Produção de carotenoides e tolerância ao tratamento fotodinâmico antimicrobiano em Colletotrichum abscissum
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60141/tde-27102021-153314/ |
Resumo: | O Tratamento Fotodinâmico Antimicrobiano (TFA) tem se mostrado uma alternativa promissora para o controle de fitopatógenos. Dentre as supostas vantagens do TFA em relação ao tratamento com os antifúngicos convencionais, a mais importante seria a improvável seleção de isolados tolerantes devido ao seu modo de ação inespecífico que compreende a oxidação generalizada de moléculas biológicas. Contudo, não há estudos avaliando a possibilidade de aumento da tolerância ao TFA em fungos. Assim, essa dissertação teve como objetivo avaliar o desenvolvimento de tolerância ao TFA no fungo fitopatogênico Colletotrichum abscissum. Para isso, foram realizados inicialmente sessenta ciclos sucessivos de TFA usando Novo Azul de Metileno (NMBN), um fotossensibilizador fenotiazínico, combinado com a exposição à luz vermelha e seleção de conídios sobreviventes ao TFA. Após o TFA, os conídios de C. abscissum sobreviventes foram selecionados e crescidos em meio Potato Dextrose Agar (PDA). A seguir, os conídios foram expostos ao segundo ciclo de TFA. Ao final, a sobrevivência relativa do Ciclo 0 (isolado inicial) e Ciclo 60 (isolado selecionado) foi comparada em diferentes fluências no TFA, variando de 7,3 J cm-² a 131,2 J cm-², obtidas após exposição à luz vermelha. Devido à alteração na coloração das colônias, foi realizada a identificação e quantificação dos carotenoides de conídios de C. abscissum por HPLC-DAD-MS/MS. Além disso, um segundo ciclo sucessivo, com 30 ciclos, foi conduzido independentemente. Um total de 12 carotenoides foram identificados nos conídios de C. absissum: 1 - (15Z) or (15\'Z)- neurosporaxanthin; 2 - (13Z) or (13\'Z)-neurosporaxanthin; 3 - (Z)-neurosporaxanthin; 4 - (all-E)-neurosporaxanthin; 5 - (15Z) or (15\'Z)-neurosporaxanthin methyl ester; 6 - (13Z) or (13\'Z)-neurosporaxanthin methyl ester; 7 - (Z)-neurosporaxanthin methyl ester; 8 - (all-E)-neurosporaxanthin methyl ester; 9 - (Z)-g-carotene; 10 - (all-E)-gcarotene; 11 - (all-E)-lycopene e 12 - torulene. Foi observado um aumento na concentração de carotenoides para quatro desses carotenoides mencionados acima após 60 ciclos de seleção. A tolerância ao TFA dos conídios do Ciclo 60 foi 2,5 vezes maior que a do Ciclo 0 a 21,9 J cm-². O mesmo não foi observado para a comparação entre Ciclo 0 e 30. Embora o mecanismo molecular envolvido no aumento da tolerância ao APDT e da produção de carotenoides ainda não tenha sido determinado ainda, existe a hipótese de que essas duas características estejam correlacionadas porque carotenoides podem atuar como sequestrantes de oxigênio singleto. O oxigênio singleto é a principal espécie reativa de oxigênio produzida durante o TFA com NMBN. Embora nossos resultados possam ser preocupantes ao TFA, eles não são totalmente inesperados, uma vez que outros fungos como Cercospora sp. são naturalmente resistentes ao TFA. Assim, para C. abscissum, foi observado um aumento na tolerância ao TFA após 60 ciclos consecutivos de TFA. |
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Produção de carotenoides e tolerância ao tratamento fotodinâmico antimicrobiano em Colletotrichum abscissumCarotenoid production and tolerance to antimicrobial photodynamic treatment of Colletotrichum abscissumAntimicrobial photodynamic treatmentCarotenoidesCarotenoidsColletotrichum abscissumColletotrichum abscissumNew methylene blue NNovo azul de metilenoTolerance to antimicrobial photodynamic treatmentTolerância ao tratamento fotodinâmicoTratamento fotodinâmico antimicrobianoO Tratamento Fotodinâmico Antimicrobiano (TFA) tem se mostrado uma alternativa promissora para o controle de fitopatógenos. Dentre as supostas vantagens do TFA em relação ao tratamento com os antifúngicos convencionais, a mais importante seria a improvável seleção de isolados tolerantes devido ao seu modo de ação inespecífico que compreende a oxidação generalizada de moléculas biológicas. Contudo, não há estudos avaliando a possibilidade de aumento da tolerância ao TFA em fungos. Assim, essa dissertação teve como objetivo avaliar o desenvolvimento de tolerância ao TFA no fungo fitopatogênico Colletotrichum abscissum. Para isso, foram