Do genoma aos produtos naturais : um estudo do potencial biossintético e metabólico de bactérias da Antártica = From genome to natural products: a study about a biosynthetic and metabolic potential of bacteria from Antarctica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: França, Paula de, 1987-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/3008
Resumo: Orientador: Fabiana Fantinatti Garboggini
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Foram sequenciados o genoma completo de duas bactérias, permitindo a análise filogenética das mesmas, concluindo-se que estas são relacionadas à Streptomyces albidoflavus e Marinobacter sp.. A análise de Genome mining identificou 24 clusters gênicos biossintéticos (BGCs) para S. albidoflavus ANT_B131 das classes ectoína, peptídeos não-ribossomais (NRP), policetídeos (PK), peptídeos sintetizados via ribossomos e modificados pós-tradução (RiPPs), sideróforos, entre outros, dos quais 50 % apresentavam baixa (<20%) ou nenhuma similaridade com as sequências de BGCs conhecidos. Para Marinobacter sp. ANT_B65 foi possível identificar três BGCs relacionados às classes ectoína e betalactona, cuja última classe não apresentou similaridade com os BGCs descritos até o momento. Tais resultados revelaram um potencial ainda não explorado e desconhecido do potencial biossintético dos clusters gênicos "órfãos". Frente ao potencial genético revelado, experimentos de atividade antiproliferativa foram realizadas, no qual o extrato bruto da bactéria S. albidoflavus ANT_131 mostrou atividade citotóxica frente à cinco linhagens de células humanas tumorais. Para expressar o potencial genético observado no Genome mining, foi realizado um experimento de produção de metabólitos secundários e analisados através do Molecular Networking. Compostos codificados pelo mesmo BGC, como desferrioxamina E e B, com atividade anticâncer e antibiótica, e surugamida A e D, com atividade antifúngica e antibiótica, foram expressos em diferentes condições de cultivo e de extração, indicando que diferentes produtos naturais podem ser obtidos do mesmo BGC a partir de diferentes condições à qual a Streptomyces albidoflavus ANT_131 foi submetida. Por fim, foi realizada a expressão heteróloga de um lasso peptídeo, de massa 1889 Da, usando uma Burkholderia como hospedeira de expressão a fim de se obter um novo produto natural, entretanto, são necessários experimentos adicionais para caracterização da molécula. Esse estudo evidencia o potencial das duas bactérias da Antártica e do uso de estratégias ômicas para promover a descoberta de produtos naturaisAbstract: The COVID-19 pandemic showed the society vulnerability against the infectious diseases. Natural products represent the main source of therapeutic agents used as antiviral, anticancer and antibiotics. In this context, the aim of this study was to evaluate the biosynthetic and metabolic potential of natural products associated to two bacteria isolated from Antarctica. The bacterial whole genomes were sequenced, and the phylogenetic analysis revealed that they are related to Streptomyces albidoflavus and Marinobacter sp.. The Genome mining analysis identified 24 biosynthetic gene clusters (BGCs) to S. albidoflavus ANT_B131 associated to ectoin, non-ribosomal peptide (NRP), polyketides (PK), ribosomally synthesized and post-translationally modified peptides (RiPPs), siderophores, etc., and 50% showed low (<20%) or none similarity between known BGCs. It was possible to identify three BGCs, for Marinobacter sp. ANT_B65, related to ectoin and betalactone, this last one did not show similarity with the BGCs described so far. These results reveal the unexplored and unknown biosynthetic potential of orphan genetic clusters. Faced with the revealed genetic potential, antiproliferative assays were performed, and the crude extract of S. albidoflavus ANT_131 showed cytotoxic activity against five human tumoral cell lines. In order to express the genetic potential found in the Genome mining, an experiment of secondary metabolites production was performed and analyzed by Molecular Networking. Compounds encoded by the same BGC, such as desferrioxamine E and B, with antibiotic and anticancer activity, and surugamide A and D, with antifungal and antibiotic activity, were expressed in different cultivation conditions and extraction methods. These results indicated that different natural products could be expressed from a unique BGC using different conditions of growth for Streptomyces albidoflavus ANT_131. At least, this study shows a heterologous expression of a lassopeptide, mass 1889 Da, using a Burkholderia as expression host with the aim to get a new natural product, however, additional molecular characterization tests are necessary. This study highlights the potential of two bacteria from Antarctica and the use of omics strategies to increase the natural products discoveryDoutoradoGenética de MicroorganismosDoutora em Genética e Biologia MolecularCAPES0CNPQ170576/2017-5[s.n.]Fantinatti-Garboggini, Fabiana, 1965-Oliveira, Valeria Maia deBalan, AndreaDuarte, Alysson Wagner FernandesVasconcellos, Suzan Pantaroto deUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Genética e Biologia MolecularUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFrança, Paula de, 1987-20202020-11-06T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (150 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/3008FRANÇA, Paula de. 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