Mineração genômica e prospecção de moléculas de Streptomyces spp. isolados de sedimentos de rios amazônicos

Souza, Rafael Pinto e; http://lattes.cnpq.br/8736531181048252

Dissertação

Mineração genômica e prospecção de moléculas de Streptomyces spp. isolados de sedimentos de rios amazônicos

A produção agrícola global tem sido impactada por uma ampla gama de doenças causadas por fitopatogênicos, responsáveis por 42% das perdas nas plantações e o uso de defensivos químicos ainda é o principal método utilizado na agricultura para o controle de doenças. Portanto, torna-se importante a busc...

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Autor principal:	Souza, Rafael Pinto e
Outros Autores:	http://lattes.cnpq.br/8736531181048252
Grau:	Dissertação
Idioma:	por
Publicado em:	Universidade Federal do Amazonas 2024
Assuntos:	Actinobacteria - Análise Pragas agrícolas - Controle biológico Bactérias fitopatogênicas CIENCIAS BIOLOGICAS CIENCIAS DA SAUDE CIENCIAS AGRARIAS Bioinformática Biomoléculas Biotecnologia Actinobactéria Metabólitos secundários
Acesso em linha:	https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/9999

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spelling	oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-99992024-02-16T05:03:40Z Mineração genômica e prospecção de moléculas de Streptomyces spp. isolados de sedimentos de rios amazônicos Genomic mining and prospecting of molecules from Streptomyces spp. isolated from sediments of Amazonian rivers. Souza, Rafael Pinto e Silva, Gilvan Ferreira da http://lattes.cnpq.br/8736531181048252 http://lattes.cnpq.br/1000535673605322 Andrade, Edmar Vaz de Gomes, Waldireny Rocha Actinobacteria - Análise Pragas agrícolas - Controle biológico Bactérias fitopatogênicas CIENCIAS BIOLOGICAS CIENCIAS DA SAUDE CIENCIAS AGRARIAS Bioinformática Biomoléculas Biotecnologia Actinobactéria Metabólitos secundários A produção agrícola global tem sido impactada por uma ampla gama de doenças causadas por fitopatogênicos, responsáveis por 42% das perdas nas plantações e o uso de defensivos químicos ainda é o principal método utilizado na agricultura para o controle de doenças. Portanto, torna-se importante a busca por alternativas como o controle biológico, que apresenta a vantagem de mínima ou nenhuma toxicidade residual e contaminação ambiental. Microrganismos produtores de moléculas antifúngicas, como, as bactérias do gênero Streptomyces, podem ser um recurso natural utilizado no controle biológico, bem como uma fonte de novas moléculas aplicadas à agricultura. A seleção de microrganismos com atividade antagônica contra fitopatógenos, aliada às análises in sílico de genomas completos por ferramentas de bioinformática tem facilitado a caracterização de potenciais biocontroladores e a prospecção de produtos naturais por meio da identificação dos genes envolvidos em vias metabólicas relacionadas ao metabolismo secundário, conhecidas como “biosynthetic gene clusters” (BGCs). Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar quatro isolados de Streptomyces quanto ao potencial antagonista contra patógenos de interesse agrícola, atividade citotóxica e realizar a prospecção de metabólitos secundários por meio de mineração genômica. A análise filogenômica dos isolados MPUR-31.3 e SOL 159 com base nos valores de dDDH revelou que ambos apresentam dDDH menor que 70% e representam novas espécies, já para os isolados MPUR-28.3 pertence a espécie Streptomyces glomeratus (dDDH 87,9 %) e MPUR-51.7 Streptomyces albidoflavus (dDDH 88,2 %). A atividade antagonista in vitro contra 13 fitopatógenos indicou que isolado MPUR-28.3 apresentou inibição contra todos os fitopatógenos, sendo a maior contra Colletotrichum guaranicola INPA 2939 (85,2 %). Já os isolados MPUR-31.3 e MPUR-51.7 inibiram 10 dos 13 fitopatógenos, com a maior inibição foi contra Rhizoctonia sp. INPA 2943 (90,2 %) e Colletotrichum scovillei INPA 2910 (65,9 %) respectivamente. Enquanto o SOL-159 inibiu apenas 5 fitopatógenos dos 13 avaliados, sendo a melhor inibição contra Colletotrichum guaranicola INPA 2939 (42 %). Os testes preliminares da atividade citotóxica