UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP INSTITUTO DE QUÍMICA - ARARAQUARA DEPARTAMENTO BIOQUÍMICA E QUÍMICA ORGÂNICA MARCUS VINICIUS DE SÁ GONÇALVES DA SILVA Investigação metabólica dos fungos endofíticos isolados de Tagetes patula e bioatividades utilizando a abordagem OSMAC e o UNIFI Orientador: Prof. Dr. Ian Castro-Gamboa ARARAQUARA 2023 MARCUS VINICIUS DE SÁ GONÇALVES DA SILVA Investigação metabólica dos fungos endofíticos isolados de Tagetes patula e bioatividades utilizando a abordagem OSMAC e o UNIFI Tese apresentada ao Instituto de Química, Universidade Estadual Paulista como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Química Orientador: Prof. Dr. Ian Castro- Gamboa ARARAQUARA 2023 Ficha catalográfica DADOS CURRICULARES FORMAÇÃO ACADÊMICA: 2018-2023 Doutorado em Química Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Unesp, Araraquara-SP. Título: Investigação metabólica dos fungos endofíticos isolados de Tagetes patula e bioatividades utilizando a abordagem OSMAC e o UNIFI Orientador: Prof. Dr. Ian Castro-Gamboa Bolsista: Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT) 2016-2018 Mestrado em Química Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG. Título: Composição química e atividade larvicida contra Aedes aegypti do óleo essencial de Eugenia calycina Orientador/Coorientador: Prof. Dr. Sérgio Antônio Lemos de Morais/ Prof. Dra. Raquel Maria Ferreira de Sousa 2016-2018 Graduação em Química Industrial Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG. FORMAÇÃO ACADÊMICA COMPLEMENTAR 2015 Estágio docência Universidade Federal de Uberlândia, UFU, Uberlândia-MG. Curso de Graduação em: Química Nome da disciplina: Química Orgânica IV – Prática Carga Horária Total: 60 horas Professor Responsável pela Disciplina: Sérgio Antônio Lemos de Morais 2019-2020 Supervisão Científica Aluno: Pietro Cotta Galvão (Iniciação Científica) Título do Projeto: Exploração racional de Collectotrichum gloesporioides, visando a produção e isolamento de metabólitos bioativos e processos scale-up. (Graduando em Engenharia Química), Instituto de Química, Unesp – Araraquara. Bolsista: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). 2021 Estágio docência Universidade Estadual Paulista (Unesp Araraquara) Disciplina: Química Orgânica II Curso: Engenharia Química DISCIPLINAS CURSADAS DURANTE O DOUTORADO 1. Bioenergia e Quimiometria – A 2. Chemistry Education Research: Current Perspectives of the Field – A 3. Planejamento de Experimentos – A 4. Metodologias Modernas Aplicadas a Síntese Orgânica - B 5. Estereoquímica e Reatividade dos Compostos Orgânicos – C 6. Biossíntese de Produtos Naturais - C ARTIGOS COMPLETOS PUBLICADOS EM PERIÓDICOS 1. ROCHA, E.O.; CUNHA, L. C. S.; SILVA, FREITAS, T.; NASCIMENTO, E. A.; SILVA, L. O.; SILVA, C. H. G.; AQUINO, F, J. T.; CHANG, R.; MORAIS, S. A. L. Chemical composition and antimicrobial activity of essential oil of flowers from Banisteriopsis campestres (A. Juss.) Little. Revista Virtual de Química, v. 10, n. 5, p. 1562-1577, 2018. 2. SILVA, M. V. S. G.; SILVA, S. A.; TEIXEIRA, T. L.; OLIVEIRA, A.; MORAIS, A. L.; SILVA, C. V.; ESPINDOLA, L. S.; SOUSA, R. M. F. Essential oils from leaves os Eugenia calycina (Cambes): Natural larvicidal against Aedes aegypti. Journal of the Science of the food and agriculture, 2020. ARTIGOS SUBMETIDOS ARTIGOS EM ANDAMENTO 1. SILVA, M. V. S. G.; SILVA, R. V.; LUSTOSA, M. C. G.; PURGATO, G. A.; VASO, C. O.; BILA, N. M.; ALMEIDA, A. M. F.; ALMEIDA, L. C.; GIANNINI, M. J. S. M.; DIAZ, M. A. N.; LOTUFO, L. V. C.; CASTRO-GAMBOA, I. Target analysis using UNIFI approach and identification of phytotoxins with anticâncer and antifungal properties of Tagetes patula endophytic fungi. Fungal Ecology. APRESENTAÇÃO DE TRABALHOS 1. SILVA, M. V. S. G. A importância dos óleos essenciais. Escola Estadual Léa de Freitas Monteiro. (Apresentação oral/ Palestra (18 nov. 2021)). 2. SILVA, M. V. S. G.; SILVA, S. A.; TEIXEIRA, T. L.; OLIVEIRA, A.; MORAIS, A. L.; SILVA, C. V.; ESPINDOLA, L. S.; SOUSA, R. M. F. Essential oils from leaves os Eugenia calycina (Cambes): Natural larvicidal against Aedes aegypti. 2nd International Conferente on Agriculture, Food Sciences and Aquaculture (Apresentação Oral/Congresso (22-23 nov. 2021)). 3. SILVA, M. V. S. G. Minicurso de Produção de cerveja artesanal em casa. 52ª Semana da Química (Unesp de Araraquara). (Apresentação Oral/Feira (4 horas)). 4. SILVA, M. V. S. G.; SILVA, S. A.; SOUSA, R. M. F.; OLIVEIRA, A.; MENDES, J; MORAIS, A. L.; SILVA, C. V.; ESPINDOLA, L. S. New sesquiterpenes isolated of essential oil from Eugenia calycina (Myrtaceae) and larvicidal activity against Aedes aegypti. 6th BCNP Brazilian Congress On Natural Products (Apresentação de trabalho/Congresso (05-08 nov. 2017)). 5. Identificação dos constituintes voláteis do óleo essencial das folhas da espécie Banisteriopsis campestris (A. Juss). Little. XXIV Simpósio de Plantas Medicinais do Brasil. (Apresentação de trabalho/ Simpósio (2016)). 6. Identificação da composição química da fase aquosa e oleosa da hidrodestilação do óleo essencial das folhas de Eugenia calycina Cambess (Myrtaceae). XXX Encontro Regional da Sociedade Brasileira de Química. (Apresentação de trabalho/Encontro (2016)). 7. Adsorção de azul de metileno utilizando fibras de bagaço de cana de açúcar modificadas quimicamente. 52º Congresso Brasileiro de Química. (Apresentação de trabalho/Congresso (2012)). PARTICIPAÇÃO EM EVENTOS CONGRESSOS, EXPOSIÇÕES E FEIRAS 1. Caravana Embrapa de Uberaba (07 de julho de 2022)/(Evento/4horas). 2. Avaliador no Congresso de Iniciação Científica da Unesp do IQ/Araraquara (28 e 29 de outubro de 2021). 3. Avaliador no Congresso de Iniciação Científica da Unesp do IQ/Araraquara (20, 21 e 22 de outubro e 24 e 25 de novembro de 2020). 4. 1º Workshop de Química de Microrganismos PROCAD-AM (17 de setembro de 2020 – 8 horas). 5. Curso HPLC sem mistério -Fundamentos de Cromatografia líquida para a Indústria farmacêutica (Prof. Miller Rufino). (Evento/8horas). 6. Minicurso de Sequenciamento Sanger (Faculdade de Ciências Farmacêuticas – Unesp de Araraquara). (Evento/2021) 7. Microbiologia para Cervejeiros (Saccharobier). (Evento/2-5 nov.2020 – 8 horas). 8. Minicurso de Produção de Fitocosméticos (UFV). (Evento/10 nov.2020 – 4 horas). 9. 1º Workshop de Química de Microrganismos (PROCAD-AM). (Evento/17 set. 2020). 10. I Semana de Bioquímica Aplicada (UFV). (Evento/09-13 nov.2020 – 12 horas). 11. Minicurso “Ecologia microbiana: diversidade genética e funcional de fungos da decomposição vegetal”. IX Simpósio de Microbiologia Aplicada. Instituto de Biociências da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”), 2019, Rio Claro-SP. (Congresso/15-17 maio 2019). 12. Semana Nacional da Ciência e Tecnologia (SNCT), 2018, Araraquara-SP. (Evento: 18- 20 outubro 2018). 13. Semana Nacional da Ciência e Tecnologia (SNCT), 2018, São Pedro-SP. (Evento: 13- 15 agosto 2019). 14. Adsorção de azul de metileno utilizando fibras de bagaço de cana de açúcar modificadas quimicamente. 4º Congresso da Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel. (Exposição/Congresso (2012). Dedico esta tese a Deus. Á minha família em especial, aos meus pais Mário e Maria Eugênia. Aos meus irmãos Pedro Henrique (in memoriam) e Gustavo. A minha esposa Kamilla Soares. Nubbe. Prof. Dr. Ian Castro-Gamboa. AGRADECIMENTOS Agradeço, à Deus. ao Prof. Ian por ter me aceitado como seu aluno de doutorado no NuBBe no Instituto de Química na Unesp de Araraquara. à bolsa de doutorado de 3 anos concedida pelo INCT BioNat, processo# 88887.307549/2018-00. Aos técnicos de laboratório João Bronzel e a Juliana Rodrigues pelo apoio, treinamento e pelas orientações nas análises cromatográficas ao NuBBe. ao Nivaldo e a Sílvia pelas análises de RMN. aos professores do Nubbe, em especial ao Prof. Ian, Professor Alberto e a Prof. Vanderlan pelo carinho e companheirismo. a Dra. Leticia Lotufo e a Larissa Almeida do ICB-USP pelas análises de citotoxicidade. a Dra. Laila Espindola pelas análises larvicidas frente ao Aedes Aegypti. ao grupo de Pesquisa Castro-Gamboa Team as alunas de doutorado Carolina Vaso e Niura Madalena pelos ensaios antifúngicos e pela amizade. a Dra. Maria Eugênia da Embrapa pelos ensaios nematicidas, e por ser uma excelente mãe também. à minha família pelo apoio de sempre. à minha esposa Kamilla Soares pela resiliência, paciência e amor para a finalização desta tese. aos meus sócios Ítalo Félix, Gabriel Terra e Victor Giffoni. RESUMO Os produtos naturais são utilizados pela humanidade desde os tempos imemoriais, principalmente no alívio de dores e cura de doenças. A partir dos levantamentos etnofarmacológicos, as plantas medicinais começaram a ter respaldo científico influenciando a propagação do conhecimento químico. O surgimento de equipamentos e técnicas analíticas complexas proporcionou uma investigação metabólica completa dedicada à busca de alvos moleculares e de compostos biologicamente ativos. Neste sentido, este trabalho tem como alvo de estudo os fungos Alternaria sp. e Collectotrichum sp. isolados como organismos endofíticos das folhas e raízes de Tagetes patula, pertencente ao bioma Cerrado. Estas espécies de microrganismos produzem metabólitos de interesse farmacológico e também apresentam muitos estudos químicos. Desta forma, a partir de um estudo bioguiado foi utilizada a abordagem OSMAC (One Strain Many Compounds) para a verificação da diversidade metabólica destes endófitos. Foram investigadas as atividades nematicida, antifúngicos, antibacteriana e citotóxica dos extratos destes microrganismos. Foram verificadas concentrações inibitórias mínimas (MIC) de 125 e 62,5 µg.mL-1 para os extratos dos endófitos frente a Candida albicans, e uma inibição de 92% e 99% frente às células HCT-116, referente à Collectotrichum sp. e Alternaria sp., respectivamente. Para o co-cultivo destes microrganimos foi constatado forte atividade antifúngica com MIC’s entre 15,6 a 31,25 µg.mL-1 frente aos patógenos dos gêneros Tricophyton e Cryptococcus e atividade anticâncer com inibição celular superior a 98%. Neste sentido, foram utilizadas ferramentas do estado da arte como cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (GC/MS), cromatografia líquida de alta eficiência acoplada ao detector de arranjo de diodos (HPLC-DAD), cromatografia líquida de alta performance acoplada ao detector de tempo de vôo. (UPLC-qTOF-MS) e ressonância magnética nuclear (RMN). Em posse destes dados, foi empregada a análise na Plataforma Científica da Waters (UNIFI), e, foram anotados 35 metabólitos. Através do fracionamento utilizando a cromatografia líquida de alta eficiência de média pressão (MPLC-DAD) juntamente com o auxílio do Dionex-DAD, do UPLC/qTof-MS e dos experimentos de RMN foi proposta uma estrutura denominada 1,2,3,4-tetrahidro-5-hidróxinaftaleno-1-carbaldeído. Esta substância ainda não havia sido relatada em um fungo endofítico ou em plantas, e não existem estudos a respeito da sua biossíntese. Desta forma, pode-se dizer que as técnicas analíticas utilizadas neste estudo bioguiado foram essenciais para a determinação estrutural da estrutura proposta, bem como na identificação dos metabólitos secundários produzidos pelos endófitos. Palavras-chave: fungos endofíticos, cromatografia líquida de alta eficiência, Candida albicans, espectrometria de massas, antifúngicos. ABSTRACT Natural products have been used by mankind since morial times, and they are used not immemorial for diseases and curing diseases. From the surveys, medicinal plants began to influence research and chemical knowledge. The study of molecular equipment and specific molecular analysis of comprehensive research of fully integrated molecular equipment and molecular research. In this sense, this work aims to study the fungi Alternaria sp. and Collectotrichum sp. isolated as endophytes from the leaves and roots of Tagetes patula, belonging