Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS
CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
BIOPROSPECÇÃO DE FUNGOS ENDOFÍTICOS ASSOCIADOS ÀS FOLHAS DA AXONOPUS
LEPTOSTACHYUS (POACEAE)
BACHARELADO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
EMANUEL VICTOR DOS SANTOS NUNES
Rondonópolis, MT – 2020
ii
BIOPROSPECÇÃO DE FUNGOS ENDOFÍTICOS ASSOCIADOS ÀS FOLHAS DA AXONOPUS LEPTOSTACHYUS (POACEAE)
por
Emanuel Victor dos Santos Nunes
Monografia apresentada à Universidade Federal de Mato Grosso como parte dos requisitos do Curso de Graduação em Ciências Biológicas para obtenção do título de Bacharel em Biologia.
Orientador: Profº. Dr. Helder Lopes Teles
Rondonópolis, Mato Grosso – Brasil
2020
iii
Universidade Federal de Mato Grosso
Instituto de Ciências Exatas e Naturais
Bacharelado em Biologia
A comissão examinadora abaixo assinada aprova o trabalho de
curso
BIOPROSPECÇÃO DO FUNGO ENDOFÍTICO P90 MAGNAPORTHALES, ASSOCIADO À FOLHAS DA AXONOPUS
LEPTOSTACHYUS (POACEAE)
Trabalho de conclusão de
curso elaborado por Emanuel
Victor dos Santos Nunes
como requisito parcial para
obtenção do grau de Bacharel
em Biologia
Comissão Examinadora
_________________________________________ Prof. Dr. Helder Lopes Teles
UFMT – Universidade Federal de Mato Grosso
____________________________________________
Profa. Dra. Helen Cristina Favero Lisboa
UFMT – Universidade Federal de Mato Grosso
_______________________________________
Profa. Dra. Cristina Alves Lacerda
UFMA – Universidade Federal do Maranhão
Rondonópolis, março de 2020
iv
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho em memória da minha avó, Dona Helena Flora. Pessoa de
quem herdei os melhores traços da minha natureza, sua esplendida e generosa
disposição em vida é um perpétuo legado para os seus filhos e netos.
v
AGRADECIMENTOS
Agradeço à minha mãe Silvana. A sua força de caráter, senso de justiça, ética de
trabalho e compaixão são características que vou passar a vida tentando o meu melhor
para emular. Sua ambição em me ensinar a ler e a conhecer o mundo desde criança me
ajudou em ser quem sou hoje, e a senhora será sempre a minha inspiração.
Agradeço ao meu tio Márcio, que sempre foi o exemplo do homem que quero
ser. O senhor será sempre o meu compasso moral, e sempre vou querer usufruir do
privilégio supremo que é buscar os seus conselhos.
Agradeço ao meu irmão Vinícius e ao meu primo Paulo, homens cujo intelecto
me inspiram imensamente. Sou forçado a praticar a minha humildade sempre que estou
perto de vocês com suas mentes maravilhosas, e me orgulho de conseguir acompanhar a
nossa frequente roda de conversa.
Agradeço ao meu orientador, prof. Helder por aceitar como aluno e me orientar
ao longo desses últimos anos. O tempo não passa quando estou recebendo uma aula do
senhor, que toma toda oportunidade que tem de fazer com que a mais simples conversa
se transforme em uma valiosa lição. Agradeço a paciência com os meus muitos erros e
atrasos, e as longas horas investidas no meu trabalho de forma a me ajudar com a
temida redação científica. Espero mostrar um dia que essas horas investidas valeram a
pena. Agradeço as muitas portas abertas para mim. Espero conseguir absorver um pouco
de sua ética de trabalho e grande paixão pelo que faz, porque o senhor é um exemplo do
profissional que eu quero ser.
Agradeço ao prof. Ian, que me recebeu como um pai um seu laboratório. Sua
preocupação, até mesmo no que diz respeito aos meus problemas particulares, me
comoveu imensamente. Espero justificar a fé que o senhor depositou em mim, e espero
absorver muito do seu conhecimento nos anos que estão por vir. Sinto que tenho muito
o que aprender com o senhor e evoluir pessoal e profissionalmente.
Agradeço à prof. Helen e prof. Cristina pela disponibilidade em participar da
comissão avaliadora, dividindo seus conhecimentos e me ajudando a melhorar o meu
trabalho.
vi
Agradeço à prof. Letícia pelas lições sobre ensaios microbiológicos. Sua cortesia
e paciência para sanar minhas muitas dúvidas nesses últimos anos foram estupendas.
Agradeço à prof. Illana e à prof. Letícia Lotufo por realizar os meus ensaios de
atividade biológica dos meus extratos e frações. Vocês contribuíram imensamente com
este trabalho.
Agradeço ao meu amigo Ricardo, que me ensinou muitos caminhos das pedras
ao longo desse trabalho. Sua indústria e natureza prática são muito admirados por mim,
e sou muito grato ao seu apoio e ensinamentos.
Agradeço aos meus colegas de laboratório do NUPEC, Diego Henrique, Poliana,
Camila e Maria. Eu não poderia pedir por melhor companhia, e sou muito grato à sua
paciência com meus erros e dedicação ao vosso trabalho.
Agradeço aos meus colegas de laboratório do NuBBE, os doutorandos Marcus
Vinicius, Juvenal Henrique e Natália. Vocês me ajudaram imensamente na minha curta
temporada em Araraquara, e acredito ter evoluído muito só de interagir com
profissionais tão competentes e apaixonados pelo que fazem. Vocês são uma inspiração
para mim.
Agradeço ao meu amigo do peito, Paulo Henrique. Que montanha russa de
emoções nós passamos. Você me viu no fundo do poço e me ajudou a ficar em pé, e
disso eu nunca vou esquecer. Graças ao seu apoio, pude deixar os dias mais sombrios da
minha vida para trás. Sou muito grato às nossas conversas e todos os momentos. Levo
da Biologia um amigo para a vida inteira, não tenho dúvidas disso.
Agradeço aos meus amigos Melkzedek, Pedro, Renata, Letícia, Ana Carolina,
Rafael, Luís Felipe, Lucas Fernando, Iefferson, Victória e Jhéssica. Vocês fizeram esse
período como aluno de graduação ser muito agradável. Tive muita sorte de ser da
mesma geração de pessoas tão notáveis, e vou levar para toda a vida os bons momentos
que tive interagindo com vocês.
Agradeço a todos que trabalharam comigo, me apoiaram e me ensinaram. Todo
e qualquer meta que eu venha a alcançar será devido ao fato de eu estar me apoiando no
ombro de gigantes.
vii
SÚMARIO
RESUMO ........................................................................................................................ ix
ABSTRACT ..................................................................................................................... x
LISTA DE TABELAS .................................................................................................... xi
LISTA DE FIGURAS .................................................................................................... xii
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURA ..................................................................... xiv
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 16
2 OBJETIVOS ................................................................................................................ 17
2.1 Objetivo geral ........................................................................................................... 17
2.2 Objetivos específicos ................................................................................................ 17
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................... 18
3.1 Química dos Produtos Naturais ................................................................................ 18
3.2 Fungos endofíticos .................................................................................................... 19
3.3 Ecologia dos fungos endófiticos ............................................................................... 20
3.4 Fungos endofíticos como fonte de novos compostos bioativos ............................... 20
3.5 A gramínea Axonopus leptostachyus ........................................................................ 25
3.6 Fungos da Ordem Magnaporthales ........................................................................... 26
4 MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................................ 28
4.1 Descrição dos materiais utilizados ........................................................................... 28
4.1.1 Meios de cultura .................................................................................................... 28
4.1.2 Reagentes ............................................................................................................... 28
4.1.3 Adsorventes cromatográficos ................................................................................ 28
4.2 Equipamentos ........................................................................................................... 28
4.2.1 Cultivo dos endófitos e obtenção do extrato ......................................................... 28
4.2.2 Cromatógrafos ....................................................................................................... 29
4.2.3 Ressonância Magnética Nuclear ............................................................................ 29
4.3 Métodos .................................................................................................................... 29
4.3.1 Coleta do material vegetal ..................................................................................... 29
4.3.2 Isolamento e purificação dos endófitos ................................................................. 29
4.3.3 Classificação dos endófitos ................................................................................... 30
4.3.4 Triagem biológica: atividade antibacteriana através de Antibiose ........................ 30
viii
4.3.5 Método de seleção do endófito bioativo ................................................................ 31
4.3.6 Cultivo do microrganismo P90 Magnaporthales sp. ............................................. 32
4.3.7 Obtenção do extrato bruto ..................................................................................... 32
4.3.8 Isolamento dos metabólitos ................................................................................... 33
4.3.8.1 Cromatografia em Camada Delgada Comparativa (CCDC) .............................. 33
4.3.8.2 Cromatografia em Coluna Aberta (CCA) ........................................................... 33
4.3.8.3 Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) ........................................... 34
4.3.9 Ensaios de atividade biológica das frações purificadas ......................................... 34
4.3.9.1 Triagem de atividade antibacteriana ................................................................... 34
4.3.9.2 Determinação da Concentração Inibitória Mínima (CIM) ................................. 35
4.3.9.3 Determinação da Concentração Bactericida Mínima (CBM)............................. 36
4.3.9.4 Experimento de redução de biofilme .................................................................. 36
4.3.9.5 Análise de citotoxicidade ................................................................................... 37
4.3.10 Elucidação estrutural das substâncias por espectrometria de Ressonância
Magnética Nuclear (RMN) ............................................................................................. 37
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................ 38
5.1 Seleção e obtenção do extrato bruto do endófito ...................................................... 38
5.2 Classificação do fungo.............................................................................................. 38
5.3 Estudo químico do fungo P90 Magnaporthales sp. .................................................. 38
5.3.1 Fracionamento cromatográfico e purificação ........................................................ 38
5.3.2 Caracterização da substância L1 (tr 16’) ............................................................... 39
5.3.3 Caracterização da substância F51-80 (tr 17’) ........................................................ 41
5.3.4 Caracterização da substância F16-30 (tr 30’) ........................................................ 42
5.3.5 Caracterização da substância F6-15 (tr 42’) .......................................................... 44
5.4 Ensaios de atividade biológica das frações purificadas ............................................ 46
5.4.1 Ensaios de triagem inicial de atividade antibacteriana .......................................... 46
5.4.2 Experimento de redução de biofilme ..................................................................... 48
5.4.3 Análise de citotoxicidade....................................................................................... 49
6 CONCLUSÕES ........................................................................................................... 52
7 REFERÊNCIAS .......................................................................................................... 53
ix
RESUMO
Fungos endofíticos colonizam tecidos de órgãos de plantas saudáveis, e são
reconhecidos como novas fontes de produtos naturais. Seus metabólitos especiais
possuem potencial uso no setor do agronegócio, indústria alimentícia e farmacêutica,
com diversas atividades biológicas, como antimicrobiana, citotóxica, entre outras. Neste
trabalho, foi selecionado para a investigação química e avaliação do potencial bioativo
de seus metabólitos, o fungo endofítico P90 Magnaporthales sp., isolado de folhas da
gramínea pantaneira Axonopus leptostachyus. O endófito foi cultivado em 50 placas de
petri com BDA e incubado por 15 dias em temperatura ambiente. O meio de cultura e
micélio foram cortados aleatoriamente, transferidos para um frasco erlenmeyer e
extraídos com AcOEt em mesa giratória orbital por 24h. O material foi filtrado em
pressão reduzida e seco, obtendo o extrato bruto. O extrato foi fracionado em escala
preparativa por cromatografia de adsorção em fase normal (sílica gel), com fase móvel
metanol:clorofórmio:hexano (1:4:5). As frações resultantes foram avaliadas para a
detecção de atividade antibacteriana em ensaios de Concentração Inibitória Mínima,
Concentração Bactericida Mínima e redução de biofilme, e atividade citotóxica frente a
linhagens de carcinomas humanos. O fracionamento em Cromatografia Líquida de Alta
Eficiência resultou no isolamento de 4 substâncias com melhor grau de pureza, onde
duas demonstraram citotoxicidade frente à linhagem de carcinoma colorretal humano,
uma das quais também apresentou atividade antibacteriana frente a linhagem de
Enterococcus faecium. As substâncias foram posteriormente submetidas às análises
espectroscópicas de Ressonância Magnética Nuclear para a elucidação estrutural.
