Genomic : metabolomics exploration of "Streptomyces" sp. b81 in the search for new bioactive compounds with antibacterial and antiproliferative activities = Exploração genômica: metabolômica de streptomyces sp. b81 na busca de novos compostos bioativos com atividades antibacteriana e antiproliferativa

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Clavo, Rene Flores, 1986-
Data de Publicação: 2022
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/20.500.12733/11798
Resumo: Orientador: Fabiana Fantinatti Garboggini
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spelling Genomic : metabolomics exploration of "Streptomyces" sp. b81 in the search for new bioactive compounds with antibacterial and antiproliferative activities = Exploração genômica: metabolômica de streptomyces sp. b81 na busca de novos compostos bioativos com atividades antibacteriana e antiproliferativaExploração genômica : metabolômica de "Streptomyces" sp. b81 na busca de novos compostos bioativos com atividades antibacteriana e antiproliferativaMetabólitosMetabolômicaGenômicaAtividade antiproliferativaMetabolitesMetabolomicsGenomicsAntiproliferative assayOrientador: Fabiana Fantinatti GarbogginiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A bactéria Gram-positiva, "Streptomyces" sp. b81, foi recuperada de um ambiente extremo localizado nas salinas de Bayovar no noroeste do deserto costeiro do Perú. O gênero "Streptomyces" é conhecido por sua capacidade de produzir uma ampla gama de substâncias ativas com propriedades farmacêuticas por meio do seu metabolismo secundário. Para descobrir novos metabólitos secundários bioativos e aumentar a sua produção, as espécies de Streptomyces têm sido amplamente estudadas nas últimas décadas, principalmente quando isoladas de lugares pouco ou ainda não explorados, e com a possiblidade da descoberta de novas espécies de bactérias e, consequentemente, de novas substâncias bioativas. As tecnologias NGS (Next Generation Sequencing) tem revolucionado a nossa compreensão sobre os metabólitos secundarios dos microorganismos. Assim, o objetivo do presente estudo foi explorar potencial biotecnológico da linhagem "Streptomyces" sp. b81 por meio do sequenciamento do genoma para compreender a produção dos metabólitos secundários. Atualmente, a disponibilidade de novas ferramentas de bioinformática de alto rendimento para a mineração genômica permite a detecção, identificação e anotação in silico de novos clusters de genes biossintéticos produtores de metabolitos secundários (BGCs). Aqui utilizamos ferramentas para a montagem do genoma, assim como para o estudo da mineração genômica ou anotação do genoma da linhagem Streptomyces sp. b81. Os resultados da anotação genômica obtidos de ferramentas como AntiSMASH v6, permitiu determinar BGCs relacionados à produção de metabólitos secundários, entre eles, NRPS (6); PKS (3); híbridos como, PKS-NRPS-others (6); terpenos (4); lanti-peptídeos (3); lassopeptídeos (3); sideróforos (2); melanina (1); ectoína (1); tiopeptídeo (1); fenazina (1); amglyccycl (1) e indol (1). Os resultados taxonômicos obtidos a partir do estudo baseado no gene RNA ribossomal 16S e do genoma completo da linhagem Streptomyces sp. b81 foram avaliados por diferentes ferramentas moleculares in sílico (%GC, dDDH, ANI, MLST, MLSA, TETRA, etc) para inferência filogenética que culminou na identificação do isolado como pertencente à espécie Streptomyces olivaceus. Dos resultados obtidos na bioprospeção metabolômica analisada por UHPLC-MS onde se demonstrou um amplo perfil biomolecular, sendo analisados e anotados na plataforma GNPS (Global Natural Product Social Molecular Networking) foram reveladas similaridades com as substâncias como: ácido cólico, lobophorina A, lobophorina B , lobophorina E, lobophorina K e lobophorina H. Adicionalmente, uma substância nomeada como 6, do tipo furano foi caracterizado pelo perfil de desreplicação, assim como a divergolídeo A, divergolídeo B e divergolídeo C. A identificação de novos membros de Streptomyces isolados de habitats com ambientes extremos é de particular interesse para explorar e descobrir metabólitos secundários bioativos com aplicações farmacológicas como anticancerígenos, antibacterianos, antivirais