to the Cerrado biome. Species of microscopic microorganisms are also the metabolites of chemical interest and present many chemical studies. Thus, a bioguided study used the OSMAC (One Strain Many Compounds) approach to verify the metabolic diversity (endophytes). The nematicidal, antifungals, antibacterial and cytotoxic activities of the extracts were investigated. Minimum inhibirory concentrations (MIC) of 125 and 62,5 µg.mL-1 were verified for the endophyte extracts against Candida albicans, and a inhibition of 92% and 99% against HCT-116 cells, referring to Collectotrichum sp. and Alternaria sp., respectively. For the co-cultivation of these microrganisms, Strong antifungal activity was found with MIC’s range 15,6 and 31,25 µg.mL-1 against pathogens Tricophyton and Cryptococcus genera and anticâncer activity with cell growth greater than 98%. In this sense, use state-of-the-art tools such as gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC/MS), high performance liquid chromatography coupled to a diode array detector (HPLC-DAD), high performance liquid chromatography coupled to the detector of flight time. (UPLC/Qtof-MS) and nuclear magnetic resonance (NMR). In possession of these data, analysis was performed on the Waters Scientific Platform (UNIFI), and 35 metabolites were recorded. Through the fractionation using in pressure media high performance liquid chromatography (MPLC-DAD) and other techniques such as Dionex-DAD, UPLC/qTof-MS and NMR experiments was proposed a structure named 1,2,3,4-tetrahydro-5-hydroxinaphtalene-1-carbaldehyde. This substance had not been reported in na endophytic fungus or in plants, and there are no studies about its biosynthesis. Thus, it can be said that the analytical techniques used in this bioguided study were essential for the structural determination of the proposed structure, as well as the identifcation of secondary metabolites produced by endophytes. Keywords: endophytic fungi, high performance liquid chromatography, Candida albicans, mass spectrometry, antifungals. LISTA DE ABREVIATURAS RMN Ressonância Magnética Nuclear UPLC/qTOF-MS Cromatografia líquida de ultra eficiência com detector de tempo de vôo acoplado ao espectrômetro de massas GC/MS Cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas HPLC-DAD Cromatografia líquida de alta eficiência acoplada ao detector de arranjo de diodos MPLC-DAD Cromatografia líquida de alta eficiência e média pressão acoplada ao detector de arranjo de diodos OSAAC One Many Strain Compound GMD Golm Metabolome Database ESI Ionização por eletrospray MSE Energia de colisão no modo MS BDA Batata Dextrose Ágar UV/VIS Espectro da região Ultra violeta e do Visível CL50 Concentração letal para inibir 50% do crescimento do patógeno IS Índice de seletividade IC50 Índice citotóxico para inibir 50% da viabilidade celular ITZ Itraconazol FLZ Fluconazol CLSI Chemical Laboratory Standards Institute MH Mueller Hinton DMSO Dimetilsulfóxido DMEM Dulbecco’s Modified Eagle Medium MTT Tetrazólio de metil tiazol FBS Soro fetal bovino NIST Nacional Institute Standards and Technology MIC Concentração inibitória mínima SEM CoA AADC FAZ FAR P ATA FMO ICS HS MD FR SD GLOX FAL TD TO R AAT AT FH LO HL OR β-CAASe 9M 13M CCM 9CZ Desvio Padrão Coenzima A Aminoácido carboxilase aromática Fenil acetato sintase Fenil acetaldeido redutase Fosfato Amino Transferase Aromática Monooxigenase flavina Isocorismato sintase Hidroxilase salicílica Malato desidrogenase Fumarato redutase Succinato desidrogenase Glioxima oxidase Fenilananina amônia sintase Tirosina descarboxilase Tirosina oxidase Redutase Ácido aminotransferase Amino transferase Floretina hidrolase Lipooxigenase Hidroperóxido liase Oxirredutase β-ceto acil acil sintase Collectotrichum sp. cultivado em malte Alternaria sp. cultivado em malte Co-cultivo em malte Collectotrichum sp. em Czapek 13CZ CCCZ 9A 13A CCA RM AE H/I (6:4) Alternaria sp. em Czapek Co-cultivo em Czapek Collectotrichum sp. em arroz parbolizado Alternaria sp. em arroz parbolizado Co-cultivo em arroz parbolizado Microrganismo isolado da raiz e cultivado em malte Extração com Acetato de etila Extração com Hexano/Isopropanol (6:4) LISTA DE FIGURAS Figura 1. Estrutura da penicilina................................................................................................26 Figura 2. Estruturas de metabólitos secundários de isolados de fungos endofíticos...................27 Figura 3. Foto da espécie Tagetes patula. .................................................................................32 Figura 4. Estrutura da Tagetona A e Tagetona B.......................................................................33 Figura 5. Foto de trás e da frente da placa de Petri com Collectotrichum sp. .............................35 Figura 6. Foto de trás e da frente da placa de Petri com Alternaria sp. .......................................36 Figura 7. Obtenção dos dados e desenvolvimento da metodologia no UNIFI..........................40 Figura 8. Parte da planta selada com vela. .................................................................................43 Figura 9. Imersão em NaClO 1% e etanol. ................................................................................44 Figura 10. Imersão nas águas de lavagem.................................................................................44 Figura 11. Parte de interesse da planta cortada em placa de Petri. .............................................44 Figura 12. Parte de interesse da planta disposta em placa de Petri. ...........................................45 Figura 13. Crescimento dos endófitos em placa de Petri. ..........................................................45 Figura 14. Repique dos endófitos. ............................................................................................45 Figura 15. Estrias realizadas nos endófitos. ..............................................................................46 Figura 16. Foto da parte de baixo e de cima da placa de petri com as linhagens puras dos endófitos das folhas (10) e da raiz (1) de Tagetes patula. ..........................................................59 Figura 17. Teste de viabilidade celular com células HepG2. .....................................................63 Figura 18. Ensaio de viabilidade frente as células HCT-116. ....................................................65 Figura 19. Cromatograma do meio líquido de malte sem o inóculo de microrganismos..........66 Figura 20. Estrutura química do maltol. ...................................................................................66 Figura 21. Espectro de massas do maltol...................................................................................67 Figura 22. Fragmentações propostas para o maltol....................................................................67 Figura 23. Cromatograma do endófito Alternaria sp. em meio líquido de malte......................68 Figura 24. Estruturas dos metabólitos de Alternaria sp. no meio líquido de malte.....................69 Figura 25. Espectro de massas do 2-pentanol. ..........................................................................69 Figura 26. Fragmentações propostas para o 2-pentanol. ...........................................................70 Figura 27. Biossíntese do 2-pentanol. .......................................................................................71 Figura 28. Espectro de massas do álcool feniletílico. ................................................................71 Figura 29. Fragmentações propostas para álcool 2-feniletilico. ................................................72 Figura 30. Biossíntese do álcool 2-feniletilico...........................................................................73 Figura 31. Espectro de massas do D-galactose-2,3,4,5,6-pentaquis(ol). ...................................73 Figura 32. Fragmentações propostas para a D-galactose...........................................................73 Figura 33. Espectro de massas da octadecenamida. ..................................................................74 Figura 34. Propostas de fragmentação da octadecenamida........................................................74 Figura 35. Biossíntese da octadecenamida................................................................................75 Figura 36. Cromatograma do endófito Collectotrichum sp. cultivado no meio líquido de malte..........................................................................................................................................76 Figura 37. Estruturas dos metabólitos produzidos pelo fungo Collectotrichum sp. no meio de malte..........................................................................................................................................77 Figura 38. Espectro de massas do ácido lático..........................................................................78 Figura 39. Propostas de fragmentação do ácido lático. .............................................................78 Figura 40. Biossíntese do ácido lático........................................................................................79 Figura 41. Espectro de massas do glicerol.................................................................................79 Figura 42. Fragmentações propostas para o glicerol..................................................................80 Figura 43. Biossíntese do glicerol..............................................................................................81 Figura 44. Espectro de massas do ácido fenilacético..................................................................81 Figura 45. Fragmentações propostas para o ácido fenilacético.................................................82 Figura 46. Biossíntese do ácido fenilacético..............................................................................83 Figura 47. Espectro de massas do catecol..................................................................................83 Figura 48. Fragmentações propostas do catecol.........................................................................83 Figura 49. Biossíntese do catecol...............................................................................................84 Figura 50. Espectro de massas do ácido butanodióico..............................................................84 Figura 51. Fragmentações propostas para o ácido butanodióico................................................85 Figura 52. Biossíntese do ácido butanodióico...........................................................................86 Figura 53. Espectro de massas do ácido glicérico......................................................................86 Figura 54. Fragmentações propostas do ácido glicérico.............................................................86 Figura 55. Biossíntese do ácido glicérico...................................................................................87 Figura 56. Espectro de massas do ácido benzopropanóico.........................................................88 Figura 57. Fragmentações propostas para o ácido benzopropanóico.........................................88 Figura 58. Biossíntese do ácido benzopropanóico.....................................................................89 Figura 59. Espectro de massas do ácido 3,4-hidróxibutanóico...................................................90 Figura 60. Propostas de fragmentação para o ácido 3,4-hidróxibutanóico.................................90 Figura 61. Biossíntese do ácido 3,4-hidróxibutanóico...............................................................91 Figura 62. Espectro de massas do tirosol...................................................................................91 Figura 63. Propostas de fragmentação para o tirosol..................................................................92 