Palavras-chave: bioatividade; fungos endofíticos; Axonopus leptostachyus.
x
ABSTRACT
Endophytic fungi colonize healthy plant organs, and are acknowledged as new sources
of natural products. Its special metabolites have potential use in the farming, food and
drug industries, with biological activities, such as antimicrobial, cytotoxic, among
others. In this work, were selected for the chemical investigation and evaluation of
potential bioactivity of its metabolites, the endophytic fungus P90 Magnaporthales sp.,
isolated from the leaves of the Pantanal grass Axonopus leptostachyus. The endophyte
was cultivated in 50 petri dishes with PDA and incubated for 15 days at room
temperature. The culture medium and mycelium were randomly cut, transferred to an
erlenlenmeyer flask and extracted with EtOAc in shaking incubator for 24h. The
material was filtered in low pressure and dried, resulting in a crude extract. The extract
was fractionated in preparative scale by adsorption chromatography in normal phase
(silica gel) with mobile phase methanol:chloroform:hexane (1:4:5). The resulting
fractions were evaluated for detection of antibacterial activity with Minimal Inhibitory
Concentration, Minimal Bactericidal Concentration, and biofilm reduction assays, and
cytotoxic activity facing human carcinoma strains. The HPLC fractionation resulted in
the isolation of 4 substances with superior purity grade, two of them demonstrating
activity facing human colorectal cancer strain, one of which also showed antibacterial
activity against the bacterial strain Enterococcus faecium. The substances were
subsequently submitted to Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy analysis for
structural elucidation.
Keywords: bioactivity; endophytic fungi; Axonopus leptostachyus.
xi
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Proposta para a semiquantificação da atividade antimicrobiana apresentada
pelos fungos endofíticos. _______________________________________________ 32
Tabela 2 – Atividade antibacteriana das frações “F16-30” e “L1” a 512 µg/mL. ____ 47
Tabela 3 – Resultado da CIM e CBM da fração “L1” (substância tr 16’ majoritaria). 47
Tabela 4 – Capacidade de redução do biofilme formado por Staphylococcus epidermidis
ATCC 35984. ________________________________________________________ 48
Tabela 5 – Inibição do crescimento celular (%) dos extratos e frações em linhagem de
carcinoma de colorretal humano (HCT116), com as concentrações de 5 g/mL e 50
g/mL (média ± SEM) (n=3) ____________________________________________ 50
xii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Espécie vegetal Axonopus leptostachyus (Flüggé) Hitchc. ____________ 25
Figura 2 – Interpretação para as medições de halos de inibição e crescimento micelial no
___________________________________________________________________ 31
Figura 3 – Fracionamento do extrato do fungo P90 Magnaporthales sp. por
Cromatografia em Coluna Aberta_________________________________________ 33
Figura 4 – Organograma do fracionamento do extrato bruto AcOEt do fungo P90
Magnaporthales. ______________________________________________________ 39
Figura 5 – Cromatograma da fração “L1” em CLAE analítica. Grad. exp. MeOH:H2O
(5:100)-(100:0) 40’, em 250 nm. Destaque para a banda simétrica no tr 16’. _______ 39
Figura 6 – Espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da substância tr 16’ (L1) de P90,
obtido com 0,7 mg em tubo de 3 mm. _____________________________________ 40
Figura 7 – Ampliação ( 8,7 – 7,2) do espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da
substância tr 16’ (L1) de P90. ____________________________________________ 40
Figura 8 – Espectro de RMN 13 C (150 MHz/CD3OD) da substância tr 16’ (L1) de P90,
obtido com 0,7 mg em tubo de 3 mm. _____________________________________ 40
Figura 9 – Cromatograma da fração “F51-80” em CLAE analítica. Grad. exp.
MeOH:H2O (5:100)-(100:0) 40’, em 250 nm. Destaque para a banda simétrica no tr 17’
___________________________________________________________________ 41
Figura 10 – Espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da substância tr 17’ (F51-80) de
P90, c/ supressão de solvente CD3OD em 4,887 e 4,183, obtido com 4,0 mg em tubo
de 3 mm. ____________________________________________________________ 41
Figura 11 – Espectro de RMN 13 C (150 MHz/CD3OD) da substância tr 17’ (F51-80) de
P90, obtido com 4,0 mg em tubo de 3 mm. _________________________________ 42
Figura 12 – Cromatograma da fração “F16-30” em CLAE analítica. Grad. exp.
MeOH:H2O (5:100)-(100:0) 40’ em 272 nm. Destaque para a banda simétrica no tr 30’.
___________________________________________________________________ 42
Figura 13 – Espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da substância tr 30’ (F16-30) de
P90, obtido com 0,4 mg em tubo de 3 mm. _________________________________ 43
Figura 14– Ampliação ( 3,7 – 1,9) do espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da
substância tr 30’ (F16-30) de P90. ________________________________________ 43
xiii
Figura 15 – Espectro de RMN 13 C (150 MHz/CD3OD) da substância tr 30’ (F16-30) de
P90, obtido com 0,4 mg em tubo de 3 mm. _________________________________ 43
Figura 16 – Cromatograma da fração “6-15” em CLAE analítica. Grad. exp.
MeOH:H2O (5:100)-(100:0) 40’ em 273nm. Destaque para a banda simétrica no tr 42’
___________________________________________________________________ 44
Figura 17 – Espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da substância tr 42’ (F6-15) de
P90, c/ supressão de solvente CD3OD em 4,887 e 3,301, obtido com 4,1 mg em tubo
de 3 mm. ____________________________________________________________ 44
Figura 18 – Ampliação ( 1,45 – 0,49) do espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da
substância tr 42’ (F6-15) de P90. _________________________________________ 45
Figura 19 – Ampliação ( 5,64 – 5,12) do espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da
substância tr 42’ (F6-15) de P90. _________________________________________ 45
Figura 20 – Espectro de RMN 13 C (150 MHz/CD3OD) da substância tr 42’ (F6-15) de
P90, obtido com 4,1 mg em tubo de 3 mm. _________________________________ 46
Figura 21 – Quantidade de biofilme da S. epidermidis ATCC 35984 depois de tratado
com as frações “L1” e “F16-30” a 512 µg/mL. A linhagem 12.228 é o controle positivo,
e a linhagem 35.984 é o controle negativo. _________________________________ 49
Figura 22 – Inibição do crescimento celular (%) dos extratos e frações em linhagem de
carcinoma de colorretal humano (HCT116), com as concentrações de 5 g/mL e 50
g/mL (média ± SEM) (n=3). ___________________________________________ 50
xiv
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURA
: Deslocamento químico
13C: Carbono isótopo 13
1H: Hidrogênio isótopo 1
AcOEt: Acetato de Etila
ATCC: American Type Culture Collection
BDA: Batata-Dextrose-Ágar
CBM: Concentração Bactericida Mínima
CCA: Cromatografia em Coluna Aberta
CCDC: Cromatografia em Camada Delgada Comparativa
CIM: Concentração Inibitória Mínima
CLAE: Cromatografia Líquida de Alta eficiência
CLSI: Clinical and Laboratory Standards Institute
COSY: Correlated Spectroscopy
DAD: Detector de Arranjo de Diodos
DMSO: Dimetilsulfóxido
DNA: Ácido Desoxirribonucleico
HMBC: Heteronuclear Multiple-Bond Correlation
HPLC: High Performace Liquid Chromatography
HSQC: Heteronuclear Single Quantum Coherence
Hz: Hertz
ICBS: Instituto de Ciências Biológicas e da Saúde
LEMiMo: Laboratório de Epidemiologia e Microbiologia Molecular
MeOH: Metanol
MHCA: Müller Hinton Cátion Ajustado
MTT: brometo de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio
NUPEC: Núcleo de Pesquisas em Conservação e Produção no Cerrado
ppm: Partes por milhão
RMN: Ressonância Magnética Nuclear
rpm: Rotações por minuto
RPMI: Roswell Park Memorial Institute
xv
SEM: Standard Error of the Mean
UFLC: Ultra Fast Liquid Chromatography
UFMT: Universidade Federal de Mato Grosso
USP: Universidade de São Paulo
UV: Ultra-Violeta
16
1 INTRODUÇÃO
Endófitos são microrganismos que vivem dentro de plantas saudáveis, principalmente
nos caules, folhas e raízes (JALGAONWALA et. al., 2011), promovendo uma interação
mutualística com seu hospedeiro. Entre os diferentes grupos de organismos endófitos estão os
fungos, que recentemente estão sendo vistos como excelente fonte de metabólitos especiais
com potencial uso econômico na agricultura, na indústria alimentícia, na indústria
farmacêutica, entre outros setores (NISA et. al., 2015). Na área da saúde humana os
microrganismos vêm historicamente contribuindo com a produção de potentes antibióticos,
como griseofulvinas, rifamicinas, citocalasinas, penicilinas, cefalosporinas, entre outros.
