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Type: Tese de Doutorado
Title: Produção otimizada de substâncias antimicrobianas, a partir de biossíntese dirigida, por Aspergillus parasiticus e síntese de derivados clovânicos ativos contra o fitopatógeno Botrytis cinerea
Authors: Adriana de Almeida Pinto Bracarense
First Advisor: Jacqueline Aparecida Takahashi
First Co-advisor: Geraldo Magela de Lima
First Referee: Patrícia Machado de Oliveira
Second Referee: Antonio Jacinto Demuner
Third Referee: Lucienir Pains Duarte
metadata.dc.contributor.referee4: Dorila Pilo Veloso
Abstract: O fungo Aspergillus parasiticus é conhecido por produzir aflatoxinas, metabólitos secundários tóxicos a animais e/ou homens. Apesar de produzir metabólitos tóxicos à saúde humana, importantes metabólitos com atividade anticancerígena (sequoiamonascinas A-D) e com atividades antimicrobianas e despigmentantes(ácido kójico)já foram isolados dessa espécie.A primeira parte deste trabalho teve por objetivo determinar as condições operacionais ótimas para a produção de ácido kójico, para promover diversificação metabólica, bem como para modular a biossíntese de metabólitos antimicrobianos a partir do fungo A. parasiticus.Este fungo foi cultivado em 120 condições diferentes. Para a avaliação dos parâmetros operacionais foi utilizado análise de variância, cujos planejamentos fatoriais foram 2² e 2³. As variáveis estudadas foram meio de cultura, agitação, carboidrato e concentração de carboidrato e, como resposta, foi monitorado o número de picos obtidos por CLAE-DAD. Para avaliar a atividade antimicrobiana, foram usadas cepas da coleção do LABB (Laboratório de Biotecnologia e Bioensaios) de bactérias (Gram-positiva Staphylococcus aureus e Gram-negativa Escherichia coli), de um fungo leveduriforme (C. albicans) e de um fungo filamentoso (A.flavus). Foram estabelecidas quatro condições ótimas para produção de ácido kójico, sete condições para diversificação metabólica e treze condições que levaram à modulação da produção de metabólitos antimicrobianos. Entre os meios avaliados, destacaram-se o meio de cultivo LCS150 que na ausência de agitação e com 12 dias de fermentação (PAK02), proporcionou o melhor rendimento (65,4%) de ácido kójicoa partir do extrato bruto analisado;o meio de cultivo YES, na ausência de agitação e 27 dias de fermentação (PMS09), que forneceu 21 metabólitos detectados por CLAE-DAD; e o meio LCG20, na ausência de agitação e 15 dias de cultivo (PMB06) que mostrou ser a condição mais adequada para a produção de metabólitos ativos contra E. coli(69,8 ± 1,1% de inibição). As treze condições de cultivo encontradas para modulação de metabólitos antimicrobianos forneceram extratos que apresentaram atividade biológica com IC40para pelo menos um dos micro-organismos testados. A segunda parte deste trabalho envolveu o fungo Botrytis cinerea, responsável pela doença denominada "podridão cinza", conhecida por provocar grandes perdas e prejuízos econômicos em culturas de hortaliças e frutas. Sua grande capacidade de se adaptar a condições extremas juntamente com a resistência apresentada aos diversos fungicidas fazem do B. cinerea um dos fungos mais temidos pelos agricultores. Esta parte teve, como objetivo, empregar a metodologia de desenho biossintético de fungicidas, a fim de preparar derivados específicos para o combate deste fitopatógeno. Foram sintetizadas quinze substâncias com esqueleto clovânico (quatro ariloxiclovanos, seis clovanofenilaminas, uma clovanoaminopirimidina, três clovanofenilamidinas e um clovanobenzamido) e três com esqueleto cariolânico, a partir do óxido de cariofileno. Dentre as substâncias preparadas, quinze são inéditas. Todas as substâncias preparadas foram testadas frente ao fungo B. cinera. Destas, apenas duas não foram ativas na concentração avaliada (250 µg L-1), demonstrando a eficiência da metodologia empregada. Todas as clovanofenilaminas apresentaram inibição superior a 90 %. A fim de avaliar a especificidade de inibição frente a este fitopatógeno, realizaram-se ensaios antifúngicos com Penicillium crustosum. Os compostos preparados foram menos ativos frente a este fungo, confirmando um mecanismo de inibição específico contra B. cinerea.
Abstract: The fungus Aspergillus parasiticus is known for producing aflatoxins, secondary metabolites toxic to animals and to humans. Despite producing toxic metabolites to human health, important metabolites with anticancer (sequoiamonascins A-D), antimicrobial and skin lightening activities (kojic acid) have been isolated from this species. The first part of this study aimed to determine the optimal operating conditions for the production of kojic acid, to promote metabolic diversification, as well as to modulate the biosynthesis of antimicrobial metabolites from the fungus A. parasiticus. This fungus was cultivated in 120 different conditions. For the evaluation of operational parameters analysis of variance was used, with factorial planning 2² and 2³. The variables studied were the culture medium, agitation, carbohydrate type and carbohydrate concentration and, in response, the number of peaks obtained by HPLC-DAD has been monitored. To evaluate antimicrobial activity, the following strains from Biotechnology and Bioassays Laboratory (LABB) collection were used: Gram-positive Staphylococcus aureus and Gram-negative Escherichia coli (bacteria), Candida albicans (yeast) and A. flavus (filamentous fungus). Four optimum conditions were established for production of kojic acid, seven conditions for metabolic diversification and thirteen conditions led to the modulation of antimicrobial metabolites production.Among the culture medium evaluated, is possible to highlight the medium LCS150 that, in the absence of agitation and with 12 days of fermentation, provided the best yield of kojic acid (65.4%) from crude extract; the culture medium YES, in the absence of agitation and with 27 days of fermentation, provided 21 metabolites as detected by HPLC-DAD; the culture medium LCG20, in the absence of agitation and after 15 days of cultivation, proved to be the most suitable condition for the production of metabolites active against E. coli (69.8 ± 1.1% inhibition). The thirteen growing conditions found for modulation of antimicrobial metabolites provided extracts that showed biological activity with IC40 for at least one of the microorganisms tested. The second part of this work involved the Botrytis cinerea fungus, responsible for the condition called "grey rot", known to cause great economic losses in crops of vegetables and fruits. Its great ability to adapt to extreme conditions, along with the resistance presented to various fungicides make B. cinerea a fungi feared by farmers. This part of the work aimed to employ the methodology of fungicides biosynthetic design, in order to prepare specific derivatives for the combat of this phytopathogen. Fifteen substances were synthesized having clovane skeleton (four ariloxyclovane, six clovanophenylamine, a clovaneaminopyrimidin, three clovanephenylamidine and one clovanebenzamide) and three with cariolane skeleton, from caryophyllene oxide. Among the substances prepared, fifteen are novel. All substances prepared were tested against the fungus B. cinerea. Of these, only two have not been active in the concentration evaluated (250 ìg L-1), demonstrating the efficiency of the methodology employed. All clovanephenylamine presented more than 90% inhibition. In order to evaluate the specificity of inhibition against this phytopathogenic fungus, antifungal assays were conducted with Penicillium crustosum. The compounds prepared were less active against this fungus, confirming a specific inhibition mechanism against B. cinerea.
Subject: Aspergillus
Química Orgânica
Síntese orgânica
Botrytis cinerea
Atividade antifúngica
Agentes antibacterianos
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-9GASYZ
Issue Date: 3-Dec-2013
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