https://repositorio.ufba.br/handle/ri/42736| Tipo: | Tese |
| Título: | Bioprospecção e biotransformação de substâncias bioativas: explorando o potencial biotecnológico de fungos filamentosos |
| Título(s) alternativo(s): | Bioprospecting and biotransformation of bioactive compounds: exploring the biotechnological potential of filamentous fungi |
| Autor(es): | Sousa, Valmore Henrique Pereira dos Santos |
| Primeiro Orientador: | Silva, Eliane de Oliveira |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Silva, Eliane de Oliveira |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Jesus, Paulo Roberto Ribeiro de |
| metadata.dc.contributor.referee3: | David, Jorge Maurício |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Rambo, Renata Biegelmeyer da Silva |
| metadata.dc.contributor.referee5: | Godoy, Ana Leonor Pardo Campos |
| Resumo: | A obtenção de compostos biologicamente ativos a partir do metabolismo de fungos tem sido amplamente reportada, mas o número de espécies fúngicas estudadas continua aquém do número estimado. Fungos do gênero Botrytis são largamente conhecidos por suas eficientes capacidades em produzir enfermidades em plantas de interesse agrícola e comercial. As espécies de Botrytis expressam comportamentos semelhantes diante dos vegetais que infectam, entretanto, B. deweyae apresenta características únicas dentro do gênero, podendo comportar-se como endofítico. Metabólitos especializados como o botridial (substância com propriedades fitotóxicas) ou seus derivados já foram isolados de B. cinerea, mas nenhum metabólito foi ainda caracterizado a partir de culturas de B. deweyae. Por estes motivos, o primeiro capítulo do presente trabalho consistiu no primeiro estudo sobre o metabolismo especializado desta espécie. A análise do extrato fermentativo resultou no isolamento e caracterização de sete substâncias derivadas do botridial. O interesse por fungos filamentosos não se restringe ao estudo do metabolismo especializado. O potencial para a produção e secreção de diversas enzimas colocam tais microrganismos como agentes catalíticos únicos que conduzem a modificações químicas seletivas. Em biotransformação, os fungos são empregados como catalisadores de reações incomuns, que dificilmente seriam obtidas por ela e geralmente levam a régio-, químio- e estereosseletividade, empregando condições ecologicamente corretas. Como forma de estudar o potencial biocatalítico de diferentes espécies de fungos filamentosos, o segundo capítulo deste trabalho selecionou dois substratos modelo para mapear as principais reações catalizadas pelas cepas pré- selecionadas. Os substratos empregados foram progesterona, um esteroide com cadeia carbônica pouco funcionalizada e hidroxicloroquina, fármaco com atividades anti-inflamatória e antiviral, que fez parte de certos ensaios clínicos contra Sars-CoV-2 durante a pandemia da COVID-19. Fungos endofíticos isolados das folhas de Handroanthus impetiginosus (ipê roxo) foram empregados na biotransformação da progesterona e cinco derivados foram anotados a partir das análises de seus dados de massas. O endófíto Talaromyces sp. H4 foi capaz de transformar o núcleo esteroidal da progesterona seletivamente em quatro produtos através da redução seletiva da ligação dupla C4-C5 e da oxidação da posição C-17. A melhor taxa de conversão da progesterona (>90%) foi alcançada com a linhagem endofítica Penicillium citrinum H7, que biotransformou o substrato exclusivamente em um único produto hidroxilado. Por fim, a biotransformação da hidroxicloroquina foi estudada empregando-se fungos filamentosos relatados como modelos microbianos para estudo do metabolismo in vitro de fármacos, capazes de mimetizar o metabolismo de mamíferos e fornecer metabólitos usados na avaliação da citotoxicidade. Cunninghamella echinulata var. elegans ATCC 8688a metabolizou a hidroxicloroquina em um metabólito principal identificado como 4-(1,2,3,4- tetrahidroquinolina-4-ilamino)pentan-1-ol, substância inédita na literatura. A transformação microbiana catalisou N-dealquilação, 7-cloro-eliminação e redução das duas ligações duplas conjugadas do sistema quinolina da hidroxicloroquina. Os perfis citotóxicos da hidroxicloroquina e de seu metabólito foram avaliados usando células CCD-1059Sk (fibroblastos humanos), mostrando que ambas as substâncias exibiram atividades citotóxicas em CCD-1059Sk, mas o metabólito obtido após a biotransformação foi significativamente mais tóxico. De forma geral, os resultados mostrados aqui destacam a eficiência e a versatilidade das aplicações de fungos na obtenção de substâncias de interesse em diferentes áreas, principalmente na bioprospecção e biotranformação. |