O Brasil, devido a sua biodiversidade e história etnobotânica, apresenta grande
potencial na pesquisa com endófitos (CALDERANI et. al., 2016), e nesse contexto, o
presente trabalho objetivou identificar substâncias produzidas por fungos endofíticos
associados às folhas de Axonopus leptostachyus, gramínea do pantanal, com ênfase ao
endófito P90 Magnaporthales sp. Desta forma, com base no histórico dos fungos para a
produção de compostos bioativos, foram utilizadas técnicas cromatográficas e
espectroscópicas para isolar e identificar metabólitos com potencial bioatividade.
O trabalho se justifica em virtude de as infecções bacterianas oportunistas serem
reconhecidas como as maiores complicações em pacientes imunocomprometidos por
quimioterapia, transplantes de órgãos, dentre outros casos, podendo ser fatais devida a
fragilidade do sistema de defesa. Muitas bactérias são responsáveis por infecções
nosocomiais, como a Staphylococcus aureus, Sphingomonas paucimobilis, Stenotrophomonas
maltophilia, Pseudomonas aeruginosa, entre outras. Uma complicação adicional reside no
fato que somente algumas drogas antibacterianas eficientes estão disponíveis para o
tratamento de infeções sistêmicas desta natureza, estimulando a pesquisa por novos
antibióticos (GERBERDING, 1998; SÁNCHEZ, 2015).
Foram realizados a coleta de folhas jovens e adultas da Axonopus leptostachyus, o
isolamento e classificação dos endófitos, e a triagem biológica para a detecção de atividade
antimicrobiana (NUNES; NEPONUCENO; TELES, et al., 2019). As espécies de fungos que
apresentaram resultados promissores na inibição de bactérias patogênicas em humanos foram
selecionadas para a investigação química de seus metabólitos especiais, utilizando técnicas
cromatográficas e espectrométricas para isolar, purificar, e elucidar as estruturas dos
metabólitos.
17
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
• Isolar, caracterizar e avaliar a atividade biológica dos metabólitos especiais produzidos por
fungos endofíticos associados às folhas de Axonopus leptostachyus.
2.2 Objetivos específicos
• Isolar e purificar os metabólitos especiais a partir do extrato bruto produzido pelo fungo
endofítico P90 Magnaporthales sp., para a obtenção das substâncias possivelmente
responsáveis pelas atividades antibacterianas detectadas nos ensaios de antibiose;
• Utilizar técnicas espectroscópicas para elucidar as estruturas dos metabólitos especiais
isolados e purificados;
• Avaliar o potencial antibacteriano de frações e substâncias purificadas.
• Avaliar a atividade citotóxica de frações frente a linhagens de carcinomas humanos.
18
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Química dos Produtos Naturais
Há pouco mais de 200 anos, um aprendiz de farmacêutico de apenas 21 anos, Friedrich
Sertürner, isolou o primeiro composto puro farmacologicamente ativo de uma planta. O
composto chamado morfina foi extraído do exsudato da incisão na cápsula da papoula da
planta Papaver somniferum. Esse feito iniciou uma era onde compostos das plantas poderiam
ser purificados, estudados e administrados em dosagens que não variariam com a fonte ou
idade do material (LI; VEDERAS, 2009).
Os produtos naturais possuem diversidade química e estrutural inigualável a qualquer
acervo de moléculas sintéticas, e continuam a inspirar novas descobertas nas áreas da
química, biologia e medicina. Por serem aperfeiçoados como moléculas bioativas durante sua
história evolutiva, até hoje são as melhores fontes de fármacos na indústria (NEWMAN;
CRAGG, 2016). A história da medicina é cheia de exemplos sobre como a descoberta de um
produto natural gerou profundos avanços na biologia e inspirou novos medicamentos e
tratamentos.
Alexander Fleming, Ernst Chain e Sir Howard Florey, ganharam em 1945 os prêmios
Nobel da Fisiologia ou Medicina pela descoberta da Penicilina, e Selman Waksman ganhou
em 1952 pela descoberta da estreptomicina. Pode-se dizer que esses prêmios viriam a
anunciar a chamada “Era de Ouro” dos produtos naturais na descoberta de novos fármacos,
que marcou as décadas de 1950 e 1960 (SHEN, 2015). Até 1990, cerca de 80% dos
medicamentos eram de produtos naturais, ou análogos inspirados por estes. Antibióticos
(penicilina, tetraciclina, eritromicina), antiparasitários (avermectina), anti-malárica (quinina,
artemisinina), agentes controladores de lipídeos (lovastatina e análogos), imunossupressores
para transplante de órgãos (ciclosporina, rampamicina) e anticancerígenos (taxol,
doxorrubicina) revolucionaram a medicina (LI; VEDERAS, 2009).
Desde o final do século XX, no entanto, muitas empresas farmacêuticas
enfraqueceram ou abandonaram seus programas de produtos naturais, em parte devido a
incríveis avanços nos métodos de rastreio de alta capacidade (High-Throughput Screening –
HTS) e de síntese combinatória, criando vasto acervo de moléculas sintéticas. Em
comparação, os acervos de produtos naturais geralmente consistiam em extratos e frações
parcialmente purificadas, em adição a compostos puros, e eram percebidos como
incompatíveis às demandas da indústria na época. Essa falta de ênfase em produtos naturais
na procura por novos fármacos está correlacionada com uma redução como um todo na
19
descoberta e queda substancial na aprovação de novos medicamentos originados de produtos
naturais (LI; VEDERAS, 2009).
O prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2015, dado a William Campbell e
Satoshi Omura pela descoberta do produto natural microbiano (avermectina), cujos derivados
ivermectina reduziram drasticamente a incidência de oncocercose (também conhecido como
“cegueira dos rios”) e filariose linfática (também conhecida como “elefantíase”), e para
Youyou Tu pela descoberta do produto natural de plantas artemisinina, um fármaco que
reduziu significativamente a taxa de mortalidade para pacientes com malária, trouxe grande
orgulho e otimismo para a comunidade de produtos naturais em todo o mundo (SHEN, 2015).
Associado a essa nova descoberta, e com os avanços recentes na genômica microbiana,
biologia sintética, bioinformática e tecnologias analíticas, o futuro parece brilhante para a
prospecção de produtos naturais para vários fins.
Neste contexto, o estudo químico/biológico dos produtos naturais na descoberta de
novos candidatos a fármacos se mantém em posição de destaque, endossado pelo excepcional
histórico de plantas e microrganismos na produção de moléculas bioativas.
3.2 Fungos endofíticos
Endófitos são aqueles microrganismos que habitam o interior de plantas,
especialmente folhas, caules e raízes, sem danos aparentes ao hospedeiro, e exercem um papel
onde ambos podem ser beneficiados. Desde o início da década de 1980, estudos relatam a
importância de fungos endofíticos para a planta hospedeira, mais especificamente
demonstrado que a presença desses microrganismos pode resultar na diminuição da predação
da planta por insetos herbívoros (AZEVEDO et al., 2001).
Diferentes grupos de organismos como fungos, bactérias, actinomicetos e
micoplasmas podem ocorrer como espécies endófitas (BANDARA et al., 2006). Além disso,
quase todas as classes de plantas vasculares e gramíneas examinadas até hoje são hospedeiras
de fungos endofíticos (JALGAONWALA et al., 2011).
A existência destes endófitos é conhecida por centenas de anos, e a pesquisa
especificamente em fungos endofíticos também tem uma longa história, onde sua diversidade
entre as plantas é consideravelmente grande, sendo estimado que cada planta hospeda pelo
menos um ou dois endófitos principais (VERMA et al., 2007).
Recentemente, os fungos endofíticos vem sendo observados como uma prolífica fonte
de metabólitos especiais com várias atividades biológicas, com destaque para a
antimicrobiana, além de receber atenção nos últimos 30 anos devido sua capacidade de
20
proteger as plantas de insetos predadores e organismos fitopatógenos (JALGAONWALA et
al., 2011).
3.3 Ecologia dos fungos endófiticos
Os botânicos foram os que mais estudaram as interações entre os fungos endofíticos e
as plantas que os hospedam. Estudos desde o início dos anos 1980 indicam que endófitos não
são específicos aos seus hospedeiros (COHEN, 2006), onde uma única espécie de endófito
pode ser capaz de se associar a uma grande variedade de vegetais. Além disso, fungos da
mesma espécie podem produzir substâncias diferentes, dependendo de qual parte da planta ele
foi isolado (CARROLL; PETRINI, 1983; WEARN et al. 2012).