Figura 64. Biossíntese do tirosol................................................................................................93 Figura 65. Espectro de massas do ácido 3-fenil lático................................................................93 Figura 66. Propostas de fragmentação ácido 3-fenil lático.........................................................94 Figura 67. Biossíntese do ácido 3-fenil lático............................................................................95 Figura 68. Espectro de massas do ácido 4-hidróxi benzenoacético............................................95 Figura 69. Propostas de fragmentação ácido 4-hidróxi benzenoacético.....................................96 Figura 70. Biossíntese do ácido 4-hidróxi benzenoacético........................................................97 Figura 71. Espectro de massa do ácido florético........................................................................97 Figura 72. Propostas de fragmentação para o ácido florético...................................................98 Figura 73. Biossíntese do ácido florético..................................................................................99 Figura 74. Espectro de massas do ácido azeláico.....................................................................100 Figura 75. Fragmentações propostas para o ácido azeláico......................................................100 Figura 76. Biossíntese do ácido azeláico..................................................................................101 Figura 77. Espectro de massas do 3- benzilhexapirrol-1,2-pirazina-1,4-diona........................102 Figura 78. Fragmentações propostas para o 3- benzilhexapirrol-1,2-pirazina-1,4-diona.........102 Figura 79. Biossíntese do 3- benzilhexapirrol-1,2-pirazina-1,4-diona.....................................102 Figura 80. Cromatograma do co-cultivo dos microrganismos no meio líquido de malte.........103 Figura 81. Estruturas químicas do endófito Alternaria sp........................................................105 Figura 82. Fragmentações propostas para o 3-3metil-3-epiradicinol.......................................106 Figura 83. Fragmentações propostas para a 7-dehidrobrefeldina A.........................................107 Figura 84. Estruturas químicas do endófito Collectotrichum sp..............................................109 Figura 85. Fragmentações propostas para o altenueno.............................................................110 Figura 86. Fragmentações propostas para a coletofragarona A1..............................................111 Figura 87. Estruturas químicas do co-cultivo dos endófitos Collectotrichum sp. e Alternaria sp.............................................................................................................................................112 Figura 88. Fragmentações propostas para a altenina................................................................113 Figura 89. Cromatograma do endófito Collectotrichum sp. utilizando a fase móvel ACN.H2O (5-70%)/55min (1ml.min-1) ....................................................................................................113 Figura 90. Cromatograma do endófito Alternaria sp. utilizando a fase móvel ACN.H2O (5- 47%)/40min (1ml.min-1) .........................................................................................................114 Figura 91. Cromatograma do co-cultivos dos endófitos utilizando a fase móvel ACN.H2O (5- 100%)/45min (1ml.min-1) .......................................................................................................114 Figura 92. Fracionamento no MPLC-DAD do endófito Alternaria sp. cultivado no meio líquido de malte...................................................................................................................................115 Figura 93. Cromatograma da Fração 27 obtida no Dionex-DAD.............................................115 Figura 94. Espectro de massas da Fração 27............................................................................116 Figura 95. Estrutura proposta do 1,2,3,4-tetrahidro-5-hidróxinaftaleno-1- carbaldeído..............................................................................................................................116 Figura 96. Espectro de massas do 1,2,3,4-tetrahidro-5-hidróxinaftaleno-1-carbaldeído .................................................................................................................................................117 Figura 97. Fragmentações propostas para o 1,2,3,4-tetrahidro-5-hidróxinaftaleno-1- carbaldeído..............................................................................................................................118 Figura 98. Espectro de RMN de 1H (CD3OD, 600 MHz).......................................................120 Figura 99. Espectro de RMN de DEPTQ (CD3OD, 600 MHz)..............................................120 Figura 100. Espectro de RMN de HSQC (CD3OD, 600 MHz)................................................121 Figura 101. Espectro de RMN de HSQC (CD3OD, 600 MHz)...............................................122 Figura 102. Espectro de RMN de HMBC (CD3OD, 600 MHz)...............................................122 Figura 103. Correlação do espectro de HMBC........................................................................123 LISTA DE TABELAS Tabela 1. Exemplos de antibióticos de origem microbiana........................................................26 Tabela 2. Metabólitos isolados de fungos endofíticos e suas plantas hospedeiras .....................29 Tabela 3. Atividades biológicas dos fungos endofíticos isolados de plantas............................30 Tabela 4. Massas dos extratos obtidos após a extração com acetato de etila e hexano/isopropanol (6:4), e atividade frente a C. albicans........................................................................................60 Tabela 5. Bioatividades após a aplicação da abordagem OSMAC...........................................62 Tabela 6. Índices de seletividade calculados para os extratos dos microrganismos 9M, 13M e CCM..........................................................................................................................................63 Tabela 7. Testes de viabilidade frente a células HT-29..............................................................64 Tabela 8. Compostos voláteis identificados no endófito Alternaria sp......................................68 Tabela 9. Compostos voláteis identificados no endófito Collectotrichum sp............................76 Tabela 10. Compostos anotados para o endófito Alternaria sp. ESI +.....................................104 Tabela 11. Compostos anotados para o endófito Collectotrichum sp. ESI +............................108 Tabela 12. Compostos anotados para o co-cultivo dos endófitos Collectotrichum sp. e Alternaria sp. ESI +.................................................................................................................111 Tabela 13. Elucidação estrutural da substância proposta 1,2,3,4-tetrahidro-5-hidróxinaftaleno- 1-carbaldeído...........................................................................................................................119 LISTA DE ESQUEMAS Esquema 1. Esquema para a obtenção dos extratos dos fungos cultivados em pequena escala.........................................................................................................................................47 Esquema 2. Sequenciamento Sanger dos endófitos selecionados..............................................48 Esquema 3. Cultivo no meio de Arroz parbolizado....................................................................48 LISTA DE APÊNDICES Apêndice 1 - Levantamento bibliográfico (em inglês) dos compostos produzidos por Collectotrichum sp..................................................................................................................138 Apêndice 2 - Levantamento bibliográfico (em inglês) dos compostos produzidos por Alternaria sp.............................................................................................................................................142 SUMÁRIO 1.0 INTRODUÇÃO.................................................................................................................25 1.1 Produtos naturais de plantas e a importância dos microrganismos endofíticos............25 1.2 Fungos endofíticos.............................................................................................................28 1.3 Espécies Tagetes.................................................................................................................32 1.4 Tagetes patula....................................................................................................................33 1.5 Espécies de fungos endofíticos estudados: Alternaria sp. e Collectotrichum sp.............34 1.6 Utilização de ferramentas do estado da arte na caracterização de metabólitos secundários..............................................................................................................................38 2.0 OBJETIVO........................................................................................................................42 2.1 Objetivos gerais..................................................................................................................42 2.2 Objetivos específicos..........................................................................................................42 3.0 Procedimento experimental..............................................................................................43 3.1 Seleção e coleta da espécie vegetal.....................................................................................43 3.2 Obtenção e cultivo do endófito..........................................................................................43 3.3 Cultivo dos fungos em escala analítica no meio líquido de malte...................................46 3.4 Identificação dos fungos endofíticos enviados ao Sequencimento Sanger.....................49 3.4.1 Extração do DNA............................................................................................................49 3.4.2 Amplificação do DNA.....................................................................................................49 3.4.3 Reações de Sequenciamento..........................................................................................50 3.4.4 Análise dos resultados....................................................................................................50 3.5 Ensaio nematicida/nematostático.....................................................................................50 3.5.1 Multiplicação e extração de Meloidogyne incognita.....................................................50 3.5.2 Ensaio de mortalidade de J2..........................................................................................51 3.6 Avaliação da atividade larvicida.......................................................................................51 3.7 Cepas e condições de cultivo para o gênero Candida.......................................................52 3.7.1 Ensaio de susceptibilidade para as leveduras...............................................................52 3.7.2 Ensaio de susceptibilidade para os fungos filamentosos..............................................53 3.8 Atividade citotóxica frente as células HepG2, HT-29 e HCT-116........................54 3.9 Atividade antibacteriana frente a Enterobcater ATCC 29004 e Citrobacter freundii.....................................................................................................................................55 3.10 Estudos