realizados inicialmente sessenta ciclos sucessivos de TFA usando Novo Azul de Metileno (NMBN), um fotossensibilizador fenotiazínico, combinado com a exposição à luz vermelha e seleção de conídios sobreviventes ao TFA. Após o TFA, os conídios de C. abscissum sobreviventes foram selecionados e crescidos em meio Potato Dextrose Agar (PDA). A seguir, os conídios foram expostos ao segundo ciclo de TFA. Ao final, a sobrevivência relativa do Ciclo 0 (isolado inicial) e Ciclo 60 (isolado selecionado) foi comparada em diferentes fluências no TFA, variando de 7,3 J cm-² a 131,2 J cm-², obtidas após exposição à luz vermelha. Devido à alteração na coloração das colônias, foi realizada a identificação e quantificação dos carotenoides de conídios de C. abscissum por HPLC-DAD-MS/MS. Além disso, um segundo ciclo sucessivo, com 30 ciclos, foi conduzido independentemente. Um total de 12 carotenoides foram identificados nos conídios de C. absissum: 1 - (15Z) or (15\'Z)- neurosporaxanthin; 2 - (13Z) or (13\'Z)-neurosporaxanthin; 3 - (Z)-neurosporaxanthin; 4 - (all-E)-neurosporaxanthin; 5 - (15Z) or (15\'Z)-neurosporaxanthin methyl ester; 6 - (13Z) or (13\'Z)-neurosporaxanthin methyl ester; 7 - (Z)-neurosporaxanthin methyl ester; 8 - (all-E)-neurosporaxanthin methyl ester; 9 - (Z)-g-carotene; 10 - (all-E)-gcarotene; 11 - (all-E)-lycopene e 12 - torulene. Foi observado um aumento na concentração de carotenoides para quatro desses carotenoides mencionados acima após 60 ciclos de seleção. A tolerância ao TFA dos conídios do Ciclo 60 foi 2,5 vezes maior que a do Ciclo 0 a 21,9 J cm-². O mesmo não foi observado para a comparação entre Ciclo 0 e 30. Embora o mecanismo molecular envolvido no aumento da tolerância ao APDT e da produção de carotenoides ainda não tenha sido determinado ainda, existe a hipótese de que essas duas características estejam correlacionadas porque carotenoides podem atuar como sequestrantes de oxigênio singleto. O oxigênio singleto é a principal espécie reativa de oxigênio produzida durante o TFA com NMBN. Embora nossos resultados possam ser preocupantes ao TFA, eles não são totalmente inesperados, uma vez que outros fungos como Cercospora sp. são naturalmente resistentes ao TFA. Assim, para C. abscissum, foi observado um aumento na tolerância ao TFA após 60 ciclos consecutivos de TFA.Antimicrobial photodynamic treatment (APDT) has been shown as a promising alternative for controlling phytopathogenic fungi. Among the possible advantages of APDT compared to conventional antifungal treatment, the most important one would be the unlikely selection of tolerant strains due to its unspecific mode of action comprising the widespread oxidation of biological molecules. However, there are no studies about the possible increase of APDT tolerance in fungi. Therefore, this dissertation aimed at evaluating the development of APDT tolerance in Colletotrichum abscissum, a phytopathogenic fungus. To do that, sixty consecutive APDT cycles were performed using New Methylene Blue N (NMBN), a phenothiazine photosensitizer, combined with red light exposure and selection of the surviving C. abscissum conidia. After APDT, surviving C. abscissum conidia were selected and grown on Potato Dextrose Agar (PDA). Then, conidia were exposed to a second round of APDT. At the end, relative survival between 0th Cycle (initial strain) and 60th Cycle (selected strain) was compared under different APDT fluences ranging from 7,3 J cm-² to 131,2 J cm-² obtained after red light exposure. Due to alteration in colony coloration, identification and quantification of C. abscissum conidia carotenoids by HPLC-DAD-MS/MS was performed. Also, a second, 30-round cycle was conducted independently. A total of 12 carotenoids were identified on C. abscissum conidia: 1 - (15Z) or (15\'Z)-neurosporaxanthin; 2 - (13Z) or (13\'Z)- neurosporaxanthin; 3 - (Z)-neurosporaxanthin; 4 - (all-E)-neurosporaxanthin; 5 - (15Z) or (15\'Z)-neurosporaxanthin methyl ester; 6 - (13Z) or (13\'Z)- neurosporaxanthin methyl ester; 7 - (Z)-neurosporaxanthin methyl ester; 8 - (all-E)- neurosporaxanthin methyl ester; 9 - (Z)-g-carotene; 10 - (all-E)-g-carotene; 11 - (all- E)-lycopene and 12 - torulene. An increase on carotenoid concentration for four of the above mentioned carotenoids was observed after 60 selection cycles. The tolerance to APDT