Isso indica que organismos endófitos da mesma espécie que são isolados de plantas de
diferentes famílias e classes possuem condições ecológicas e geográficas totalmente distintas
(PETRINI et al., 1986). A relação planta-endófito não é necessariamente simbiótica. Uma
hipótese bem aceita de Schulz (et al., 2002) postula que a interação entre os dois organismos é
caracterizada por um equilíbrio sintonizado por milhões de anos de evolução entre a
virulência do fungo e as defesas da planta.
Devido aos endófitos serem possivelmente patógenos latentes, eles podem ser
influenciados por certos fatores ambientais intrínsecos para expressar características que
levam à patogenicidade (ARNOLD, 2005). Por exemplo, o endófito Epichloe festucaeis
possui genes que, ao serem ativados por stress nutricional, pode transformar sua associação
mutualística com seu hospedeiro Lolium perene e se tornar um patógeno (EATON et al.,
2011).
A sintonia criada nessa interação planta-endófito é tamanha, que em 2008, Moricca e
Ragazzi (2008) demonstraram que ela é controlada pelos genes dos dois organismos e
modulada pelo ambiente em que se encontram. Essa coevolução dos mecanismos bioquímicos
tem como consequência a biossíntese concomitante de substâncias entre planta e endófitos,
tornando endófitos isolados de plantas medicinais uma provável fonte com alto rendimento de
metabolismos biologicamente ativos (WEBER et al., 2004).
3.4 Fungos endofíticos como fonte de novos compostos bioativos
Fungos endófitos são capazes de sintetizar compostos bioativos que são usados pelas
plantas para defesa frente a patógenos, e alguns desses compostos se mostraram úteis para a
descoberta de novos fármacos. Estudos recentes relataram centenas de produtos naturais
produzidos por esses microrganismos, incluindo alcaloides, terpenoides, flavonoides e
21
esteroides (NAIR; PADMAVATHY, 2014). A maioria desses compostos é conhecida pelas
suas funções antibióticas, imunossupressoras, anticâncer, agentes de controle biológico, entre
outras atividades.
Como exemplos da grande contribuição dos fungos endofíticos em fornecer moléculas
bioativas, temos o Paclitaxel, comercialmente conhecido como Taxol (ROWINSKY;
DONEHOMER, 1995) (1). Medicamento usado para tratar o câncer de mama, de ovários e de
pulmão, sendo essa substância isolada pela primeira vez das folhas da planta Taxus brevifolia,
uma conífera da América do Norte. No entanto, hoje em dia se sabe de muitos endófitos que
também são capazes de a sintetizar; o fungo Metarhizium anisopliae, isolado da planta Taxus
chinensis, produz taxol em abundância quando cultivado in vitro. Colletotrichum
gloeosporioides, isolado de folhas da planta medicinal Justicia gendarussa, também produz
taxol (KUSARI et al., 2012).
Huperzine A (Hup-A) (2), um alcaloide licopódio, foi originalmente isolada da planta
Huperzia serrata, e atraiu grande atenção pelo seu papel na inibição de acetilcolinesterase,
com uso promissor no combate ao mal de Alzheimer. Cerca de 120 linhagens de fungos
endofíticos foram isolados da H. serrata, e 9 dessas linhagens produziram Hup-A. Dois novos
agentes anti-tuberculose, as benzopiranonas diaporteona A (3) e B (4), foram isoladas do
fungo endofítico Diaporthe sp. P133, isolada das folhas do vegetal Pandanus maryllifolius
(MA; GANG, 2004).
22
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Brefeldina A (5) é uma lactona macrociclica sintetizada do palmitato pelo fungo
endofítico Cladosporium sp. da planta Quercus variabilis, que inibe a secreção de proteína
nas células, e é um poderoso agente antiviral (KUSARI et al., 2012). Nove metabólitos
bioativos foram isolados do endófito Alternaria alternata, associado à espécie Maytenus
hookeriand, e foram caracterizados por RMN como alternariol (6), éter alternariol
monometílico (7), 5’-epialtenueno (8), altenueno (9), uridina (10), adenosina (11), ACTG
toxina-E (12), ergosta-7,24(28)-dien-3-ol (13), e ergosta-4,6,8,22-retraen-3-ona (14) do
extrato desse fungo, a maioria sendo substâncias inéditas (NAIR; PADMAVATHY).
23
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
24
(13)
(14)
(15)
Endófitos que residem em gramíneas são conhecidos pela sua capacidade de produzir
alcaloides pirrolizidínicos, que exibem efeitos tóxicos frente a invertebrados e vertebrados
herbívoros, possivelmente envolvendo a proteção da grama hospedeira (SCHARDL;
SELOSSE, 2007). Substâncias comumente associadas à reação da planta frente a ação de
herbívoros já foram relatadas como metabólitos produzidos por fungos endofíticos, como o
resveratrol (15), encontrado em fungos endofíticos do gênero Acremonium (HATCH; HAILE,
2012).
25
3.5 A gramínea Axonopus leptostachyus
Esta espécie vegetal é conhecida popularmente como capim imperial, pasto imperial
ou palha branca (Figura 1), de ampla ocorrência na América do Sul. O gênero Axonopus é em
grande parte Neotropical, distribuído do sul dos Estados Unidos até a região central da
Argentina. Brasil, Venezuela e Colômbia são os países onde mais espécies estão concentradas
(ZULOAGA et al., 2007), ocorrendo em maior parte em florestas secas e úmidas, áreas
degradadas, relvados, e campos cultivados (BLACK, 1963). O centro de diversidade do
gênero, e talvez sua origem, se encontra na parte central do Brasil (HICKENBICK et al.,
1975).
Muitas espécies do gênero, como Axonopus leptostachyus, A. compressus, A.
fissifolius, A. scoparius, A. purpussi, e A. suffultus possuem importância econômica, com
extenso uso como alimento de gado (LÓPEZ; MORRONE, 2012). A identificação de espécies
desse gênero, no entanto, muitas vezes esbarra na sua complicada taxonomia. Segundo
Giraldo-Cañas (2012), isso faz com que seja difícil determinar claramente alguns exemplares,
com muitos botânicos utilizando determinações taxonômicas equivocadas e confundindo
espécies de Axonopus entre si, e às vezes com espécies de outros gêneros, como Digitaria e
Paspalum. Há grande uniformidade de caracteres morfológicos, uma vez que existem apenas
diferenças interespecíficas, tanto nos órgãos vegetativos quanto nas espigas.
Figura 1 – Espécie vegetal Axonopus leptostachyus (Flüggé) Hitchc.
26
Na literatura não foram encontrados estudos químicos sobre os metabólitos produzidos
por essa espécie vegetal. Todavia, Gubiani, (et al., 2019) isolaram as substâncias ácido (E)-5-
hidroxi-3-metil-pent-2-enóico (16), Koninginin D (17) e Giluterrina (18) de fungos
endofíticos associados às raízes da A. leptostachyus. A Giluterrina apresentou atividade
citotóxica seletiva frente as culturas de carcinomas de rins e próstata.
(16)
(17)
(18)
3.6 Fungos da Ordem Magnaporthales
A Ordem Magnaporthales pertencente à classe Sordiariomycetes e ao Filo
Ascomycota. Contém patógenos importantes presentes em cereais e gramíneas, como
exemplo o fungo patógeno de arroz Pyricularia oryzae (Magnaporthe oryzae), o patógeno de
cereais Gaeumannomyces graminis, o patógeno que afeta o caule do arroz Nakataea oryzae
(Magnaporthe salvinii) e o patógeno de gramíneas forrageiras Magnaporthiopsis poae
(CANNON, 1994; THONGKANTHA et al., 2009). De acordo com Zhang (et al., 2016),
foram descritas por volta de 200 espécies de Magnaporthales, sendo aproximadamente 50%
delas patógenas de monocotiledôneas domesticadas e selvagens.
Avanços recentes no sequenciamento de genes, transcriptomas e genomas de fungos
dessa Ordem resultaram em filogenias robustas, que correspondem com a patogenicidade,
27
ecologia e biologia dessas espécies. No entanto, as filogenias entram em conflito com certos
conceitos genéricos tradicionais baseados na morfologia. Magnaporthe e Gaeumannomyces,
por exemplo, mostraram ser polifiléticos. A revisão desse táxon foi assunto em publicações
recentes (LUO; ZHANG, 2013; KLAUBAUF et al., 2014; LUO et al., 2015), evidenciando
que a identificação de indivíduos dessa ordem a nível de gênero deve se utilizar de
ferramentas providas pela Biologia Molecular para se adequar ao preconizado pela literatura
taxonômica atual.
28
4 MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Descrição dos materiais utilizados
4.1.1 Meios de cultura
O cultivo do endófito foi realizado com o meio de cultura Batata Dextrose Agar
(Acumedia®). O caldo Müller Hinton Cátion-Ajustado (HiMedia®) foi utilizado nos ensaios
de atividade antibacteriana. Para cultura de carcinoma colorretal humano, foi utilizado meio
RPMI 1640 (ThermoFischer Scientific), suplementado com 20% de soro bovino.
4.1.2 Reagentes
Foi utilizado água destilada no preparo dos meios de cultura; acetato de etila 99,5%
(QUEMIS®) no processo de extração a partir da maceração do bolo micelar. Para verificar a
seletividade da separação de substâncias por CCDC e CCA foram utilizados: metanol 99,5%;
éter etílico 99,5%; hexano 99,5%; clorofórmio 99,5%; diclorometano 99,5%, e acetato de etila
99,5%, todos da marca QUEMIS®. Nas leituras em CLAE foi utilizado álcool metílico de
grau-HPLC (99,8%) QUEMIS®. Para a Ressonância Magnética Nuclear foi utilizado o
solvente deuterado CH3OH-d4 da Cambridge Isotope Laboratories. Para solubilização de
amostras durante os ensaios biológicos, foram utilizados dimetil sulfóxido 99,5% (Synth) e
MTT (Sigma-Aldrich Chemical Co.).