químicos.............................................................................................................56 3.10.1 Análise por Cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG- EM)...........................................................................................................................................56 3.10.2 Análise por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência acoplado ao detector de arranjo de diodos HPLC-DAD e MPLC-DAD......................................................................57 3.10.3 LC/MS-qTOF................................................................................................................57 3.10.4 Análise de Ressonância Magnética Nuclear...............................................................57 3.10.5 Análise de dados no UNIFI..........................................................................................57 4.0 Resultados e discussão.......................................................................................................59 4.1 Isolamento dos microrganismos e screening de atividades biológicas...........................59 4.2 Análise dos extratos por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (GC/MS)...................................................................................................................................65 4.2.1 Cromatograma do meio de cultivo de malte (branco).................................................66 4.2.2 Cromatograma do endófito Alternaria sp. no meio líquido de malte.........................67 4.2.3 Cromatograma do endófito Collectotrichum sp. no meio líquido de malte...............76 4.2.4 Cromatograma do co-cultivo dos microrganismos em meio de malte......................103 4.2.5 Plataforma Científica da Waters – UNIFI..................................................................104 4.2.6 Cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC-DAD e MPLC-DAD)...................104 5.0 Conclusões........................................................................................................................124 6.0 Referências Bibliográficas..............................................................................................125 25 1.0 INTRODUÇÃO 1.1 Produtos naturais de plantas e a importância dos microorganismos endofíticos Os produtos naturais têm sido utilizados pelos homens há muitos anos, e o alívio e a cura de determinadas doenças foram as primeiras propostas da utilização de produtos naturais na medicina. A história das civilizações ocidental e oriental são exemplos da utilização destes produtos naturais. O principal exemplo da utilização dos produtos naturais na cura de doenças, foi na medicina tradicional chinesa. Dessa forma, surge a importância da realização de um estudo científico aliado à descoberta de novos ativos químicos (VIEGAS JR. & BOLZANI, 2006). Guiada pela química, cada vez mais fomentada pela farmacologia, a pesquisa de medicamentos contribuiu muito para o progresso da medicina durante o século passado. A biologia molecular teve um impacto profundo na descoberta de novos medicamentos. A ciência genômica, aliada as ferramentas de bioinformática, permitiram determinar a base genética de doenças multifatoriais e definir mais precisamente os pontos de ataque adequados para o desenho de futuros medicamentos, aumentando assim o número de opções de tratamento. Este intenso avanço na pesquisa sobre moléculas bioativas estabeleceu uma relação entre a academia e as empresas farmacêuticas reforçando as mudanças na base institucional (DREWS, 2000). As doenças causadas por microrganismos patogênicos como vírus, bactérias e fungos afetam uma parcela significativa da população mundial, principalmente devido a questão socioeconômica nos países em desenvolvimento. Os expressivos avanços na química e biologia e a compreensão das vias bioquímicas e alvos moleculares permitiram a descoberta de inovações terapêuticas notáveis, proporcionando melhorias de vida significativa de muitas populações do mundo (GUIDO, ANDRICOPULO & OLIVA, 2010). No que diz respeito a descoberta de novas drogas com relação a complexidade, diversidade química e as propriedades biológicas, os produtos naturais desempenharam um papel importante e decisivo no desenvolvimento de novos medicamentos. Desta forma, foi possível introduzir novas técnicas de bioensaios, métodos de biotecnologia, estudos de fito- química bio-guiados e métodos de análise analítica de alto desempenho (VIEGAS JR. & BOLZANI, 2006). Dentre os produtos microbianos fabricados comercialmente, os antibióticos estão entre os mais importantes. Cerca de 7.000 antibióticos são conhecidos, sendo a penicilina (Figura 1) o primeiro metabólito descoberto para tratar infecções (AWAD et al., 2012). Este composto, 26 marcou a idade de ouro dos antibióticos. A partir deste foi possível investigar outras infestações parasitárias bem como agentes anticâncer (DEMAIN, 1999). Figura 1. Estrutura da penicilina N S O OH H N O HN O Fonte: Retirado de Barreiro, 2009. A ação seletiva exercida sobre bactérias patogênicas e fungos por metabólitos microbianos secundários proporcionou a origem de outros antibióticos como cefalosporinas, tetraciclinas, aminoglicosídeos, clorafenicol e macrolídeos, dentre outros (DEMAIN, 1999), como mostrado na Tabela 1. Tabela 1. Exemplos de antibióticos de origem microbiana Metabólito Produto comercial Microrganismo produtor Penicilina Penicilina G, Meticilina, Amoxilina Penicillium spp., Aspergillus spp. Cefalosporina Ceclor, Ceftin Emericellopsis spp., Streptomyces clavuligerus Eritromicina Erythrocin Saccharopolyspora erythraera Fosfomicina Monuril Streptomyces fradiae Ácido fusídico Fusidin Leo Fusidium griseum Daptomicina Cubicin Streptomyces roseosporus Adaptado de DEMAIN, 1999. 27 Muitas pesquisas apontam que organismos endofíticos são uma nova e potencial fonte de produtos naturais para a exploração na medicina moderna, na agricultura e na indústria. A triagem de compostos antimicrobianos de endófitos é uma maneira promissora de se superar a crescente ameaça de cepas resistentes. Estes metabólitos pertencem a diversas classes estruturais que incluem terpenoides, fenóis, quinonas, alcaloides, peptídeos e esteroides (YU et al., 2010). Os principais exemplos de metabólitos de interesse biotecnológico (Figura 2) incluem a penicilina, β-lactamas e as lovastatinas (BORUTA, 2017). Figura 2. Estruturas de metabólitos secundários de isolados de fungos endofíticos. O O OH NHO OO O OH O O O H O OH O Taxol O OOH O OH OH OH OH Altersolanol O N HNN NH N HN HN O NH O O Beauvericina OHOH O OH OHO OH OH Hiperina Fonte: Adaptado de Silva, 2014. 28 1.2 Fungos endofíticos Fungos endofíticos são considerados mutualistas de plantas e que vivem no interior de seus tecidos assintomaticamente. Eles recebem nutrição e proteção da planta hospedeira, enquanto a mesma pode se beneficiar de habilidades competitivas aprimoradas as quais incluem resistência a herbívoros, patógenos e outros tipos de stress abióticos. Estas evidências também indicam que os endófitos podem influenciar a dinâmica de populações como a diversidade da comunidade de plantas e as funções de um ecossistema (SAIKKONEN et al., 1998). As plantas e os fungos são fontes ricas de milhares de metabólitos secundários. As múltiplas possibilidades de codificação genética para a produção destes determinam o tipo de interação entre a planta e o endófito bem como a patogenicidade (PUSZTAHELIY, HOLB & PÓCSI, 2015) O número de endófitos isolados de uma espécie hospedeira é geralmente grande, porém poucas cepas são dominantes. Estes fungos produzem enzimas para a colonização dos tecidos vegetais e a quantidade de metabólitos produzida são significativamente afetadas por condições específicas do local (Tabela 2) (ZHAO et al., 2011). Estes endófitos podem produzir uma infinidade de substâncias que podem ser utilizadas na medicina moderna, agricultura e indústria. Novos antibióticos, antimicóticos, imunossupressores e compostos anticâncer foram encontrados após o isolamento, cultura, purificação e caracterização destes fungos. As perspectivas em potencial de se encontrar novas drogas que possam ser candidatas efetivas ao tratamento de novas doenças nos seres humanos, plantas e animais são promissoras (STROBEL, DAISY & CASTILLO, 2015). Um produto natural diterpenoide conhecido como Taxol® surgiu como uma droga no combate a múltiplas formas de câncer com ação e eficácia comprovada (HAO; PAN & ZHU,2013). Inicialmente, a única fonte deste composto era a casca de Taxus brevifolia, no entanto, o Taxol® é um metabólito formado de teixos de árvores diferentes e em pequenas quantidades. Todo o procedimento de isolamento desta substância foi um processo árduo e obteve-se um rendimento de 1kg de substância pura a partir de 10 toneladas de cascas de T. brevifolia. Isso significa que 3000 árvores deveriam ser cortadas para realizar-se tal feito. É de suma importância destacar que 1kg de Taxol® é suficiente somente para 500 pacientes e esta é uma das árvores que apresenta um dos crescimentos mais lentos do mundo (ZWAWIAK & ZAPRUTKO, 2014). A produção industrial atual do fármaco por semi-síntese com a extração de precursores de Taxol® dos teixos das árvores não são suficientes para atender a demanda do 29 mercado. Sendo assim, uma das alternativas utilizadas é a fermentação fúngica para a produção deste metabólito (HAO, PAN & ZHU,2013). Na literatura são descritos outros compostos como a lignana podofilotoxina, que é precursora de drogas anticâncer clinicamente úteis (EYEBERGER, DONDAPATI & PORTER, 2006). Os fungos são utilizados industrialmente para produzir medicamentos de alto valor agregado como imunossupressores, alcaloides, antibióticos e estatinas. A lovastatina e a compactina são estatinas naturais produzidas por espécies de Aspergillus e Penicillium, seguindo uma via de policetídeos. A lovastatina foi umas das primeiras drogas redutoras do colesterol e ainda é utilizada para a produção da sinvastatina. Esta última além de ter a mesma ação de sua precursora trata vários tipos de distúrbios como doenças degenerativas e câncer (SUBHAN, FARYAL & MACREADIE, 2017). As estatinas também demostraram seu potencial antifúngico frente a outras cepas filamentosas e isto indica seu potencial na aplicação na combinação com outras drogas no tratamento destas doenças. Essas combinações sinérgicas estabelecem uma base para uma nova terapia com segurança aplicável (GALGÓCZY et al., 2011). Tabela 2. Metabólitos isolados de fungos endofíticos e suas plantas hospedeiras. Fungo endofítico Planta hospedeira Metabólito secundário Acremonium sp. Huperzia serrata Huperzina A Alternaria sp. Catharanthus roseus Vinblastina Aspergillus fumigatus Davidia involucrata Flavonoides Fusarium oxysporum Catharanthus roseus Vincristina Metarhizium anisopliae Taxus chinensis Paclitaxel Rhizopus oryzae Iris germanica α-irona Fonte: Adaptado de ZHAO et al., 2011. A diversidade de espécies de fungos e a diversificação de aglomerados de genes biossintéticos ressaltam um potencial quase ilimitado de variação metabólica e um recurso inexplorado para a descoberta de novos produtos naturais. Grande parte do sucesso ecológico de fungos filamentosos se deve à sua capacidade de implantar seus metabólitos secundários de acordo com seu modo de vida penetrativo. Estes compostos exibem atividades biológicas que foram desenvolvidos em medicamentos e agroquímicos que salvam vidas (BILLS & GLOER, 2016). 