrometria de massas

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