4.1.3 Adsorventes cromatográficos
Foram utilizadas cromatoplacas de sílica de fase normal AL SIL G/UV254
(Whatman®), 20x20 cm em experimentos de Cromatografia em Camada Delgada
Comparativa (CCDC). As manchas foram visualizadas em câmara de UV nos comprimentos
de onda 254 e 365 nm. Para cromatografia em coluna aberta (CCA) foi utilizado o adsorvente
sílica de fase normal (40-63 µm, 230-400 mesh) SiliaFlash® F60 (SILICYCLE UltraPure
SILICA GELS).
4.2 Equipamentos
4.2.1 Cultivo dos endófitos e obtenção do extrato
A autoclave de 30 L (PHENIX®, modelo AV-30) foi utilizada para a esterilização dos
meios de cultura e demais materiais. O plaqueamento e inoculação dos endófitos em meio de
cultura foi realizada em capela de fluxo laminar (marca FILTRACOM®, modelo microflow
675 AC). Na estufa da marca Nova Ética, sucedeu a etapa de cultivo dos microrganismos.
29
Para a extração e solubilização do extrato bruto foi utilizado o aparelho de ultrassom
(UNIQUE®, modelo USC-1400, 40kHz). Para a concentração das amostras utilizou-se
rotaevaporador (marca Fisatom®, modelo 801), em conjunto com bomba a vácuo (marca
PRISMATEC®, modelo 132B), banho termostático (marca Fisatom®, modelo 550) e
circulador refrigerado (marca Ética®, modelo 521). A pesagem das massas dos extratos e
frações foi feita em uma balança analítica (marca SHIMADZU, modelo AUY220).
4.2.2 Cromatógrafos
Os cromatógrafos utilizados foram o Prominence UFLC modelo LC-20AD do
fabricante Shimadzu com o detector DAD operando de 200 a 450 nm, e Prominence HPLC
modelo LC-6A do fabricante Shimadzu com o detector Ultravioleta-Visível.
4.2.3 Ressonância Magnética Nuclear
A técnica de espectroscopia de RMN foi realizada em equipamento Bruker Avance
600, operando com uma crio-sonda em 600 MHz para o núcleo de 1H e a 150 MHz para o
núcleo de 13C. Os experimentos foram analisados utilizando os softwares TopSpin e
MestReNova.
4.3 Métodos
4.3.1 Coleta do material vegetal
As folhas da gramínea “Axonopus leptostachyus”, espécie existente no
Cerrado/Pantanal de Mato Grosso, foram coletadas no município de Poconé, em abril de 2012
para o isolamento de fungos endofíticos. O exemplar da espécie está depositado no Herbário
da UFMT sob o número 40.492. Etapa realizada pelo grupo do Prof. Dr. Marcos Antônio
Soares – ICBS/UFMT.
4.3.2 Isolamento e purificação dos endófitos
Para o isolamento dos fungos endofíticos as folhas foram submetidas à desinfestação
superficial através da imersão em água de torneira com detergente neutro (1%), agitação
orbital a 150 rpm por cinco minutos, e enxague com água destilada. Em seguida foram
imersas sequencialmente em álcool 70% por um minuto, hipoclorito de sódio 2,5% por três
minutos, álcool 70% por trinta segundos e enxaguadas três vezes em água destilada
esterilizada. O excesso de humidade foi retirado com papel de filtro estéril. As folhas foram
30
cortadas em 1 cm2 e colocadas em uma placa de Petri contendo o meio BDA. O crescimento
fúngico foi acompanhado durante 15 dias e o micélio emergente foi transferido para uma nova
placa de Petri, contendo BDA. Foram isoladas 48 linhagens, preservadas em BDA e
armazenadas no Laboratório de Bioprospecção no Núcleo de Pesquisas do Cerrado (NUPEC).
Etapa realizada pelo grupo do Prof. Dr. Marcos Antônio Soares – ICBS/UFMT.
4.3.3 Classificação dos endófitos
As linhagens puras foram classificadas no Instituto de Biociências da Universidade
Federal de Mato Grosso, sob a responsabilidade do Prof. Dr. Marcos Antônio Soares.
Os fungos endofíticos foram agrupados em morfotipos seguindo a metodologia
empregada por Lacap (2003). Para confirmação do agrupamento, observaram-se
características microscópicas através de lâminas permanentes obtidas do microcultivo (Kern;
Blevins, 1999). A extração de DNA de um representante de cada grupo morfológico foi
realizada com o kit Axygen (Bioscience USA) de acordo com recomendações do fabricante.
A classificação molecular foi realizada pelo sequenciamento parcial dos genes 26S rDNA
(domínio D1/D2), ITS (espaçador interno transcrito) e β-tubulina. Os fragmentos
amplificados foram purificados e sequenciados. Em seguida, a sequência obtida foi
comparada com o banco de dados GenBank através da ferramenta nBLAST
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/). Os morfotipos isolados de Axonopus leptostachyus
encontram-se depositados no GenBank com o código KJ439111KJ439180.
4.3.4 Triagem biológica: atividade antibacteriana através de Antibiose
Quarenta e oito linhagens de fungos endofíticos se demonstraram viáveis após a
preservação, sendo então reativadas em meio BDA, em placas de Petri, e cultivadas a 37ºC
por sete a quinze dias, em duplicata. Após crescimento, os micélios (junto com o BDA) foram
perfurados com furador cilíndrico (8 mm ), e transferidos individualmente ao centro de
outra placa de Petri com BDA, com a face do micélio voltado para cima, e conduzidos para
estufa a 37ºC até que os fungos crescessem aproximadamente 30 mm de diâmetro.
Simultaneamente ao crescimento dos endófitos, foram preparados ágar Müller-Hinton,
inoculadas as bactérias (Staphylococcus aureus ATCC 25923, Escherichia coli ATCC 25922,
Klebsiella pneumoniae ATCC 13883, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 e Enterococcus
faecalis ATCC 29212), e cultivadas a 37ºC por 24 horas. Após esse período, as colônias
foram coletadas e transferidas em água destilada estéril para padronizar as suspensões,
31
seguindo a escala de 1,0 de MacFarland. As suspensões ajustadas foram semeadas (100 L)
com swab estéril nas placas de Petri contendo os fungos endofíticos, refrigeradas a 4oC por 4
horas, e levadas à estufa microbiológica a 37 oC, sendo medido o halo de inibição (mm) ao
redor dos endófitos, após 24 horas (PONTES; ESCHER, 2014).
DI: Diâmetro do halo de inibição
DM: Diâmetro do crescimento Micelar
EI: Evolução da inibição (EI= DI – DM)
Figura 2 – Interpretação para as medições de halos de inibição e crescimento micelial no
bioensaio.
4.3.5 Método de seleção do endófito bioativo
Com base nos dados de inibição apresentados pelos endófitos, foi proposto pelo grupo
de pesquisa (NUNES, NEPONUCENO, TELES et al., 2019) uma semiquantificação que
categorize a atividade antimicrobiana, baseando-se na classificação proposta por Matsuura
(2004).
Formula proposta para o cálculo e obtenção da semiquantificação da atividade
antimicrobiana:
X% = [(DI x 100) / DM] – 100
Sendo:
Limite final da placa
de Petri
Zona de crescimento micelar
Fronteira do halo de inibição
DI
DM EI EI
Bloco de Gelose
(Micélio + meio
BDA)
Diâmetro de 8
mm
Zona de crescimento dos
patógenos
(Bactérias e Candidas)
Zona de inibição
32
X%: porcentagem de evolução da área de inibição;
DI: Diâmetro do halo de inibição;
DM: Diâmetro do crescimento micelar;
Tabela 1 – Proposta para a semiquantificação da atividade antimicrobiana apresentada pelos
fungos endofíticos.
Ausente: X < 17% (-)
Baixa: 17% X 67% (+)
Moderada: 68% X 133% (++)
Alta: > 134% (+++)
De acordo com a inibição de crescimento observada nos ensaios de antibiose frente às
bactécias patogênicas em humanos, foi selecionado para bioprospecção de seus metabólitos
especiais o fungo P90 Magnaporthales sp. devido ao halo de inibição exibido frente a E.
faecalis.
4.3.6 Cultivo do microrganismo P90 Magnaporthales sp.
O fungo selecionado foi cultivado em duas placas de Petri (12 cm ) em meio BDA
esterilizado em autoclave (120°C – 20’), e incubado por 15 dias em temperatura ambiente.
Em seguida, o meio e micélio foi cortado em blocos (8 mm), transferido para o centro de
cinquenta placas de Petri de mesmo tamanho (meio BDA, 20 mL por placa) e cultivado
novamente por 15 dias em temperatura ambiente.
4.3.7 Obtenção do extrato bruto
Após o período de crescimento do fungo, o meio de cultura e micélio foram cortados
aleatoriamente e transferidos para Erlenmeyers 500 mL contendo 20 mL de acetato de etila
(AcOEt) / placa de fungo, onde permaneceram por 24 horas em maceração usando mesa
giratória orbital (200 rpm, 35°C). A fase sobrenadante foi filtrada e seca em evaporador
rotatório para obter o extrato bruto AcOEt (BHARDWAJ, 2015). O mesmo procedimento foi
realizado sem microrganismo, inoculado para o controle negativo.
33
4.3.8 Isolamento dos metabólitos
Para o isolamento e purificação dos metabólitos produzidos pelo fungo P90 foram
abordadas diferentes técnicas cromatográficas, descritas abaixo.
4.3.8.1 Cromatografia em Camada Delgada Comparativa (CCDC)
Para as separações em camada delgada foi avaliada a capacidade de resolução das
manchas (substâncias) cromatográficas utilizando diferentes sistemas de eluentes, incluindo
misturas entre solventes como AcOEt, CH2Cl2, CHCl3 e Et2O, com diferentes proporções de
MeOH (maior capacidade de eluição) e Hexano (menor capacidade de eluição) em placas com
sílica de fase normal, como fase estacionária. As placas foram visualizadas em Câmara Escura
c/ Transluminador UV (254 e 365 nm) para averiguar a capacidade de eluição da fase móvel
(SHUSTERMAN, 1997).