30 O estudo das interações planta-endófito e endófito-endófito fornece informações sobre mutualismo e produção de metabólitos secundários que ajudam a planta hospedeira a resistir ao estresse biótico e abiótico. Estes microrganismos podem ser membros dos filos Ascomiceta, Basidiomiceta, Zigomiceta e Oomiceta (RAJAMANIKYAM et al., 2017). Os metabólitos secundários obtidos a partir destes organismos representam potenciais fontes de compostos bioativos, em função da marcante diversidade química, sendo sua atividade relacionada a mecanismos de adaptação e/ou defesa desenvolvidos pelo organismo produtor (PEREIRA et al., 2017). Grande parte das informações disponíveis na literatura dão enfoque a patologia e as interações com os hospedeiros destes fungos, com poucos estudos relacionados a aplicação em indústrias ou em processos de biotransformação, sendo organismos com bastante potencial, mas muito pouco explorado ainda (JAYAWARDENA et al., 2016). As propriedades antibióticas de extratos orgânicos obtidos de diferentes endófitos com a perspesctiva de encontrar microrganismos que são produtores de novos compostos bioativos foram avaliados nas últimas décadas, comprovando seu potencial para o desenvolvimento de protótipos que podem ser utilizados pela indústria farmacêutica (Tabela 3) (MARTINEZ- KLIMOVA, RODRÍGUEZ-PEÑA & SÁNCHEZ, 2017). Tabela 3. Atividades biológicas dos fungos endofíticos isolados de plantas. Espécie da planta Endófito Composto isolado produzido Atividade contra Referência Viguiera arenaria Diaporthe phaseolorum e Phomopsis sp Trypanosoma Cruzi e Leishmania tarentolae Guimarães et al., 2008. Vitex negundo Colletotrichum gloeosporioides S. aureus, B. subtillis, E. coli, P. aeruginosa Arivudainambi et al.,2011. 31 Aegiceras corniculatum, Avicennia alba, Avicennia officinalis Diaporthe sp., Hypoxylon sp., Pestalotiopsis sp., Phomopsis sp., e Xylaria sp. ATCC25923 MRSA-SK1, M. gypseum, C. neoformans, C. albicans e P. aeruginosa Buatong, Rukashaisirikul & Sakayroj, 2011. Buatong, Rukashaisirikul & Sakayroj, 2011. Aquilaria sinensis Fusarium equiseti, Phaeoacremonium rubrigenum, Fusarium avenaceum e Phaeoacremonium rubrigenum S. aureus, E. coli, B. subtilis, A. fumigatus Cui, Guo & Xiao 2011. Phleum pratense Epichloe typhina Epichlicin germinação de esporos de C. phlei Seto et al., 2007. Catunaregam tomentosa Curvularia geniculata Curvularídeo B C. albicans Chomcheon et al., 2010. Fonte: O autor. Dessa forma, estudos científicos recentes têm sido voltados para a bioprospecção de metabólitos secundários dos microrganismos com especial ênfase na pesquisa de agentes antimicrobianos naturais produzidos pelos fungos endofíticos (MARTINEZ-KLIMOVA, RODRÍGUEZ-PEÑA & SÁNCHEZ, 2017). Entre as aplicações biotecnológicas conhecidas, destacam-se a produção de herbicidas, para o controle de ervas daninhas, controle de insetos, produção e liberação de toxinas, síntese de moléculas orgânicas, processos de biotransformação e a produção de metabólitos secundários com propriedades farmacológicas (JAYAWARDENA et al., 2016). Conclusão 32 Neste sentido, este trabalho visa estudar os microrganismos endofíticos de Tagetes patula, bem como realizar sua identificação através do Sequenciamento de Sanger, prospecção metabólica frente as análises espectroscópicas e espectrométricas e ensaios in vitro para a verificação de suas bioatividades. 1.3 Espécies Tagetes O gênero Tagetes compreende cerca de 50 espécies de plantas herbáceas anuais e perenes. É encontrada no México e em outras partes de clima quente na América. Estas plantas podem atingir até 20 cm de altura (ISMAIL, 2017). As espécies Tagetes (Figura 3) são pertencentes a família Asteraceae são usadas em diferentes áreas como preparação de cosméticos, medicamentos e ornamentais. São encontradas em diferentes cores e fragrâncias, e, sendo que a mais comum delas é amarela. A luteína é um oxicarotenoide comum encontrado nas flores deste gênero. As folhas são relatadas por serem eficazes no combate as hemorroidas, problemas renais, dores musculares, úlceras e feridas. A flor é útil em febres, ataques epilépticos, adstringentes, sarna, queixas do fígado e estômago, e, doença nos olhos (PRIYANKA, SHALINI & NAVNEET, 2013). Figura 3. Foto da espécie Tagetes patula. Fonte: O autor. 33 Nas flores deste gênero já foram isolados dois diterpenoides com atividade nematicida comprovada conhecidos como Tagetona A e Tagetona B (Figura 4) (IBRAHIM & MOHAMED, 2017). Figura 4. Estrutura da Tagetona A e Tagetona B. O O O O O HO Fonte: IBRAHIM & MOHAMED, 2017. Estas espécies demonstram diferentes atividades farmacológicas como atividade fungicida (PÉREZ et al., 2011), antibacteriana, antimicrobiana, hepatoprotetora, inseticida, nematicida, cura de feriadas, analgésica, larvicida (PRIYANKA, SHALINI & NAVNEET, 2013), influenciando o estudo dos microrganismos endofíticos das folhas e raízes. Sendo assim, foi escolhida a espécie Tagetes patula para o presente estudo, uma vez que quando ela é plantada em co-cultura com outras plantas como cenoura ou tomate, suas raízes produzem metabólitos tóxicos derivados do α-tertienil que combate os nematoides Meloydogine e Pratylechus (BHATTACHARYYA, 2017). 1.4 Tagetes patula A espécie Tagetes patula é popularmaente conhecida como cravo-de-defunto. Esta espécie é conhecida por controlar a infestação de vermes do solo denominados nematoides (DIAS et al., 2022) que trazem prejuízos a várias culturas. Além disso, ela é classificada como uma planta ornamental e aromática que possui um aroma característico de cravo e chinchilho (LORENZI & MATOS, 2008). Diversas pesquisas relataram a utilização desta planta no manejo de fitopatógenos como nematoides, insetos, ácaros, bactérias, fungos e vírus (MARTOWO & ROHAMA, 1987; ABID & MAGBOOL, 1980; GOMMERS, 1981; ZAVALATAMEJIA & GOMES, 1995), onde foram verificados que os metabólitos secundários responsáveis por estas atividades são pertencentes as classes dos monoterpenos, sesquiterpenos, flavonoides e tiofenóis (ZYGLADO & GARCIA, 1990). 34 Apesar dos diversos efeitos conferidos a esta planta existem muitas lacunas relacionadas a ação biológica dos extratos produzidos pelos microrganismos endofíticos desta planta no manejo fitossanitário (Meloydogine incognita e Aedes aegypti) e antifúngico. Na literatura é relatado somente um trabalho de identificação e caracterização de micorrizas arbusculares de T. patula. pertencentes aos gêneros Glomus, Aucalospora, Sclerocystis, Gigaspora e Entrophospora (KUMAR, BHATTI & AGGARWAL, 2012). Além disso, não existem trabalhos relacionados a identificação, cultivo e co-cultivo de microrganismos endofíticos desta espécie. Desta forma, objetivou-se isolar e realizar uma prospecção metabólica dos extratos produzidos pelos fungos endofíticos de T. patula em diferentes meios de cultivo frente a um screening de atividades biológicas propostas, visando a busca de novos agentes terapêuticos. Neste trabalho, primeiramente foi verificada a atividade nematicida/nematostática no combate ao nematoide da espécie Meloydogine incognita afim de verificar se os metabólitos secundários produzidos pelos endófitos também eram responsáveis pela mortalidade destes vermes. Em seguida, foi investigada a atividade frente a Aedes aegypti, pois existem substâncias conhecidas como patuletina e patulitrina nos extratos das plantas que causam a mortalidade dessas pragas (KRZYANIAK et al., 2017). Em um estudo recente realizado por Garcia e colaboradores (2022), verificou a presença do metabólito ácido 3-nitropropiônico isolado do endófito Phomopsis sp. com efeito larvicida. Os microrganismos apresentam uma ampla variedade de compostos químicos e que podem ser usados para a prospecção de substâncias de interesse farmacológico. Desta forma, é necessário realizar a triagem microbiológica para se determinar a atividade de interesse. Neste sentido, foram avaliados o potencial antifúngico e citotóxico dos extratos dos microrganismos endofíticos Alternaria sp. e Collectotrichum sp., isolados das folhas de Tagetes patula, frente as cepas Candida, Cryptococcus e Trichophyton, bem como em células HeP-G2, HT-29 e HCT-116, respectivamente. 1.5 Espécies de fungos endofíticos estudados: Alternaria sp. e Collectotrichum sp. Um dos fungos endofíticos deste trabalho chamado Collectotrichum sp. (Figura 5) (Família: Glomerellaceae; Ordem: Glomerellales; Classe: Sordariomycetes; Divisão: Ascomycota) é um 35 importante fitopatógeno que causam doenças conhecidas como antracnoses que ocorrem em diversas espécies de plantas (MENEZES, 2006). Figura 5. Foto de trás e da frente da placa de Petri com Collectotrichum sp. Fonte: O autor. De acordo com Menezes e Hanlin (1996) o fungo Collectotrichum sp. possui fruitificações setosas, chamados de acérvulos que podem possuir a cor creme. Neste gênero são encontradas 11 espécies, sendo que o representante mais abundante desta espécie na natureza é o fungo Collectotrichum gloesporioides, que é conhecido como um fungo saprofítico e patogênico e causa sérios prejuízos à agricultura. As espécies hospedeiras destes microrganismos estão sujeitas a esta patologia em todas as fases do seu crescimento, podendo contaminar a semente e realizar a disseminação do fungo para outras áreas (MENEZES, 2006). No NuBBe (Núcleo de Bioensaios, Biossíntese e Ecofisiologia de Produtos Naturais) este fungo já foi estudado pelo grupo da Prof. Maysa Furlan e da Prof. Angela Araújo, e, foi constatada a produção de (-) cis-4-hidróxi-6-deóxiscitalona, (4R)-4,8-dihidróxi-α-tetralona e 2- feniletil 1H-indol-3-il-acetato que apresentaram atividade antifúngica frente a Cladosporium cladosporioides e Cladosporium sphaerospermum (INÁCIO et al., 2006; CHAPLA et al., 2014). Apesar deste fungo se apresentar como um fitopatógeno, já foram relatados metabólitos secundários como compostos nitrogenados, esteróis, terpenos, pironas, fenólicos e ácidos graxos com diversas bioatividades (KIM; SHIM, 2019). Como exemplo disso a pirona n-butil β-D-glicopiranosideo produzido por C. aotearoa apresentou baixa citotoxicidade in vitro frente a macrófagos de camundongo (RAW 264.7) (HSIAO et al., 2016). Em uma pesquisa desenvolvida por Choi et al. (2016), demonstrou a presença de outro metabólito de interesse farmacológico produzido pelos fungos do gênero Collectotrichum sp., 36 conhecido como taxadienos. Neste trabalho, das 12 espécies analisadas, 8 continham a estrutura única do esqueleto do paclitaxel sendo reconhecidos como acumuladores de taxol. No trabalho desenvolvido por Chapla e colaboradores (2014) no Instituto de Química da Unesp de Araraquara demonstrou que o endófito C. gloesporioides produziu, uracila, ciclo(S- Pro-S-Tir), ciclo(S-Pro-S-Val), ácido 2-(2-aminofenil) acético, 4-hidróxibenzamida, ácido 2- (2-hidróxifenil) acético e acetato de 2-feniletil-1H-indol-3-il que apresentou forte atividade antifúngica frente a C. cldosporioides e C. spherospermum quando comparado a nistatina. Na literatura existem muitos relatos dos malefícios que este fungo causa aos agricultores, porém esta carece de trabalhos que demonstram o potencial biológico desta espécie. Neste sentido, foi estudado o fungo Collectotrichum sp. no combate a outros microrganismos que causam infecções fúngicas, e, além desta também foi estudado o seu potencial efeito inibitório em células cancerígenas. Outro fungo que também é foco de estudo do presente trabalho é o Alternaria sp. (Figura 6) (Família: Pleosporaceae; Ordem: Pleosporales; Classe: Dothideomycetes; Divisão: Ascomycota) é um importante fitopatógeno que causam doenças conhecidas como antracnoses que ocorrem em diversas espécies de plantas (MENEZES, 2006). Figura 6. Foto de trás e da frente da placa de Petri com Alternaria sp. Fonte: O autor. Este microrganismo endofítico foi classificado como anafórmico e se apresenta na coloração palha ou clara, sendo que a cor dos conídeos se difere da cor do micélio (TOFOLI, DOMINGUES & FERRARI, 2015). Alternaria sp. é um fitopatógeno que infecta culturas como tomate, batata, cenoura, cebola e alho e causa a mancha púrpura, círculos concêntricos e a pinta preta, e, podem sobreviver em equipamentos de manejo agrícola e em estacas de madeira por até um ano em condições de baixa umidade (TOFOLI, DOMINGUES & FERRARI, 2015). Este ser vivo pode ser frequentemente isolado de plantas tanto como endófito, tanto quanto patógeno (DEMERS, 2022). 