dos extratos obtidos dos quatros isolados de Streptomyces contra as linhagens de células de carcinoma de cólon humano (HCT116) e carcinoma hepatocelular humano (HepG2) apresentam resultados abaixo de 75% não sendo considerados promissores. A mineração genômica identificou em S. limosus (MPUR-28.3) 39 BGCs e 45 BGCs em S. albidoflavus (MPUR-51.7), nas novas espécies foram identificados 55 BGCs na linhagem MPUR-31.3 e 24 BGCs em SOL-159. Com base nos BGCs foi possível predizer a biossíntese de diversas biomoléculas com amplas atividades, destacando-se as anticancerígenas, antifúngicas, antibacterianas, antioxidantes, as quais são de importância industrial, agrícola, ambiental, médica, veterinária e de alimentos. Global agricultural production has been impacted by a wide range of diseases caused by phytopathogens, responsible for 42% of losses in crops, and the use of chemical pesticides remains the primary method used in agriculture for disease control. Therefore, the search for alternatives such as biological control becomes important, which presents the advantage of minimal or no residual toxicity and environmental contamination. Microorganisms producing antifungal molecules, such as bacteria of the genus Streptomyces, can be a natural resource used in biological control, as well as a source of new molecules applied to agriculture. The selection of microorganisms with antagonistic activity against phytopathogens, combined with in silico analyses of complete genomes by bioinformatics tools, has facilitated the characterization of potential biocontrol agents and the prospecting of natural products through the identification of genes involved in secondary metabolism pathways, known as biosynthetic gene clusters (BGCs). In this context, the objective of this work was to evaluate four Streptomyces isolates for their potential antagonistic activity against agricultural pathogens, cytotoxic activity and to prospect secondary metabolites through genomic mining. Phylogenomic analysis of isolates MPUR-31.3 and SOL 159 based on dDDH values revealed that both have dDDH lower than 70% and represent new species, while isolates MPUR-28.3 belong to the species Streptomyces glomeratus (dDDH 87.9%) and MPUR-51.7 Streptomyces albidoflavus (dDDH 88.2%). The in vitro antagonistic activity against 13 phytopathogens indicated that isolate MPUR-28.3 inhibited all phytopathogens, with the highest inhibition against Colletotrichum guaranicola INPA 2939 (85.2%). Isolates MPUR-31.3 and MPUR-51.7 inhibited 10 out of 13 phytopathogens, with the highest inhibition against Rhizoctonia sp. INPA 2943 (90.2%) and Colletotrichum scovillei INPA 2910 (65.9%), respectively. While SOL-159 inhibited only 5 out of the 13 evaluated phytopathogens, with the best inhibition against Colletotrichum guaranicola INPA 2939 (42%). Preliminary tests of cytotoxic activity of extracts obtained from the four Streptomyces isolates against human colon carcinoma (HCT116) and human hepatocellular carcinoma (HepG2) cell lines showed results below 75%, not considered promising. Genomic mining identified 39 BGCs in S. limosus (MPUR-28.3) and 45 BGCs in S. albidoflavus (MPUR-51.7), while 55 BGCs were identified in the new species lineage MPUR-31.3 and 24 BGCs in SOL-159. Based on the BGCs, it was possible to predict the biosynthesis of several biomolecules with broad activities, highlighting anticancer, antifungal, antibacterial, antioxidant activities, which are of industrial, agricultural, environmental, medical, veterinary, and food importance. FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas 2024-02-15T21:46:48Z 2023-08-29 Dissertação SOUZA, Rafael Pinto e. Mineração genômica e prospecção de moléculas de Streptomyces spp. isolados de sedimentos de rios amazônicos. 2023. 130 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2023. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/9999 por Acesso Aberto https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Instituto de Ciências Biológicas Brasil UFAM Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia
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