4.3.8.2 Cromatografia em Coluna Aberta (CCA)
O extrato selecionado foi fracionado em coluna aberta de vidro (diâmetro da coluna:
3,5 cm, altura da fase estacionária: 15 cm), utilizando o sistema de solvente
MeOH:CHCl3:Hex (1:4:5) como fase móvel e sílica de fase normal como fase estacionária
(Figura 3), sendo as frações monitoradas por CCDC.
Figura 3 – Fracionamento do extrato do fungo P90 Magnaporthales sp. por
Cromatografia em Coluna Aberta
34
4.3.8.3 Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE)
Concomitantemente aos testes em CCDC, o extrato foi preparado para analise em
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com Detector de Arranjo de Diodos (CLAE-DAD).
Para isso, foi solubilizado em solução hidrometanólica [MeOH:H2O (95:5)] à 10 mg/mL e
submetido ao processo de extração em fase sólida (clean-up) utilizando um cartucho “Sep-
Pak” (SPE) com 1g de sílica gel de fase reversa (C18), eluido com 1 mL. A amostra foi
analisada em sistema analítico padronizado nas seguintes condições:
a) Concentração: 10mg/mL (desconsiderando a retenção no cartucho SPE)
b) Faixa de comprimentos de onda: entre 200-400 nm
c) Coluna: sílica C18
d) Fluxo: 1mL x min-1
e) Volume de injeção: 20 µL
f) Método de gradiente exploratório (MeOH:H2O [5:95] – [100:0] 40’)
O mesmo método foi utilizado para analisar as frações resultantes da separação em
CCA. Aquelas consideradas mais promissoras, tendo em vista o perfil cromatográfico
(número de bandas, intensidade dos sinais, resolução e polaridade) e a quantidade de massa
obtida, foram encaminhadas para ensaios de atividade biológica.
4.3.9 Ensaios de atividade biológica das frações purificadas
Foi realizada a triagem para a atividade antibacteriana de 4 frações do extrato do fungo
P90 Magnaporthales frente às linhagens de bactérias Staphylococcus epidermidis,
Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Klebsiella
pneumoniae, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii e Pseudomonas aeruginosa. O
resultado inicial guiou a execução de testes de Concentração Inibitória Mínima e
Concentração Bactericida Mínima. Ao mesmo tempo, as mesmas frações e frações similares
foram submetidas ao experimento de redução de biofilme frente à bactéria S. epidermidis, e
ensaio de atividade citotóxica frente à uma linhagem de carcinoma humano.
4.3.9.1 Triagem de atividade antibacteriana
As frações foram diluídas separadamente em DMSO para a preparação de uma
solução estoque 100 x concentrada (51,2 mg/mL). Posteriormente, a solução estoque foi
diluída 1:100 em caldo Müller Hinton Cátion Ajustado (MHCA). A partir disso, cada
35
composto foi testado a 512 μg/mL a 1% DMSO, ou na maior concentração em que foi
possível dissolver o composto sem que houvesse precipitação, de acordo com o preconizado
pelo CLSI (2017). A adição do inóculo foi realizada de acordo com CLSI (2015) para o
método de microdiluição em caldo.
Para o controle negativo e positivo, são adicionados caldo Müller Hinton Cátion
Ajustado 1% DMSO. No controle positivo foi adicionada bactéria sem o composto, para
observar seu crescimento em caldo Müller Hinton Cátion Ajustado 1% DMSO. No controle
negativo, foi utilizado o meio de cultura caldo Müller Hinton Cátion Ajustado 1% DMSO,
sem bactéria, para mostrar que não há contaminação do mesmo.
A incubação foi realizada a 37°C e a leitura visual dos resultados foi feita após 24h. A
ausência de crescimento bacteriano indicou um resultado positivo, evidenciando a atividade
antibiótica na concentração testada. Neste caso, a concentração inibitória mínima pode ser
512 μg/mL ou menos (≤ 512 μg/mL). Quando houve crescimento bacteriano, a triagem foi
considerada negativa, sem atividade antibacteriana na concentração testada. A triagem
negativa não exclui a possibilidade de o composto apresentar atividade antibacteriana em
concentrações maiores, por isso, o resultado é expresso como “> 512 μg/mL”. Os testes foram
realizados em duplicata. As frações que obtiveram resultado de triagem positivo (≤ 512
μg/mL) foram encaminhadas para a determinação da concentração inibitória mínima (CIM) e
da concentração bactericida mínima (CBM). Etapa realizada no Laboratório de Epidemiologia
e Microbiologia Molecular (LEMiMo), USP – São Carlos, pelo grupo da Profa. Dra. Ilana L.
B. C. Camargo.
4.3.9.2 Determinação da Concentração Inibitória Mínima (CIM)
Para a determinação da CIM foram utilizadas todas as linhagens das espécies
bacterianas que se mostraram sensíveis à fração avaliada na etapa de triagem da atividade
antibacteriana. Cada fração foi diluída em DMSO para uma solução estoque 100x
concentrada, que posteriormente foi diluída 1:100 em caldo Müller Hinton Cátion Ajustado
(MHCA) segundo o CLSI (2013). A partir disso, cada fração foi testada em 512 μg/mL a 1%
DMSO, ou na maior concentração em que foi possível dissolver o composto sem que
houvesse precipitação. Dos poços do composto a 512 μg/mL partiram as diluições seriadas
(1:2) até a concentração de 0,06 μg/mL. A incubação foi feita a 37°C e a leitura visual dos
resultados após 24 horas, na qual se observou a menor concentração que o composto
conseguia inibir o crescimento do microrganismo. Para os controles negativo e positivo foram
adicionados caldo Müller Hinton Cátion Ajustado 1% DMSO. No controle positivo foi
36
adicionada bactéria sem o composto para observar seu crescimento em caldo Müller Hinton
Cátion Ajustado 1% DMSO. No controle negativo, há apenas o meio de cultura caldo Müller
Hinton Cátion Ajustado 1% DMSO, sem bactéria, para mostrar que não há contaminação do
mesmo. Os testes foram realizados em duplicata. Etapa realizada no Laboratório de
Epidemiologia e Microbiologia Molecular (LEMiMo), USP – São Carlos, pelo grupo da
Profa. Dra. Ilana L. B. C. Camargo.
4.3.9.3 Determinação da Concentração Bactericida Mínima (CBM)
Após a leitura visual da CIM, inoculou-se 100 μL do conteúdo do poço equivalente a
CIM, em uma diluição acima e duas abaixo, em placa de MHCA-Ágar por técnica de
microgota, sem estriar. A placa foi incubada em estufa a 37°C por 24 horas, quando foi feita a
leitura visual para observar qual concentração não houve o crescimento bacteriano. Para a
diferenciação entre a atividade bactericida ou bacteriostática, os compostos que tiveram a
razão CBM/CIM menor ou igual a quatro foram considerados bactericidas, acima disso sendo
consideradas bacteriostáticas (PANKEY & SABATH, 2004). Etapa realizada no Laboratório
de Epidemiologia e Microbiologia Molecular (LEMiMo), USP – São Carlos, pelo grupo da
Profa. Dra. Ilana L. B. C. Camargo.
4.3.9.4 Experimento de redução de biofilme
Foi avaliada a capacidade das frações na redução de biofilme formado por
Staphylococcus epidermidis ATCC 35984, uma linhagem conhecida por essa característica. Já
a linhagem de S. epidermidis ATCC 12228, não formadora de biofilme, foi utilizada no
ensaio como controle negativo. Todos as frações foram testadas na concentração de 512
µg/mL. As linhagens foram pré-cultivadas em 35 mL de caldo de infusão cérebro-coração
suplementado com 0,75% de glicose (m/V) a 37˚C. Alíquotas de 200 µL de suspensões
bacterianas foram incubadas em modo estático em microplacas de poliestireno de 96 poços de
fundo plano, a 37 ºC por 24 horas, para propiciar adesão bacteriana. Após a remoção das
células planctônicas, os poços foram lavados três vezes com tampão fosfato salino (PBS; pH
7,4), e as células foram posteriormente incubadas por mais 24 h, a 37 ºC, na presença de meio
recém preparado, para controle positivo e negativo, e meio recém preparado adicionado à
fração a 512 µg/mL nos poços com a linhagem formadora de biofilme. Posteriormente, as
células foram lavadas e submetidas a coloração com violeta de cristal (0,2% m/V) e
examinadas em leitor de microplacas a 600 nm, como descrito por Tendolkar (et al., 2004). A
comparação entre as linhagens S. epidermidis ATCC 12228 e S. epidermidis ATCC 35984 foi
37
feita com o teste t-Student bicaudal (p <0,05) para garantir que a formação do biofilme foi
bem-sucedida. A análise de variância unidirecional (ANOVA) foi utilizada para comparar os
valores de absorbância de S. epidermidis ATCC 35984 tratada e não tratada, sendo
considerada uma redução estatisticamente significativa quando p <0,05. O estudo foi
realizado em 12 réplicas. Etapa realizada no Laboratório de Epidemiologia e Microbiologia
Molecular (LEMiMo), USP – São Carlos, pelo grupo da Profa. Dra. Ilana L. B. C. Camargo.
4.3.9.5 Análise de citotoxicidade
A citotoxicidade das frações foram analisadas através do ensaio colorimétrico de MTT
[3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio] para medir a atividade de enzimas
mitocondriais, com o monitoramento da formação de Formazan, de coloração púrpura a 570
nm, formado como produto de redução enzimática do MTT com coloração amarela. Foram
plaqueadas 6 x 103 células de HCT116 (linhagem de carcinoma colorretal humano) por poço,
em placas de 96 poços (3 x 104 células /mL em 200 μL de meio RPMI 1640). Após 24 horas,
as frações foram adicionadas em concentrações de 5 e 50 μg/mL, em duplicatas, e incubadas
por 72 horas. A doxorrubicina foi utilizada como controle positivo e dimetilsulfóxido
(DMSO) com controle negativo. Após 72 horas de incubação, o sobrenadante foi substituído
por meio de cultura contendo MTT (0,5 mg/mL). Após três horas, o sobrenadante foi
removido, a placa foi seca, o precipitado contendo azul de formazana de MTT foi dissolvido
em 150 μL de DMSO, e a absorbância foi medida a 570 nm (MOSMANN, 1983). Etapa
realizada no Laboratório de Farmacologia de Produtos Naturais Marinhos, dentro do
Departamento de Farmacologia da USP – São Paulo, pelo grupo da Profa. Dra. Leticia Veras
Costa Lotufo.