37 Para proteger as plantações algumas ações podem de controle podem ser tomadas como a escolha da área, época de plantio, utilização de sementes tratadas com fungicidas e rotação de culturas (PEREIRA, CARVALHO & PINHEIRO, 2013). Neste sentido, estes dados influenciaram o interesse para o estudo deste microrganismo endofítico na busca de novos agentes terapêuticos bioativos. Na espécie Alternaria atrans foi constatada a produção de um derivado de ácido fusárico conhecido como atransfusarina e de (3R,6R)-3-benzil-6-isopropil-4-metilmorfolina-2,5 diona, os quais apresentaram atividade antifúngica frente aos patógenos Alternaria solani, Collectotrichum gloesporioides, Phyricularia grisea e Botrytis cinerea (YANG et al., 2019). Em um estudo bioguiado realizado por Gu (2009) na espécie Alternaria brassicola foi identificado um composto conhecido como herbarina que apresentou potencial antimicrobiano contra B. subtilis, E. coli, P. fluorescens e antifúngica em C. albicans. Neste trabalho ainda foi identificado um marcador químico deste gênero denominado alternariol que demonstrou ação inibitória frente a xantina oxidase impedindo a formação de radicais livres na formação do ácido úrico. Visando a produção de novos metabólitos no endófito Alternaria sp. foi empregada a abordagem OSMAC (One Strain Many Compound) (ORFALI, EBRAHIM & EL-SHAFAE, 2017). Esta técnica consiste na alteração sistemática dos parâmetros de cultivo estimulando a diversidade química de uma ou mais cepas (PARANAGAMA, WIJERATNE & GUNATILAKA, 2007). Esta metodologia pode ativar ou silenciar vias metabólicas devido a utilização de parâmetros como agitação, temperatura, pH, adição de inibidores de enzima na intenção de produzir novos compostos (ROMANO et al., 2018). Neste sentido, o fungo Alternaria sp. produziu um composto inédito conhecido como ácido 7-metóxiftalídeo-3-acético quando submetido a dois diferentes cultivos, um em meio sólido de arroz e outro em meio líquido de malte. Além deste, foram produzidos outros 20 policetídeos denominados alternariol, alternariol-5-O-metil éter, altenusina, ácido tenuazônico, stemfitriol altertoxina II, altenueno, 4’-epialtenueno, ácido isoocracinico, talaroflavona, ácido altérico, alterlactona, 2,5-dimetil-7-hidroxicromona, altecromona B, ácido ferúlico, cítreoisocumarinol, 6-metilcítreoisocumarina, cítreoisocumarina, ortosporina, diaportinol. Estes metabólitos exibiram atividade anticâncer frente a células de linfoma de camundongo in vitro (ORFALI, EBRAHIM & EL-SHAFAE, 2017). Em outro trabalho realizado por Sempere e Santamarina (2010), foi estudada a interação entre os endófitos Alternaria alternata e Pennicilium oxalicum sob diferentes condições de 38 temperatura, stress hídrico e meio de cultivo. Foi possível observar uma interação antagônica por contato entre estes microorganismos provavelmente devido a produção de agentes de controle biológico tóxicos. Sendo assim, no presente trabalho foi utilizada a técnica OSMAC variando os meios de cultivo de malte, arroz parbolizado e Czapeck, de forma estática sob a presença de luz e temperatura controlada de 25°C. Também foi investigada a produção metabólica destes microorganismos isolados e em co-cultivo, bem como a interação por contato entre Alternaria sp. e Collectotrichum sp. Será realizada um estudo bioguiado destes extratos fúngicos frente as atividades larvicida, citotóxica, antifúngica e antimicrobiana. Através destes resultados, serão utilizadas as técnicas espectrométricas de espectroscópicas como GC/MS (Cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas) e LC/MS (Cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas) simultaneamente com o uso do UNIFI (Sistema de informação científica/Waters) que é uma ferramenta do estado da arte utilizada na anotação de metabólitos. 1.6 Utilização de ferramentas do estado da arte na caracterização de metabólitos secundários Os produtos naturais de fungos desempenham um papel importante na terapia e na descoberta de novos medicamentos (HUFENDNDIEK et al., 2016). Metabólitos secundários de cepas fúngicas podem ser rastreados através de duas abordagens diferentes: estudo bioguiado utilizando bioensaios para a confirmação de atividades biológicas e abordagens baseadas em desreplicação usando cromatografia líquida com arranjo de diodos e detecção por espectrometria de massas de alta resolução (KILDGAARD et al., 2017). A desreplicação é uma etapa essencial na descoberta de produtos naturais para evitar o reisolamento e a recaracterização de compostos bioativos conhecidos. É especialmente importante a triagem de bioatividades onde o alvo microbiológico muitas vezes é não seletivo havendo uma grande chance de se redescobrir compostos citotóxicos, anticancerígenos (EL- ELIMAT et al., 2013) e antifúngicos (YANG, et al., 2019). Estes metabólitos podem ser identificados através da cromatografia líquida de alta performance com arranjo de diodos acoplado a espectrometria de massas (UPLC-PDA-MS) utilizando os modos de ionização positivo e negativo (EL-ELIMAT, et al., 2013), cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (GC/MS), e ressonância magnética nuclear uni (1D) e bidimensional (2D) (SHAABAN, SHAABAN & ABDEL-AZIZ, 2012). O uso destas 39 técnicas levou a descoberta de várias famílias de compostos bioativos com diferentes origens biossintéticas (KILDGAARD et al., 2017). A cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas é um dos métodos de rotina mais difundidos aplicados a triagem em larga escala e utilizados na descoberta de novos biomarcadores (HUMMEL, et al., 2010). . Estudos de perfis de GC/MS visando a identificação de compostos de misturas biológicas complexas dependem da comparação dos espectros de massas e dos tempos de retenção com bibliotecas de referência como o GMD (Golm Metabolome Database) que compreendem dados de substâncias de referência puras e de marcadores espectrais de metabólitos ainda não identificados (HUMMEL, et al., 2010). Além desta, existem outras bases de dados exclusivas para compostos voláteis como The Adams Library (Adams, 2007), Terpenoids Library (http://massfinder.com/wiki/Terpenoids_Library) (SKOGERSON et al., 2009). O acoplamento de espectrometria de massas com cromatografia líquida foi aprimorado na década de 1980 por Fenn com o desenvolvimento do eletrospray. Os fabricantes desenvolveram rapidamente instrumentos equipados com essa fonte de ionização que possuíam grande impacto na bioquímica de proteínas e peptídeos (FENN et al., 1989). A cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (LC/MS) é agora uma técnica de rotina com o desenvolvimento da ionização por eletrospray (ESI) que fornece uma interface simples e robusta. Ela pode ser aplicada a uma ampla gama de moléculas biológicas e uso de tandem MS e padrões internos de isótopos estáveis que permitem o desenvolvimento de ensaios altamente sensíveis e precisos. As velocidades de varredura rápidas permitem um alto grau de complexação e muitos compostos podem ser caracterizados em uma única corrida analítica (PITT, 2009). A espectrometria de massas de tempo de vôo quadrupolo (UPLC/qTOF-MS) ganhou atenção considerável na última década como uma técnica analítica que possui alta sensibilidade na detecção de metabólitos. Ela fornece soluções de triagem rápidas e abrangentes que estão ganhando popularidade nos ambientes laboratoriais (ALLEN & MCWHINNEY, 2019). Os princípios operacionais do TOF-MS envolvem a medição do tempo necessário para um analito viajar da fonte de íons para o detector através da aplicação de um campo elétrico que os acelera. Se todas as partículas possuem a mesma carga, as energias cinéticas serão idênticas e suas velocidades dependerão apenas de suas massas. À medida que os íons atravessam a região “livre de campo” entre a fonte de íons e o detector, eles se separam em http://massfinder.com/wiki/Terpenoids_Library 40 grupos ou pacotes gerando uma função m/z, ou seja, íons mais leves atingirão o detector primeiro (KANG, 2012). Outra metodologia que está sendo bastante empregada na detecção e anotação de metabólitos secundários é o UNIFI (Sistema de Informação Científica/Waters). Neste software é inserida uma biblioteca dos compostos produzidos pelos fungos endfíticos em formato de aquisição .mol (Figura 7), que fornecem espectros de fragmentação a partir dos dados obtidos da análise de cromatografia líquida de alta performance acoplada ao detector de espectrometria de massas de tempo de vôo quadrupolo (VIEIRA, CORTELO & CASTRO-GAMBOA, 2020). Figura 7. Obtenção dos dados e desenvolvimento da metodologia no UNIFI. Fonte: O autor. O sistema de informação UNIFI pode calcular a composição elementar dos compostos presentes em uma amostra complexa fornecendo sugestões sobre uma possível fórmula molecular. O fluxo de trabalho começa com uma análise untarget, ou seja, uma análise de dados independente denominada MSE, onde “E” representa a energia de colisão (CABOVSKA, 2020). Esta técnica fornece duas funções de varredura em uma única corrida cromatográfica, onde a primeira aquisição de dados MS utiliza uma energia de colisão baixa e coleta informações dos íons precursores na amostra. Em uma segunda varredura é utilizada uma energia mais alta que a primeira que permite a coleta dos fragmentos em uma ampla faixa m/z (CABOVSKA, 2020). A integração da aquisição e processamento de dados juntamente com a biblioteca inserida no equipamento UPLC/qTOF-MS fornece um processo simples e eficiente para 41 facilitar a identificação de metabólitos em extratos de produtos naturais complexos (DENG et al., 2016). 42 2.0 OBJETIVOS 2.1 Objetivos gerais Este projeto teve como objetivo descrever o estudo químico e biológico dos fungos endofíticos isolados das raízes e folhas da espécie Tagetes patula e realizar a caracterização dos metabólitos secundários produzidas por estes seres, e avaliar suas bioatividade. 2.2 Objetivos específicos  Cultivar os fungos endofíticos isolados das raízes e folhas de Tagetes patula em meios de malte para obtenção de seus extratos;  Avaliar as atividades nematicida e nematostática, antifúngica, larvicida, e citotóxica dos extratos obtidos através de bioensaios in vitro;  Utilizar a abordagem OSMAC (One Strain Many Compound) através da realização do cultivo e do co-cultivo destes microrganismos em malte, Czapek e arroz parbolizado;  Testar os extratos dos cultivos e co-cultivos nas linhagens de Candida, Trycophyton e Cryptococcus;  Selecionar os extratos que apresentaram bioatividade significativa para a realização da atividade citotóxica frente a células hepáticas (Hep-G2), de cólon (HCT-116 e HT-29) e antibacteriana (Enterobacter e Citrobacter);  Obter perfis químicos por HPLC-DAD e GC/MSs;  Fracionar os extratos bioativos selecionados em MPLC-DAD;  Realizar isolamento, identificação e determinação estrutural das frações, através do RMN;  Realizar a anotação de substâncias no UNIFI (Plataforma Científica da Waters) dos extratos bioativos. 43 3.0 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 3.1 Seleção e coleta da espécie vegetal Em de abril de 2019 foram coletadas plantas jovens da espécie Tagetes patula no viveiro A Botânica Paisagismo (21º48’04’’S, 48º22’10’’W) em Araraquara-SP. Logo em seguida, acondicionou-se este material em caixas térmicas, onde foi transportado ao Instituto de Química - UNESP/Araraquara. O material coletado foi identificado pelo Prof. Dr. Jimi Nakajima em Uberlândia-MG, e, foi gerada uma exsicata de número HUFU 78381, a qual foi armazenada no Herbário Uberlandense. 