e antifúngicos. Esse estudo contribuiu para a busca de possíveis novos metabólitos secundários desta espécie originária de ambiente extremo para aplicações farmacológicas importantesAbstract: The Gram-positive bacterium, "Streptomyces" sp. b81, was recovered from an extreme environment located in the Bayovar salt pans in the northwestern coastal desert of Peru. The genus "Streptomyces" is known for its ability to produce a wide range of active compounds with pharmaceutical properties through its secondary metabolism. To discover new bioactive secondary metabolites and increase their production, Streptomyces species have been widely studied in the last decades, especially when isolated from little or unexplored places, and with the possibility of discovering new bacterial species and, consequently, new bioactive compounds. NGS (Next Generation Sequencing) technologies have revolutionized our understanding of the secondary metabolism of microorganisms. Therefore, the goal of this project was to begin the exploration of "Streptomyces" sp. b81 by expanding this study to genome sequencing to understand the production of secondary metabolites using metabolomic and genomic methods. Currently, the availability of new high-throughput bioinformatics tools for genomic mining allows the detection, identification and in silico annotation of novel clusters of biosynthetic secondary metabolite-producing genes (BGCs). Here we use tools for genome assembly as well as genome mining or genome annotation study of the Streptomyces sp. b81 strain. The genomic annotation results obtained from tools such as AntiSMASH v6, with which it was possible to determine BGCs related to the production of secondary metabolites, such as NRPS (6); PKS (3); hybrids such as, PKS-NRPS-others (6); terpenes (4); lanti-peptides (3); lassopeptides (3); siderophores (2); melanin (1); ectoin (1); thiopeptide (1); phenazine (1); amglyccycl (1) and indole (1). The taxonomic results obtained from the 16S ribosomal RNA gene-based study and the complete genome of Streptomyces sp. strain b81 was evaluated by different in silico molecular tools (%GC, dDDH, ANI, MLST, MLSA, TETRA, etc.) for phylogenetic inference of this species. From the results obtained from the metabolomic bioprospecting analyzed by UHPLC-MS where a broad biomolecular profile was demonstrated, being analyzed and annotated in the GNPS (Global Natural Product Social Molecular Networking) platform similarities were revealed with compounds such as: Cholic acid, lobophorin A, lobophorin B , lobophorin E, lobophorin K and lobophorin H, additionally a compound named as 6, of the furan type was characterized by dereplication profiling, as well as divergolídeo A, divergolídeo B and divergolídeo C. The identification of new members of Streptomyces isolated from habitats with extreme environments is of particular interest for exploring and discovering bioactive secondary metabolites with pharmacological applications such as anticancer, antibacterial, antiviral, and antifungal drugs. This study contributed to the search for possible new secondary metabolites of this species originating from extreme environment for important pharmacological applicationsDoutoradoGenética de MicroorganismosDoutora em Genética e Biologia MolecularCNPQ141408/2018-9[s.n.]Fantinatti-Garboggini, Fabiana, 1965-Rodrigues, Marili Villa NovaDestéfano, Suzete Aparecida LanzaSalvador, Marcos JoséSircili, Marcelo PalmaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Genética e Biologia MolecularUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASClavo, Rene Flores, 1986-20222022-07-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (305 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/11798CLAVO, Rene Flores. Genomic: metabolomics exploration of "Streptomyces" sp. b81 in the search for new bioactive compounds with antibacterial and antiproliferative activities = Exploração genômica: metabolômica de streptomyces sp. b81 na busca de novos compostos bioativos com atividades antibacteriana e antiproliferativa. 2022. 1 recurso online (305 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/11798. 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