4.3.10 Elucidação estrutural das substâncias por espectrometria de Ressonância
Magnética Nuclear (RMN)
A determinação estrutural dos metabólitos isolados foi realizada através da técnica
espectrométrica de Ressonância Magnética Nuclear. As substâncias purificadas foram
solubilizadas em 200 µL de CD3OD, transferidas a tubos de RMN de 3 mm, e submetidas aos
experimentos de RMN 1H e 13C, em alto campo com experimentos uni e bidimensionais
(gCOSY, gHMBC, gHSQC, entre outros).
38
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Seleção e obtenção do extrato bruto do endófito
O fungo P90 Magnaporthales sp. foi selecionado para bioprospecção devido sua
inibição potencial frente a E. faecalis. O endófito apresentou EI (Evolução da Inibição) de 40
mm (266,66% de inibição), correspondendo a uma alta atividade antimicrobiana (NUNES;
NEPONUCENO; TELES, et al., 2019). Ao fim do processo de extração, este endófito
produziu 501,1 mg de extrato bruto AcOEt.
5.2 Classificação do fungo
A linhagem endofítica P90 Magnaporthales sp. encontra-se depositada no GenBank
com o código KJ439176.
5.3 Estudo químico do fungo P90 Magnaporthales sp.
5.3.1 Fracionamento cromatográfico e purificação
O esquema da Figura 4 demonstra o fracionamento cromatográfico do extrato bruto
(AcOEt) P90 Magnaporthales e o isolamento de substâncias através de CCA e CLAE. A
análise das frações reunidas e seu desenvolvimento cromatográfico permitiram a separação de
quatro substâncias com relativa pureza: tr16’, tr17’, tr30’ e tr42’. As substâncias foram
encaminhadas para experimentos de RMN para possível identificação estrutural.
39
Figura 4 – Organograma do fracionamento do extrato bruto AcOEt do fungo P90
Magnaporthales.
* L indica fração coletada durante o processo de limpeza da coluna
5.3.2 Caracterização da substância L1 (tr 16’)
A fração “L1” foi purificada em CLAE-DAD semipreparativo, resultando no
isolamento da substância tr 16’, que apresentou aparente grau de pureza e banda de alta
absortividade molar (Figura 5).
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 min
-250
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
mAUExtract-250nm,4nm (1.00)
Figura 5 – Cromatograma da fração “L1” em CLAE analítica. Grad. exp. MeOH:H2O
(5:100)-(100:0) 40’, em 250 nm. Destaque para a banda simétrica no tr 16’.
A substância tr 16’ foi submetida aos experimentos de RMN unidimensional 1H
(Figura 6 e 7) e 13C (Figura 8) e bidimensional (HSQC), no entanto, os dados ainda estão
sendo trabalhados para a elucidação estrutural. O espectro apresenta um conjunto de sinais de
hidrogênios desblindados entre 8,7 a 7,5 ppm, caracterizando a presença de um sistema
aromático.
40
Figura 6 – Espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da substância tr 16’ (L1) de P90,
obtido com 0,7 mg em tubo de 3 mm.
Figura 7 – Ampliação ( 8,7 – 7,2) do espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da
substância tr 16’ (L1) de P90.
Figura 8 – Espectro de RMN 13 C (150 MHz/CD3OD) da substância tr 16’ (L1) de P90,
obtido com 0,7 mg em tubo de 3 mm.
41
5.3.3 Caracterização da substância F51-80 (tr 17’)
A fração “F51-80” foi purificada em CLAE-DAD semi-preparativo, resultando no
isolamento da substância tr 17’, que apresentou aparente grau de pureza e banda de alta
absortividade molar (Figura 9).
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 min
0
250
500
750
1000
1250
mAUExtract-250nm,4nm (1.00)
Figura 9 – Cromatograma da fração “F51-80” em CLAE analítica. Grad. exp.
MeOH:H2O (5:100)-(100:0) 40’, em 250 nm. Destaque para a banda simétrica no tr 17’
A substância tr 17’ foi submetida aos experimentos de RMN 1H (Figura 10) e 13C
(Figura 11) e bidimensionais COSY, HSQC e HMBC, cujos dados ainda estão sendo
trabalhados para a elucidação estrutural. O espectro apresenta uma baixa relação sinal/ruido,
caracterizando a pureza da substância. O conjunto de sinais de hidrogênios desblindados
entre 8,7 a 7,5 ppm, também caracterizam um sistema aromático
Figura 10 – Espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da substância tr 17’ (F51-80) de
P90, c/ supressão de solvente CD3OD em 4,887 e 4,183, obtido com 4,0 mg em tubo de 3
mm.
42
Figura 11 – Espectro de RMN 13 C (150 MHz/CD3OD) da substância tr 17’ (F51-80) de
P90, obtido com 4,0 mg em tubo de 3 mm.
5.3.4 Caracterização da substância F16-30 (tr 30’)
A fração “F16-30” foi purificada em CLAE-DAD semipreparativo, resultando no
isolamento da substância tr 30’ (Figura 12).
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 min
-100
0
100
200
300
400
500
600
700mAU
Extract-272nm,4nm (1.00)
Figura 12 – Cromatograma da fração “F16-30” em CLAE analítica. Grad. exp.
MeOH:H2O (5:100)-(100:0) 40’ em 272 nm. Destaque para a banda simétrica no tr 30’.
A substância tr 30’ apresentou em seu espectro de RMN 1H (Figura 13 e 14) dois
sinais em 6,3 e 5,2 ppm, característicos de hidrogênios em carbonos insaturados. O
espectro de RMN 13C (Figura 15) revelou um conjunto de sinais entre 150 a 118 ppm,
identificando os carbonos sp2. Os demais sinais ainda estão sendo trabalhados para a
elucidação estrutural.
43
Figura 13 – Espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da substância tr 30’ (F16-30) de
P90, obtido com 0,4 mg em tubo de 3 mm.
Figura 14– Ampliação ( 3,7 – 1,9) do espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da
substância tr 30’ (F16-30) de P90.
Figura 15 – Espectro de RMN 13 C (150 MHz/CD3OD) da substância tr 30’ (F16-30) de
P90, obtido com 0,4 mg em tubo de 3 mm.
44
5.3.5 Caracterização da substância F6-15 (tr 42’)
A fração “F6-15” foi purificada em CLAE-DAD semi-preparativo, resultando no
isolamento da substância tr 42’ (Figura 16).
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 min
0
100
200
300
400
500
600
mAUExtract-273nm,4nm (1.00)
Figura 16 – Cromatograma da fração “6-15” em CLAE analítica. Grad. exp.
MeOH:H2O (5:100)-(100:0) 40’ em 273nm. Destaque para a banda simétrica no tr 42’
A substância tr 42’ foi submetida aos experimentos de RMN 1H (Figura 17 a 19) e
13C (Figura 20) e bidimensional HSQC, cujos dados ainda estão sendo trabalhados para a
elucidação estrutural. O espectro apresenta um conjunto de sinais entre 3,7 a 3,3 ppm com
integração desproporcional, caracterizando a presença de impurezas. Os sinais observados
entre 5,5 a 5,2 ppm revelam hidrogênios olefínicos, confirmados pelos carbonos entre
140 a 130 ppm.
Figura 17 – Espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da substância tr 42’ (F6-15) de
P90, c/ supressão de solvente CD3OD em 4,887 e 3,301, obtido com 4,1 mg em tubo de
3 mm.
45
Figura 18 – Ampliação ( 1,45 – 0,49) do espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da
substância tr 42’ (F6-15) de P90.
Figura 19 – Ampliação ( 5,64 – 5,12) do espectro de RMN 1H (600 MHz/CD3OD) da
substância tr 42’ (F6-15) de P90.
46
Figura 20 – Espectro de RMN 13 C (150 MHz/CD3OD) da substância tr 42’ (F6-15) de
P90, obtido com 4,1 mg em tubo de 3 mm.
5.4 Ensaios de atividade biológica das frações purificadas
As frações mais promissoras foram encaminhadas para ensaios de atividade biológica.
Para os ensaios de atividade antibacteriana, foram encaminhadas as frações “F16-30” e “L1”,
devido a maior pureza e quantidade de massa obtida.
5.4.1 Ensaios de triagem inicial de atividade antibacteriana
Conforme demonstra a tabela 2, as frações apresentaram, em sua maior parte,
inatividade frente às linhagens de bactérias testadas. Apenas a fração “L1” apresentou
atividade frente à bactéria E. faecium ATCC 700221.
47
Tabela 2 – Atividade antibacteriana das frações “F16-30” e “L1” a 512 µg/mL.
Linhagens bacterianas
Resultado (µg/mL)
“F16-30” “L1”
S. epidermidis
ATCC 35984 - -
S. aureus
ATCC 25923 - -
E. faecalis
ATCC 29212 - -
E. faecium
ATCC 700221 - +
K. pneumoniae
ATCC 700603 - -
E. coli
ATCC 25922 - -
A. baumannii
ATCC 19606 - -
P. aeruginosa
ATCC 27853 - -
(-) Atividade ausente; (+) atividade presente na concentração testada.
Tabela 3 – Resultado da CIM e CBM da fração “L1” (substância tr 16’ majoritaria).
Linhagens bacterianas
CIM (µg/mL) CBM (µg/mL) CBM/CIM Atividade
E. faecium ATCC 700221 512 N.D. N.D. N.D.
(N.D.) Não definido.
Compostos com atividade antibacteriana são aqueles que obtiveram o valor ≤ 512.