3.2 Obtenção e cultivo do endófito Para a retirada dos fungos endofíticos foram selecionadas folhas e raízes jovens de Tagetes patula que foram seladas com parafina utilizando-se uma vela (Figura 8) para não permitir a entrada de outros microrganismos. Inicialmente foram preparadas placas de BDA (batata dextrose ágar) com o antibiótico sulfato de gentamicina (66,7 µg.mL-1). O antibiótico gentamicina foi colocado em contato para evitar o crescimento bacteriano. Outros materiais como béqueres, erlenmeyers e bisturi foram previamente autoclavados a fim de serem utilizados no respectivo experimento. Figura 8. Parte da planta selada com parafina. Fonte: O autor. Para a assepsia do material vegetal, em capela de fluxo laminar, foi feita uma solução de hipoclorito de sódio 1% (5 minutos), de álcool 70% (1 minuto) (Figura 9), e também duas águas de lavagem (5 minutos em cada) (Figura 10). 44 Figura 9. Imersão em NaClO 1% e etanol. Fonte: O autor. Figura 10. Imersão nas águas de lavagem Fonte: O autor. Com o auxílio de uma espátula e de um bisturi com lâmina estéril, foram feitos cortes na parte jovem da planta e colocadas nas placas de Petri (Figura 11). A segunda água de lavagem também foi inoculada em uma placa para realizar um controle desta análise. Uma folha jovem foi selecionada e realizou-se pequenos cortes que foram dispostos nas placas de petri (Figura 12). Figura 11. Parte de interesse da planta cortada em placa de Petri. Fonte: O autor. 45 Figura 12. Parte de interesse da planta disposta em placa de Petri. Fonte: O autor. Após 3 dias de crescimento fúngico (Figura 13) foi realizado o repique (Figura 14) dos mesmos com o objetivo de obter uma maior separação dos fungos que já estavam saindo da parte de interesse da planta. Figura 13. Crescimento dos endófitos em placa de Petri. Fonte: O autor. Figura 14. Repique dos endófitos. Fonte: O autor. Em seguida, foram feitas as estrias (Figura 15) das placas do repique, visando a separação dos mesmos para o isolamento das linhagens puras. 46 Figura 15. Estrias realizadas nos endófitos. Fonte: O autor. As linhagens puras foram isoladas em frascos de penicilina contendo água ultrapura e o fungo em PDA. Estes frascos foram lacrados, mantidos em temperatura ambiente e depositados na micoteca do NuBBE (Núcleo de Bioensaios, Biossíntese e Ecofisiologia de Produtos Naturais) localizada no Departamento de Bioquímica e Química Orgânica (DBQO), do IQ- UNESP. 3.3 Cultivo dos fungos em escala analítica no meio líquido de malte Inicialmente o fungo ao ser retirado do slant (local de preservação) é colocado em placa de petri para seu crescimento. Após 8 dias de crescimento, parte do micélio deste microrganismo serão inoculados em meio líquido de malte (KASVI) previamente autoclavado (121ºC por 20 minutos) com água ultrapura (Milipore). Este experimento foi realizado em 10 erlenmeyers de boca larga durante 28 dias em modo estático, a temperatura ambiente (25 ºC) na presença de luz. Após o período de incubação, o caldo foi separado do micélio por filtração a vácuo, e o filtrado foram submetido à partição líquido-líquido com acetato de etila (3x300 mL) (CHAPLA, BIASSETO, ARAÚJO, 2012). Além deste, o micélio fresco foi colocado em uma mistura de hexano/isopropanol (6:4) (O’BRIEN.; SENSKE, 1994). Feito isso, ambas as frações do caldo em acetato de etila e do micélio foram concentradas em rota evaporador, onde foram obtidos 11 extratos do caldo fúngico e 11 extratos dos micélios destes microrganismos, referentes às folhas e raízes, respectivamente (Esquema 1). 47 Esquema 1. Esquema para a obtenção dos extratos dos fungos cultivados em pequena escala. Fonte: O autor. Neste trabalho foram propostas algumas atividades biológicas visando realizar um estudo bioguiado para estes 22 extratos, sendo elas: atividade nematicida e nematostática (Meloidogyne incognita), antifúngica (Candida albicans) e larvicida (Aedes aegypti) realizadas em triplicata. A partir destes resultados, os extratos dos fungos endofíticos (denominados 9M e 13M), apresentaram bioatividade foram enviados ao Sequenciamento Sanger, e, então identificados (Esquema 2). Neste Esquema é possível verificar que apenas os fungos que foram identificados foram testados em outros meios de cultivo. Inicialmente os fungos 9M e 13M foram cultivados em escala ampliada com enfoque no isolamento de metabólitos através de HPLC-DAD e HPLC-MS. Posteriormente estes microrganismos foram cultivados isoladamente e em co- cultivo em pequena escala meio de arroz parbolizado e Czapek para a realização de uma comparação entre os meios sólido (rico em nutrientes), líquido (rico em nutrientes para o malte e pobre em nutrientes para o Czapek). 48 Esquema 2. Sequenciamento Sanger dos endófitos selecionados. Fonte: O autor. Após a identificação destes microrganismos foi utilizada a abordagem OSMAC (One Strain Many Compound), onde estes endófitos foram cultivados nos meios de arroz parbolizado (21 dias) (Esquema 3) e Czapek (28 dias), em modo estático, a temperatura ambiente na presença de luz. Para o meio líquido de Czapek altera-se apenas a concentração do meio de cultivo para 39 g/L, e, desta maneira segue-se igualmente no meio de malte, referente ao Esquema 1. Esquema 3. Cultivo no meio de Arroz parbolizado 49 Fonte: O autor Desta forma, estes extratos cultivados no meio de Czapek e arroz parbolizado foram testados frente a C. albicans para a verificação da bioatividade, e, a partir destes resultados foram feitas também outras atividades como antibacteriana (Enterobateer ATCC 29004 e Citrobacter freundii), citotóxica em hepatocarcinoma humano (Hep-G2), adenocarcinoma de cólon humana (HT-29) e antitumoral em células de adenocarcinoma de colon (HCT-116). Sendo assim, para os endófitos que foram previamente selecionados (9M, 13M, CCM e CCCZ) frente a estas atividades biológicas foram obtidos os perfis espectroscópicos e espectrométricos fazendo uso de técnicas cromatográficas acopladas conhecidas (CG/MS, HPLC-DAD, LC-MS/qTOF). As siglas utilizadas neste trabalho, como “CC” e “M”, referem- se a co-cultivo e malte, respectivamente. O termo “9M” está relacionado com o fungo 9 (Collectotrichum sp.) no meio de malte, e o termo “13M” ao fungo 13 no mesmo meio (Alternaria sp). Já os termos “CCM” e “CCCZ” são o co-cultivo no meio de malte e o co- cultivo no meio de Czapek. 3.4 Identificação dos fungos endofíticos enviados ao Sequencimento Sanger A identificação foi realizada através do sequenciamento Sanger de regiões específicas do DNA (ITS) do micro-organismo. Inicialmente foi feita a extração do material genético (DNA), seguida da amplificação com o auxílio de primers e do sequenciamento das amostras. 3.4.1 Extração do DNA O DNA da amostra foi extraído através do Kit ZR Fungal/Bacterial DNA MiniPrep™ (D6005) de acordo com protocolo do fabricante. O DNA extraído foi mantido à temperatura de -20ºC até o momento do uso. 3.4.2 Amplificação do DNA As reações de PCR foram feitas em um volume final de 20µL, contendo 10µL de GoTaq® Colorless Master Mix 2x (Promega, USL), 0.6μM de oligonucleotideo foward e 0.6μM de oligonucleotideo reverse, 40ng de DNA genômico e água ultrapura estéril suficiente para 20uL. Para a amplificação da região ITS foram utilizados os primers ITS4 e ITS5. O programa de amplificação consistiu na desnaturação da dupla hélice do DNA a 95ºC por 5 min (nesta etapa ocorre o rompimento das ligações de hidrogênio das bases nitrogenadas formando um molde que será combinado com o respectivo primer), seguida por 30 ciclos de desnaturação a 95ºC (neste processo ocorre a quebra da dupla hélice da fita de DNA que rompe as ligações de hidrogênio das bases nitrogenadas) por 30 segundos, anelamento a 56ºC por 40seg; extensão 50 a 72ºC por 1 min e uma extensão final a 72ºC por 5 min. As reações de amplificação foram conduzidas em termociclador Veriti™ Thermal Cycler (Applied Biosystems). 3.4.3 Reações de Sequenciamento As amostras de PCR foram avaliadas e gel de agarose 2% corados com UniSafe Dye, visualizado sob luz UV e após purificadas com Agencourt AMPure XP (Beckman Coulter, Inc.). A quantificação dos produtos purificados realizada por fluorescência em aparelho Qubit (ThermoFhischer), reação de sequenciamento BigDye® Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit (Apllied) e a reação de precipitação por Etanol/EDTA/Acetato de Sódio, seguida do sequenciamento automático por eletroforese capilar no equipamento ABI3730xl DNA Analyzer (Applied Biosystems). 3.4.4 - Análise dos resultados Após o sequenciamento (Esquema 2), foi realizado a análise dos cromatogramas através da técnica de eletroforese capilar utilizando os programas Chromas Lite e Geneious 4.8.3 para obtenção da sequência consenso. Após a edição, a sequência obtida foi utilizada na busca de sequências de referência similares depositadas no GenBank, através da ferramenta BLAST. 3.5 Ensaio nematicida/nematostático 3.5.1 Multiplicação e extração de Meloidogyne incognita Plantas de tomate (Solanum lycopersicum, L cv. Santa cruz), cultivadas em casa de vegetação, foram utilizadas como hospedeiro para multiplicação do inóculo de M. incognita, raça 3, em ambiente com fotoperíodo de 16 horas. Após 3 meses do primeiro inóculo, raízes de tomateiros infestadas com o nematoide foram lavadas em água corrente, cortadas em pequenos fragmentos de 2 a 3 cm e trituradas em liquidificador industrial com 60 mL de solução de hipoclorito de sódio (NaOCl) a 0,5%, durante 30 segundos. Após este período o material triturado foi transferido e aplicado no topo do sistema de peneiras de 48, 100 e 500 mesh, lavadas individualmente com água corrente durante 30 segundos e a suspensão de ovos retida na última peneira (500 mesh) foi coletada e submetida à técnica do funil de Baermann modificada (Coolen & D’Herde 1972; Hussey & Barker, 1973) para eclosão dos ovos. Este aparato foi mantido sob temperatura ambiente, mantendo o funil em contato com água destilada para coleta de juvenis pré-parasíticos de segundo estádio. Após 48 h, os J2 eclodidos foram contabilizados em uma lâmina de contagem (câmara de Peters) contendo 1 mL da suspensão, utilizando o microscópio ótico Zeiss Axiolab (Alemanha). 51 3.5.2 Ensaio de mortalidade de J2 Juvenis de segundo estádio foram coletados e colocados em placas de 24 poços KASVI®. Em média, 100 nematoides por 1 mL foram colocados em cada poço da placa. Os tratamentos foram conduzidos em testes aquosos para avaliar a eficácia dos extratos nas seguintes concentrações: 100, 50, 25 12,5, 6,25 e 3,125 µg.mL-1. Foi utilizada água destilada como controle negativo e uma solução de abamectina (1 mg.mL-1) como controle positivo. O volume final por poço foi de 1,5 mL, sendo que cada tratamento continha três repetições (distribuído por coluna). As placas de 24 poços foram acondicionadas em uma estufa a 28º C, no escuro. Após 24 h, a quantidade de J2 vivos e mortos foram contabilizadas por observação sob luz branca na lente objetiva 10x, utilizando um microscópio ótico Zeiss Axiolab (Alemanha). Para confirmar a morte dos nematoides devido a algum dos tratamentos, foi utilizada uma solução de 20 µl de hidróxido de sódio 1 M (NaOH), observando se os mesmos permaneciam imóveis e esticados, assim, confirmando sua morte. Cada contagem foi realizada em triplicata. Foram realizados os testes in vitro para a verificação da atividade nematicida/nematostática frente a Meloydogine incognita que foi realizado pela Dra. Maria Eugênia Lisei de Sá sob a supervisão da Dra. Fátima Grossi de Sá, no Laboratório de Interação Molecular Planta-Praga – Embrapa Cenargen/Brasília (DF). Neste experimento foi testada apenas a concentração mais alta, a de 100 µg.mL-1, em triplicata, para a verificação positiva ou negativa da respectiva atividade. As análises foram realizadas em água destilada e com DMSO 2% como controle negativo e Invermectina como controle positivo (RUPCIC et al., 2018). 3.6 Avaliação da atividade larvicida O teste larvicida frente a cepa Rockfeller (Aedes aegypti) para determinação da CL50 foram realizados no Laboratório de Farmacognosia da Universidade de Brasília (UNB), em Brasília (DF), sob a supervisão da Profa. Dra. Laila Salmen Espindola. Foram feitas soluções da concentração mais alta 100 µg.mL-1, em placas de 12 poços com 10 larvas de Aedes aegypti em cada poço, em um volume final de 2 mL. Também foram utilizadas como soluções controle DMSO 2% e Bt-HorusSC (larvicida natural). 