of conidia from the 60th Cycle was 2.5 fold higher than those from the 0th Cycle at 21,9 J cm-². The same was not observed for the comparison between 0th and 30th Cycles. Although the molecular mechanism behind the increased tolerance and carotenoid production has not been determined yet, it is hypothesized that carotenoid production and APDT tolerance are related because carotenoids can act as singlet oxygen scavengers. Singlet oxygen is the main reactive oxygen species formed during APTD with NMBN. Even though our results could be of concern to the APDT, they are not totally unexpected given that other fungi such as Cercospora sp. are naturally APDT resistant. Therefore, for C. abscissum, an increase on APDT tolerance was observed after 60 consecutive APDT cycles.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPBraga, Gilberto Ubida LeiteCruz, Marcelo Ferreira da2019-10-21info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60141/tde-27102021-153314/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPReter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2021-11-10T17:59:02Zoai:teses.usp.br:tde-27102021-153314Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212021-11-10T17:59:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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O Tratamento Fotodinâmico Antimicrobiano (TFA) tem se mostrado uma alternativa promissora para o controle de fitopatógenos. Dentre as supostas vantagens do TFA em relação ao tratamento com os antifúngicos convencionais, a mais importante seria a improvável seleção de isolados tolerantes devido ao seu modo de ação inespecífico que compreende a oxidação generalizada de moléculas biológicas. Contudo, não há estudos avaliando a possibilidade de aumento da tolerância ao TFA em fungos. Assim, essa dissertação teve como objetivo avaliar o desenvolvimento de tolerância ao TFA no fungo fitopatogênico Colletotrichum abscissum. Para isso, foram realizados inicialmente sessenta ciclos sucessivos de TFA usando Novo Azul de Metileno (NMBN), um fotossensibilizador fenotiazínico, combinado com a exposição à luz vermelha e seleção de conídios sobreviventes ao TFA. Após o TFA, os conídios de C. abscissum sobreviventes foram selecionados e crescidos em meio Potato Dextrose Agar (PDA). A seguir, os conídios foram expostos ao segundo ciclo de TFA. Ao final, a sobrevivência relativa do Ciclo 0 (isolado inicial) e Ciclo 60 (isolado selecionado) foi comparada em diferentes fluências no TFA, variando de 7,3 J cm-² a 131,2 J cm-², obtidas após exposição à luz vermelha. Devido à alteração na coloração das colônias, foi realizada a identificação e quantificação dos carotenoides de conídios de C. abscissum por HPLC-DAD-MS/MS. Além disso, um segundo ciclo sucessivo, com 30 ciclos, foi conduzido independentemente. Um total de 12 carotenoides foram identificados nos conídios de C. absissum: 1 - (15Z) or (15\'Z)- neurosporaxanthin; 2 - (13Z) or (13\'Z)-neurosporaxanthin; 3 - (Z)-neurosporaxanthin; 4 - (all-E)-neurosporaxanthin; 5 - (15Z) or (15\'Z)-neurosporaxanthin methyl ester; 6 - (13Z) or (13\'Z)-neurosporaxanthin methyl ester; 7 - (Z)-neurosporaxanthin methyl ester; 8 - (all-E)-neurosporaxanthin methyl ester; 9 - (Z)-g-carotene; 10 - (all-E)-gcarotene; 11 - (all-E)-lycopene e 12 - torulene. Foi observado um aumento na concentração de carotenoides para quatro desses carotenoides mencionados acima após 60 ciclos de seleção. A tolerância ao TFA dos conídios do Ciclo 60 foi 2,5 vezes maior que a do Ciclo 0 a 21,9 J cm-². O mesmo não foi observado para a comparação entre Ciclo 0 e 30. Embora o mecanismo molecular envolvido no aumento da tolerância ao APDT e da produção de carotenoides ainda não tenha sido determinado ainda, existe a hipótese de que essas duas características estejam correlacionadas porque carotenoides podem atuar como sequestrantes de oxigênio singleto. O oxigênio singleto é a principal espécie reativa de oxigênio produzida durante o TFA com NMBN. Embora nossos resultados possam ser preocupantes ao TFA, eles não são totalmente inesperados, uma vez que outros fungos como Cercospora sp. são naturalmente resistentes ao TFA. Assim, para C. abscissum, foi observado um aumento na tolerância ao TFA após 60 ciclos consecutivos de TFA. |
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