| Abstract: | Obtaining biologically active compounds from fungal metabolism has been widely reported, but the number of fungal species studied remains below the estimated number. Fungi of the genus Botrytis are widely known for their efficient ability to produce diseases in plants of agricultural and commercial interest. Botrytis species express similar behaviors towards the plants they infect, however, B. deweyae presents unique characteristics within the genus, being able to behave as an endophyte. Specialized metabolites such as botrydial (a substance with phytotoxic properties) or its derivatives have already been isolated from B. cinerea, but no metabolite has yet been characterized from B. deweyae cultures. For these reasons, the first chapter of the present work consisted of the first study on the specialized metabolism of this species. The analysis of the fermentative extract resulted in the isolation and characterization of seven substances derived from botrydial. The interest in filamentous fungi is not restricted to the study of specialized metabolism. The potential for the production and secretion of diverse enzymes places such microorganisms as unique catalytic agents that lead to selective chemical modifications. In biotransformation, fungi are used as catalysts for unusual reactions, which would be difficult to obtain and generally lead to regio-, chemo- and stereoselectivity, using ecologically correct conditions. As a way of studying the biocatalytic potential of different species of filamentous fungi, the second chapter of this work selected two model substrates to map the main reactions catalyzed by the pre-selected strains. The substrates used were progesterone, a steroid with a poorly functionalized carbon chain, and hydroxychloroquine, a drug with anti-inflammatory and antiviral activities, which was part of certain clinical trials against Sars-CoV-2 during the COVID-19 pandemic. Endophytic fungi isolated from the leaves of Handroanthus impetiginosus (purple ipê) were used in the biotransformation of progesterone and five derivatives were noted from the analysis of their mass data. The endophyte Talaromyces sp. H4 was able to transform the steroid nucleus of progesterone selectively into four products through selective reduction of the C4-C5 double bond and oxidation of the C-17 position. The best progesterone conversion rate (>90%) was achieved with the endophytic strain Penicillium citrinum H7, which biotransformed the substrate exclusively into a single hydroxylated product. Finally, the biotransformation of hydroxychloroquine was studied using filamentous fungi reported as microbial models to study the in vitro metabolism of drugs, capable of mimicking mammalian metabolism and providing metabolites used in the assessment of cytotoxicity. Cunninghamella echinulata var. elegans ATCC 8688a metabolized hydroxychloroquine into a main metabolite identified as 4-(1,2,3,4- tetrahydroquinoline-4-ylamino)pentan-1-ol, a new substance in the literature. The microbial transformation catalyzed N-dealkylation, 7-chloro-elimination and reduction of the two conjugated double bonds of the quinoline system of hydroxychloroquine. The cytotoxic profiles of hydroxychloroquine and its metabolite were evaluated using CCD-1059Sk cells (human fibroblasts), showing that both substances exhibited cytotoxic activities in CCD-1059Sk, but the metabolite obtained after biotransformation was significantly more toxic. In general, the results shown here highlight the efficiency and versatility of fungal applications in obtaining substances of interest in different areas, mainly in bioprospecting and biotransformation. |
| Palavras-chave: | Botridial Hidroxicloroquina Talaromyces Penicillium Cunninghamella Fungos filamentosos |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::QUIMICA DOS PRODUTOS NATURAIS |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora / Evento / Instituição: | Universidade Federal da Bahia |
| Sigla da Instituição: | UFBA |
| metadata.dc.publisher.department: | Instituto de Química |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Química |
| Citação: | SOUSA, Valmore Henrique Pereira dos Santos. Bioprospecção e biotransformação de substâncias bioativas: explorando o potencial biotecnológico de fungos filamentosos. 2024. 148 f. Tese (Doutorado em Química) Instituto de Química, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2024. |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/42736 |
| Data do documento: | 6-Dez-2024 |
| Aparece nas coleções: | Tese (PPGQUIM) |
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| Valmore Sousa - TCC - Tese.pdf | Tese de Doutorado - Valmore Sousa | 10,22 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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