52 3.7 Cepas e condições de cultivo para espécies do gênero Candida Para a prospecção a atividade antifúngica de todos os fracionamentos foi utilizada a cepa de Candida albicans SC 5314. Foi feita a avaliação à susceptibilidade em outros fungos de frações que apresentaram atividade < 125 µg/ml. Para os testes de susceptibilidade foram usadas cepas de C. parapsilosis ATCC 22019, C. krusei ATCC 6258, C. tropicalis ATCC 750 e Cryptococcus neoformans H99. Todas as espécies de ambos os gêneros foram subcultivadas em ágar Sabouraud Dextrose (BD Difco™) e incubadas a 35ºC por 24 e 48 horas respectivamente. Foram também utilizadas cepas de Trichophyton rubrum ATCC 28189 e T. mentagrophytes ATCC 11481, subcultivadas em ágar de extrato de malte [extrato de malte (Kasvi): 2%, peptona de tecido animal (Sigma-Aldrich): 2%, glicose (Synth): 2% e ágar (Kasvi): 2%], pH 5,7, incubado a 28 ° C por 7 dias ou até a esporulação (GARCIA et al., 2020, BILA et al., 2021). 3.7.1 Ensaio de susceptibilidade para as leveduras O ensaio de susceptibilidade das espécies de Candida e Cryptococcus foi feito de acordo com o documento M27-A3, proposto pelo Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI, 2008). As diluições dos fármacos utilizados no controle de qualidade do teste, bem como a preparação do inóculo, foram realizados como padronizado no documento, com algumas modificações, através da adição de resazurina (SILVA et al., 2013). As frações de extratos foram solubilizadas em DMSO numa concentração estoque de 30.000 µg.ml-1. As soluções trabalho das frações e dos fármacos controle foram diluídos assepticamente no meio RPMI 1640, com L-glutamina, sem bicarbonato e com vermelho de fenol como indicador de pH (Gibco®) e tamponado com MOPS - [ácido 3-(N-morfolina) propanossulfônico] (Sigma- Aldrich), pH=7. Foram realizados cálculos para que a concentração inicial na placa de microdiluição das fracões fosse de 1000 µg.ml-1. Em seguida, foram realizadas diluições seriadas até que a concentração final na placa fosse de 1,95 µg.ml-1. Para os fármacos itraconazol (ITZ) e fluconazol (FLZ), foram preparadas soluções-estoque considerando suas purezas. Em seguida, as soluções-trabalho foram preparadas através da diluição das soluções- estoque em meio RPMI-1640, nas proporções de 1:100 (ITZ) ou 1:10 (FLZ) e colocadas nas placas de 96 poços. FLZ e ITZ foram testados nos seguintes intervalos de concentração, respectivamente: 64 a 0,125 µg.ml-1 e 4 a 0,008 µg.ml-1. Para o preparo do inóculo, foram preparadas suspensões fúngicas por meio da adição das colônias em 5 mL de solução salina estéril a 0,85%. As suspensões foram agitadas em https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiVksPvqpHXAhUSlpAKHU_OAxcQFghFMAU&url=https%3A%2F%2Fwww.fishersci.com%2Fshop%2Fproducts%2Fbd-difco-dehydrated-culture-media-sabouraud-maltose-agar-sabouraud-maltose-agar-500g%2Fdf0110178&usg=AOvVaw1IkDWslXfgmzjYagdeLAaL 53 vórtex e os inóculos foram ajustados com a contagem das células leveduriformes no hematocitômetro, de modo a atingir uma concentração final entre 106 a 5 x 106 células .ml-1. Em seguida essas suspensões foram diluídas 1:50 em solução salina estéril e 1:20 em meio RPMI, de modo que a concentração final nas placas de microdiluição fossem entre 0.5 a 2,5 x 103 cels/mL. Cem microlitros das suspensões foram colocados em contato com os fármacos e as frações dos estratos nas placas de 96 poços, juntamente com seus respectivos controles e incubadas a 35ºC sem agitação, por 24 horas para as espécies do gênero de Candida e 48 horas para Cryptococcus neoformans. Após esse período, foram adicionados 30 µL de solução de resazurina a 0.02% e as placas foram novamente incubadas nas mesmas condições por 24 horas adicionais, totalizando 48 e 72 horas de incubação final. Foi realizada leitura visual, na qual a concentração inibitória mínima foi determinada pela menor concentração do fármaco ou composto que não houve mudança na cor original azul do reagente, indicando ausência de atividade metabólica. Os testes foram realizados em triplicata e em três experimentos independentes. 3.7.2 Ensaio de susceptibilidade para os fungos filamentosos Para o ensaio de susceptibilidade em espécies de dermatófitos (T. rubrum e T. mentagrophytes) foram conduzidos de acordo com o documento M38-A2, proposto pelo Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI, 2008). O inóculo foi preparado da mesma forma que a seção anterior, de modo a atingir uma concentração final entre 1 - 2,5 x 103 células/mL em meio RPMI. Após a padronização do inóculo, foram acrescentados 100 µL juntamente com 100 µL de diferentes diluições (soluções trabalho) das frações dos estratos, preparadas como descrito na secção anterior em placas de 96 poços. Foram feitos controle de esterilidade do meio e controle de crescimento do fungo sem tratamento. As placas foram a 35ºC a 150 rpm por 94 h. Após esse período, 30 µL de solução de resazurina 0.02% foram adicionados em cada placa e incubadas nas mesmas condições por 24 horas adicionais, totalizando 120 de incubação (CLSI, 2008; COSTA-ORLANDI et al., 2020, BILA et al., 2021). Todas a cepas são pertencentes à coleção do Laboratório de Micologia da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade Estadual Paulista de Araraquara, Estado de São Paulo, Brasil. Avaliou-se a atividade antifúngica por sensibilidade frente a Candida albicans sob a supervisão da Profª. Drª. Maria Jose S. M. Giannini e Ana Marisa F Almeida, do Núcleo de Proteômica – Laboratório de Micologia da Faculdade de Ciências Farmacêuticas - UNESP/Araraquara. 54 3.8 Atividade citotóxica frente as células HepG2, HT-29 e HCT-116 A linhagem de hepatocarcionoma HepG2 (ATCC HB 8065) foi obtida do banco de células do Rio de Janeiro e cultivadas em garrafas próprias com meio DMEM enriquecido com 10% de soro fetal bovino. As garrafas foram incubadas à 37 OC com 5% de CO2 até atingir a confluência celular. Posteriormente, as células foram retiradas com o auxílio de PBS+EDTA, centrifugadas e ressuspendidas no meio de cultura e contadas na câmara de Neubauer, de forma a obter uma concentração de 1 x 104 células por poço da placa de microdiluição. Duzentos microlitros das suspensões de células foram semeados em cada poço de uma placa de 96 poços, a qual foi incubada por 24 h à 37 ºC com 5% de CO2 para permitir a adesão celular, obtendo pelo menos 80% de confluência. Foi feita a diluição seriada dos compostos em tubos cônicos, o meio anterior dos poços foi retirado e adicionadas aos poços os compostos em concentrações que variaram de 1000 – 3,9 µg/mL. As células foram expostas aos compostos por 48 h e com 24 h adicionou-se 10 µL de resazurina 0,02% (Sigma). Após a incubação, a absorbância foi lida em leitor de microplacas (Biotek) em 570 e 600 nm e a concentração inibitória 50% (IC50) foi determinada (XIÃO et al., 2010). Esta análise também foi realizada no Laboratório de Micologia da Faculdade de Ciências Farmacêuticas - UNESP/Araraquara. Os extratos 9M, 13M e CCM foram avaliados quanto a capacidade de alterar a viabilidade de diferentes linhagens celulares, microscopicamente por alteração da morfologia celular e mensurada através do método colorimétrico MTT (tetrazolium3-[4,5-dimetiltiazol-2- il]-2,5-difeniltetrazolium brometo) (Sigma®). Neste trabalho, foi utilizada célula de adenocarcinoma de cólon humana (HT29, cultivadas a 37 °C em atmosfera umedecida e 5% de CO2. Para o crescimento e manutenção das células foi utilizado o DMEM (Dulbecco’s Modified Eagle Medium) (Sigma®) contendo penicilina (1,60 mg.mL-1), estreptomicina (0,40 mg.mL-1) e suplementado com 10% de soro fetal bovino (SBF). Neste ensaio, 100 µL de meio DMEM e células na concentração de 1,0x104 células/poço foram distribuídas em microplacas de 96 poços e incubadas a 37 °C durante 24 horas em estufa com atmosfera de 5% de CO2 e 95% de umidade. Após esse período, as células foram tratadas com soluções de diferentes concentrações (400,00 a 3,12 µg.mL-1) dos extratos e incubadas novamente em estufa por 48 horas. Os controles deste ensaio foram feitos adicionando apenas o meio de cultura nos poços (100% de células viáveis). As microplacas foram monitoradas por microscopia óptica diariamente. 55 Após as 48 horas, o meio foi removido e em cada poço foi adicionado 50 μL de solução de MTT (0,1 mg.mL-1). As placas foram novamente incubadas a 37 °C e atmosfera 5% de CO2 por 4 h. Posteriormente, a solução de MTT foi removida e adicionado 100 μL de dimetilsulfóxido (DMSO) em cada poço. As absorbâncias foram lidas em espectrofotômetro com comprimento de onda de 570 nm. A viabilidade celular foi calculada para cada concentração testada, conforme a seguinte equação: % células viáveis = média densidade óptica (células tratadas) x 100/média densidade óptica do controle (sem tratamento) Os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e as médias comparadas pelo teste de Tukey (P ≤ 0.05). Os testes foram realizados em triplicata. As células HCT-116 (adenocarcinoma do cólon) foram cultivadas em Roswell Park Memorial Institute (RPMI) médio (Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA, EUA). O foi suplementado com 10% de soro fetal bovino (FBS) (Thermo Fisher Scientific) e estreptomicina penicilina a 1% (Thermo Fisher Scientific). As células foram mantidas em uma incubadora (Panasonic, Osaka, Japão) com 5% de CO2 a 37°C. Para metiltiazol tetrazólio (MTT) (Thermo Fisher Scientific), as células foram semeadas em placas de 96 poços a uma densidade de 1 × 104 por poço com 200 μL de meio de cultura. Após 24 horas, as amostras foram testadas em diferentes concentrações, 5μg.mL-1 e 50μg.mL-1 para a triagem. Após o tratamento, o as placas foram incubadas por 72 horas. Dimetil sulfóxido (DMSO; 0,05%) (Sintetizador, Diadema, SP, Brasil) foi utilizado como controle negativo, e o composto antineoplásico doxorrubicina (0,00064–10 μM) (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EUA) foi usada como positiva ao controle. Três horas antes do término do experimento, os meios de cultura foram substituídos por meio fresco contendo solução de MTT (0,5 mg.mL-1). Ao final das 72 horas, o MTT A solução foi removida e o produto formazan foi solubilizado em 150 μL de DMSO. O a absorvância foi obtida a 540 nm. Os valores IC50 e seu intervalo de confiança de 95% foram calculados por regressão não linear sigmoidal usando o software GraphPad Prism 6. 3.9 Atividade antibacteriana frente a Enterobcater ATCC 29004 e Citrobacter freundii As cepas bacterianas Enterobacter ATCC 29004 e Citrobacter freundii ATCC 8090 foram utilizadas no teste de concentração inibitória mínima (CIM). Neste ensaio, foi empregada a metodologia padronizada de microdiluição em caldo, em microplacas de 96 cavidades (CLSI, 2012). Primeiramente, foi realizada uma diluição seriada dos extratos fúngicos 9M, 13M e 56 CCM, onde 100 µL do meio de cultura Mueller Hinton (MH; Himedia®) foram adicionados e 100 µL de amostra; desta solução, 100 µL foram retirados e homogeneizados com 100 µL de meio de cultura na cavidade seguinte, e assim sucessivamente, obtendo-se uma série de concentrações dos extratos (inicialmente a 5 mg.mL-1) diluída em razão 2 (2,50 mg.mL-1 na segunda cavidade e assim sucessivamente). Posteriormente, foram adicionados em cada poço 100 µL de suspensão bacteriana ajustada para concentração final de 106 UFC/mL. Como controle negativo foi utilizado o solvente dimetilsulfóxido (DMSO; Sigma-Aldrich®) 5% e como controle positivo foram adicionados 10 µL de cefoperazone (CEFAMIX; SWISSBRAS CHEMICAL LTDA). As microplacas foram mantidas em estufa de crescimento a 37 °C por 24 h. Após incubação, foram adicionados 20 µL de resazurina (Sigma-Aldrich®) (0,5 mg.mL-1). As microplacas foram incubadas por mais 2 horas. A determinação da CIM foi qualitativa e visual. Considera-se o valor do CIM, a concentraçã