Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/1843/42336
Tipo: Dissertação
Título: Avaliação e padronização da técnica de espectrometria de massa do tipo MALDI-TOF para identificação de Basidiomicetos (Hymenochaetaceae e Polyporaceae) e prospecção de peptídeos bioativos
Autor(es): Luiz Marcelo Ribeiro Tomé
Primeiro Orientador: Aristóteles Góes Neto
Primeiro Coorientador: Mariana Torquato Quezado de Magalhães
Resumo: Os fungos formam um grupo de organismos que apresenta alta diversidade taxonômica e funcional e, portanto, são de grande interesse biotecnológico. Atuam na decomposição da madeira e de resíduos industriais, desempenhando papel fundamental na ciclagem de nutrientes. Além disto, produzem diversas biomoléculas oriundas do metabolismo primário e secundário, como polissacarídeos, peptídeos, enzimas, entre outras, que desempenham por exemplo, atividade antitumoral, anti-inflamatória, imunomoduladora e antimicrobiana. Estimativas sugerem que existam 5,1 milhões de espécies de fungos na natureza, das quais aproximadamente 10% foram descritas até o momento. Hymenochaetaceae e Polyporaceae são duas famílias que compõem os fungos do filo Basidiomycota, podem ser patógenos de plantas, produzem enzimas de interesse industrial e exercem papel importante na degradação da matéria orgânica. Apesar da grande diversidade e importância econômica dos fungos, este ainda é um grupo de micro-organismos que precisa ser mais estudado. Desta forma, estudos relacionados com a identificação taxonômica de espécies, bem como aqueles focados na prospecção e na identificação de moléculas bioativas produzidas por estes organismos são de grande interesse e importância, tanto do ponto de vista científico, como comercial. Atualmente, a identificação de fungos ao nível de espécie é baseada em caracteres morfológicos (macroscópicos e microscópicos) e na identificação molecular por DNA barcode (padrão ouro). O primeiro é dependente de profissionais especializados (micologistas) e o segundo é dispendioso, demorado e susceptível a contaminação ambiental. Nas últimas décadas, a espectrometria de massa surgiu como uma alternativa para a identificação de bactérias e fungos de interesse clínico, entretanto, poucos estudos têm utilizado esta técnica na identificação de fungos de interesse biotecnológico. Diante deste contexto, os objetivos do presente trabalho foram: (i) padronizar a identificação taxonômica de fungos das famílias Hymenochaetaceae e Polyporaceae utilizando a técnica de espectrometria de massa (MALDI-TOF MS) (ii) criar um banco de dados de espectros de referência para a identificação de espécies dessas duas famílias e (iii) prospectar e identificar peptídeos com potencial biotecnológico. Por meio da execução deste trabalho, demonstramos que o melhor protocolo para a obtenção do espectro de massa é aquele que elimina o passo de extração prévia de proteínas, e usa o micélio diretamente na placa alvo do MALDI-TOF MS (espectrometria de célula intacta). Um banco de dados customizado (in-house database) foi criado utilizando 28 isolados previamente identificados neste trabalho através de caracteres morfológicos (taxonomia clássica) e da região ITS do rDNA. Depois de construído, este foi testado usando a ferramenta de identificação em tempo real da Bruker, e todos os isolados testados apresentaram um score de identificação > 2.000, indicando uma identificação confiável ao nível de espécie. Desta forma, concluímos que está técnica é altamente eficiente para a identificação das duas famílias testadas ao nível de espécie, e é suficientemente robusta para diferenciar táxons intimamente relacionados. Extratos contendo os metabólitos dos isolados Trametes villosa (CCMB561), Ganoderma sp. 1 (DHCR379) e Fulvifomes nilgheriensis (GAS917) foram produzidos para a prospecção de peptaibols, contudo, nenhum dos três isolados demonstrou potencial para a produção desses peptídeos nas condições testadas.
Abstract: Fungi comprise a group of organisms that have high taxonomic and functional diversity, and therefore, are of great biotechnological interest. They can act in wood decomposition and industrial waste, playing a fundamental role in the nutrients cycling. In addition, they produce various biomolecules derived from primary and secondary metabolism, such as polysaccharides, peptides, enzymes, among others, which perform, for example, antitumor, anti-inflammatory, immunomodulatory and antimicrobial activity. Estimates suggest that there are 5.1 million fungal species in the world, of which approximately 10% have been described so far. Hymenochaetaceae and Polyporaceae, which are part of the phylum Basidiomycota, can act as plant pathogens, produce enzymes of industrial interest, and playan important role in the degradation of organic matter. Despite the great diversity and economic importance of fungi, this is still a group of microorganisms that needs to be further studied. Thus, studies related to the taxonomic identification of species, as well as those focused on the prospection and identification of bioactive molecules produced by these organisms are of great interest and importance, both from a scientific and commercial point of view. Currently, the identification of fungi at the species level is based on morphological (macroscopic and microscopic) and molecular identification by DNA barcoding (gold standard). The first is dependent on specialized professionals (mycologists) and the second is expensive, time consuming and susceptible to environmental contamination. In the last decades, mass spectrometry has emerged as an alternative for the identification of bacteria and fungi of clinical interest, however, few studies have used this technique in the identification of fungi of biotechnological interest. In this context, the goals of this work were (i) to standardize the taxonomic identification of fungi of the families Hymenochaetaceae and Polyporaceae using the mass spectrometry tool (MALDI-TOF MS), (ii) to create a spectra reference database (protein fingerprints) for the identification of species of these two families,and (iii) to prospect and identify peptides with biotechnological potential. Herein, we demonstrate that the best protocol for obtaining the mass spectrum is one that eliminates the step of pre-extracting proteins and uses the mycelium directly on the MALDI target plate (intact cell mass spectrometry). An in-house database was created using 28 isolates previously identified in this work using morphological characters (classical taxonomy) and the ITS region of rDNA. After this database had built, it was tested using Bruker's real-time identification tool, and all the isolates tested had a score > 2.000, indicating a reliable identification at the species level. We conclude that this technique is highly efficient for the identification of the two families tested at the species level and is sufficiently robust to differentiate closely related taxa. Extracts containing the metabolites of the isolates Trametes villosa (CCMB561), Ganoderma sp. 1 (DHCR379) and Fulvifomes nilgheriensis (GAS917) were produced to prospect peptaibols, however, none of the three isolates demonstrated potential for the production of these peptides under the conditions tested.
Assunto: Microbiologia
Basidiomycota
Fungos
Peptaibols
Espectrometria de Massas por Ionização e Dessorção a Laser Assistida por Matriz
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição: UFMG
Departamento: ICB - DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA
Curso: Programa de Pós-Graduação em Microbiologia
Tipo de Acesso: Acesso Restrito
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/42336
Data do documento: 31-Jan-2019
Término do Embargo: 31-Jan-2022
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