Dessa forma, somente a fração “L1” mostrou atividade antibacteriana, frente à bactéria E.
faecium. A atividade antibacteriana apresentada pela fração “L1” não se repetiu em testes
subsequentes de CIM (Tabela 3), possivelmente devido a degradação do composto na solução
de estoque (DMSO), ou um resultado falso positivo no ensaio preliminar. Desta forma,
nenhuma das frações demonstrou atividade bacteriostática.
Apesar do endófito ter sido selecionado para bioprospecção devido a atividade
observada em triagem frente à E. faecalis, nenhuma das frações testadas apresentou atividade
frente essa bactéria em ensaios subsequentes. Possíveis motivos incluem: a atividade estar
48
presente em frações não testadas; metodologia diferente entre ensaios; endófito cultivado em
diferentes condições na etapa de triagem (cultivado junto à bactérias) e em maior escala (sem
a presença de bactérias); bioquímica do fungo desconhecida; atividade sinergética entre
substâncias; linhagens diferentes de bactérias E. faecalis entre os ensaios; concentração muito
baixa de substância nas frações testadas, entre outros (KUSARI et al., 2012).
5.4.2 Experimento de redução de biofilme
S. epidermidis ATCC 35984 é uma linhagem caracterizada pela sua facilidade para
formar biofilme, enquanto S. epidermidis ATCC 12228 não. A comparação da formação de
biofilme entre elas apresentou diferença significativa com p < 0,0001. A capacidade de
erradicação do biofilme formado pela S. epidermidis ATCC 35984 foi analisada para as
frações “F16-30” e “L1” a 512 µg/mL (Tabela 4) (Figura 21). Nenhum composto foi capaz de
erradicar significativamente o biofilme formado.
Tabela 4 – Capacidade de redução do biofilme formado por Staphylococcus epidermidis
ATCC 35984.
Fração % de redução a 512 μg/ml
“L1” (Substância tr 16’ majoritária) N.D.
“F16-30” (Substância tr 30’ majoritária) N.D.
49
Figura 21 – Quantidade de biofilme da S. epidermidis ATCC 35984 depois de tratado
com as frações “L1” e “F16-30” a 512 µg/mL. A linhagem 12.228 é o controle positivo, e
a linhagem 35.984 é o controle negativo.
As frações “F16-30” e “L1” não reduziram a formação de biofilme da S.
epidermidis, quando dissolvidas em DMSO a 512 µg/mL. Desta forma, utilizar as
frações em concentrações maiores apresenta-se inviável neste ensaio. Carneiro (et al.,
2011) descreveu que frações obtidas do extrato de Croton nepetaefolius foram
incapazes de reduzir a formação do biofilme de bactérias na concentração de 500
µg/mL, sendo classificadas como “não promissoras”.
5.4.3 Análise de citotoxicidade
Para a avaliação da citotoxicidade, todas as quatro frações foram testadas, onde “L1”,
composto majoritariamente pela substância tr 16’ e “F16-30”, composto majoritariamente
pela substância tr 30’, apresentaram inibição do crescimento celular superior a 75%, na
concentração de 50 g/mL em linhagem de carcinoma de colorretal humano (HCT116)
(Tabela 5; Figura 22).
50
Tabela 5 – Inibição do crescimento celular (%) dos extratos e frações em linhagem de
carcinoma de colorretal humano (HCT116), com as concentrações de 5 g/mL e 50 g/mL
(média ± SEM) (n=3)
Substâncias
Inibição de Crescimento Celular (%)
5 g/mL 50 g/mL
Média SEM Média SEM
F6-15 [Fração] 24,82 5,86 70,60 8,15
F16-30 [Fração] 29,48 6,48 93,07 4,51
F51-80 [Fração] 7,51 2,91 47,64 11,77
L1 [Fração] 0 8,55 85,72 6,59
Figura 22 – Inibição do crescimento celular (%) dos extratos e frações em linhagem de
carcinoma de colorretal humano (HCT116), com as concentrações de 5 g/mL e 50
g/mL (média ± SEM) (n=3).
Após 72h de incubação, as frações “F16-30” e “L1” apresentaram, em média, inibição
de crescimento celular de 93,07% e 85,72%, respectivamente, frente à linhagem de carcinoma
colorretal humano HCT116, quando testadas na concentração de 50 g/mL. Isso sugere que
as substâncias tr 30’ (majoritária em “F16-30”) e tr 16’ (majoritária em “L1”) podem ser as
responsáveis pelas atividades detectadas. Tragulpakseerojn (et al., 2017) conseguiu resultados
semelhantes (>IC75) em ensaio MTT de frações do extrato de folhas da planta Moringa
51
oleifera frente à mesma linhagem HCT116, classificando essas atividades como
“significativa”. Contudo, é necessário a realização de novos ensaios com as substâncias
purificadas para confirmar a atividade observada.
52
6 CONCLUSÕES
O fracionamento cromatográfico do extrato bruto do fungo P90 Magnaporthales
resultou na purificação de quatro substâncias. Todas apresentaram sinais com boa resolução
em experimentos de RMN, e estão em processo de elucidação e identificação estrutural.
As frações “L1” e “16-30”, compostas majoritariamente pelas substâncias tr 16’ e tr
30’ respectivamente, apresentaram resultados de atividade biológica promissores,
principalmente em ensaios de viabilidade celular frente a culturas de carcinoma colorretal
humano. Já as frações “6-15” e “51-80” não apresentaram atividades antibacteriana ou
citotóxica.
O ensaio para detecção de atividade antibacteriana dos endófitos isolados da gramínea
Axonopus leptostachyus, que apontou P90 Magnaporthales sp. uma linhagem promissora para
estudos de bioprospecção, também evidenciou outras linhagens endofíticas como potencial
produtoras de substâncias bioativas, justificando futuros trabalhos de prospecção de seus
metabólitos.
Um importante passo a ser dado para o seguimento deste trabalho está na identificação
da espécie do fungo endofítico. A taxonomia da ordem Magnaporthales demanda a utilização
de ferramentas da biologia molecular para descrições que se enquadram no que é preconizado
pela literatura atual, e a identificação da espécie pode levar a um processo de desreplicação
mais robusto.
Os objetivos desse trabalho foram alcançados. A investigação de produtos naturais de
fungos endofíticos é enormemente promissora, e conta com desafios únicos. Grupos de
pesquisa com perfil multidisciplinar, com foco nas áreas de química e de biologia, são
essenciais para desvendar as muitas incógnitas que ainda acercam esse tipo de microrganismo,
como os impactos causados pelas variáveis de cultivo (meio de cultura, tempo de incubação,
temperatura), tipo de extração, escolha do solvente orgânico, impacto de stress ambiental,
técnicas de co-cultura, mecanismos bioquímicos envolvidos na produção de metabólitos, entre
outras.
53
7 REFERÊNCIAS
ARNOLD, A. E. Diversity and ecology of fungal endophytes in tropical forests. Nova
Déli, Índia, Current Trends in Mycological Research, ed. 1, p. 49-68, 2005.
AZEVEDO, J. L.; MACCHERONI, W.; PEREIRA, J. O.; ARAÚJO, W. L. Endophytic
microorganisms: a review on insect control and recent advances on tropical plants. Eletronic
Journal of Biotechnology, v. 3, n. 1, p. 1-36, 2001.
BANDARA, W. M. M. S.; Seneviratne, G.; KULASOORIYA, S. A. Interactions among
endophytic bacteria and fungi: Effects and potentials. Journal of Biosciences, v. 31, n. 5, p.
645-650, 2006.
BHARDWAJ, A.; SHARMA, D.; JARDON, N.; AGRAWAL, P.K. Antimicrobial and
Phytochemical Screening of Endophytic Fungi Isolated from Spikes of Pinus roxburghii.
ARCHIVES OF CLINICAL MICROBIOLOGY, v. 6. n. 3, p. 31-39, 2015.
BLACK, G. A. Grasses of the genus Axonopus (a taxonomic treatment). Advancing
Frontiers of Plant Sciences, v. 5, n. 1, p. 1-186, 1963.
CALDERANI, F. A.; ORLANDELLI, R. C.; PANPHILE, J. A. Compostos bioativos com
propriedades antitumorais produzidos por fungos endofíticos. Revista Uningá Review, v. 25,
n. 2, p. 79-86, 2016.
CANNON, P. F. (1994) The newly recognized family Magnaporthaceaeand its
interrelationships. Systema Ascomycetum, v. 13, p. 25–42, 1994.
CARNEIRO, V. A.; SANTOS, H. S.; ARRUDA, F. V. S.; BANDEIRA, P. N.;
ALBUQUERQUE, M. R. J. R.; PEREIRA, M. O.; HENRIQUES, M.; CAVADA, B. S.;
TEIXEIRA, E. H. Casbane Diterpene as a Promising Natural Antimicrobial Agent
against Biofilm-Associated Infections. Molecules, v. 16, n. 1, p. 190-201, 2011.
CARROLL, G.; PETRINI, O. Patterns of substrate utilization by some fungal endophytes
from coniferous foliage. Mycologia, v. 75, n. 1, 1983.
54
CLSI. Methods for dilution Antimicrobial Susceptibility: Tests For bacteria that grow
aerobically; Approved standard, 10. ed. Wayne, Pennsylvania: Clinical and Laboratory
Standards Institute, 2015.
CLSI. Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing, 27. ed. Wayne,
Pennsylvania: Clinical and Laboratory Standards Institute, 2017.
COHEN, S. D. Host Selectivity and Genetic Variation of Discula umbrinella Isolates from
Two Oak Species: Analyses of Intergenetic Spacer Region Sequences of Ribossomal DNA.
Microbial Ecology, v. 52, n. 3, p. 463-469, 2006.
EATON, C. J.; COX, M. P.; SCOTT, B. What triggers grass endophytes to switch from
mutualism to pathogenism? Plant Science, v. 180, n. 1, p. 190-195, 2011.
GERBERDING, J. L. Nosocomial transmission of opportunistic infections. Infection
Control and Hospital Epidemiology, v. 19, n. 8, p. 574-577, 1998.
GIRALDO-CAