Isolamento, identificação molecular e produtos naturais de Streptomyces isolados da Antártica

Abstract

Streptomyces é o gênero bacteriano mais promissor na pesquisa de produtos naturais, desde a Era de Ouro das descobertas de antibióticos até recentemente com a perspectiva dos grupos de genes crípticos de biossíntese. Entretanto, apesar do uso internacional do sequenciamento do gene 16S rRNA para identificação de espécies bacterianas, seu uso não discrimina as 750 espécies do gênero Streptomyces. Neste trabalho, o padrão de amplificação gerado por BOX-PCR e REP-PCR de 49 isolados de estreptomicetos de solo antártico foi comparado para avaliar a diversidade presente no grupo e para caracterizar os isolados bacterianos, além da amplificação dos genes 16S rRNA, rpoB, gyrB, recA, trpB e atpD. O primer BOX-A1R apresentou fragmentos mais claros, diferente dos padrões obtidos usando os primers REP 1R e 2R. Duas bases de dados foram utilizadas, GenBank e EzBioCloud, para comparar as sequências dos genes 16S das amostras. O banco de dados GenBank mostrou-se insuficiente para análise dos outros genes, devido à escassez de sequências depositadas. O isolado LMA323St_9 demonstrou ser potencialmente uma nova espécie a ser estudada. Além disso, o uso de genes housekeeping fornece informações filogenéticas robustas para o entendimento das relações dentro do grupo. Ainda, investigou-se os compostos antimicrobianos de 40 isolados, fermentação em microplacas e tubos foram usadas para testagem de 10 meios de cultura distintos e os extratos resultantes foram testados contra bactérias Gram-positivas e Gram negativas, fungos filamentosos e leveduras. Os extratos ativos foram analisados por LC-UV-LRMS e HRMS. Foram encontrados 14 compostos, incluíndo maltofilinas e alteramidas antifúngicas. Um isolado, identificado como LMA323St_43d, apresentou atividade antifúngica mas não foram encontrados compostos correspondentes nas bases de dados avaliadas. Este trabalho traz informações acerca de 49 isolados de Streptomyces com alto potencial antifúngico.

Streptomyces is the most promising bacterial genera in natural products research, since the Golden Era of antibiotic discovery until the present time with the perspective of cryptic biosynthetic gene clusters. However, despite the worldwide use of 16S rRNA sequencing to identify bacterial species, the use of this gene does not discriminate the 750 species in the genus Streptomyces. In this work, amplification profiles generated from BOX-PCR and REP-PCR of 49 Antarctic soil streptomycetes were compared to evaluate the diversity present in the group and to characterize the bacterial isolates, along with 16S rRNA, rpoB, gyrB, recA, trpB and atpD amplifications. The BOX-A1R primer exhibit clearer amplification fragments, different from the patterns obtained using the REP 1R and 2R primers. It was used two different databases, GenBank and EzBioCloud, to compare the 16S sequences. There is a lack of deposited sequences in the other genes, as the data in GenBank proved to be insufficient. The results indicate that the use of housekeeping genes provides robust phylogenetic information, and isolate LMA323St_9 is potentially a novel species to be studied in the future. Besides that, the antimicrobial compounds produced by 40 isolates were investigated in microplates fermentations and tubes were used to test 10 different culture media and the resultant extracts were tested against Gram-negative and Gram-positive bacteria, filamentous fungi and yeasts. The active extracts were analyzed by LC-UVLRMS and HRMS. A number of 14 compounds were found, including the antifungals maltophilin and alteramide. One isolate identified as LMA323St_43d presents antifungal activity but no relative compound in the used mass spectrometry databases was found. This work brings information about the 49 Streptomyces isolates with great antifungal potential.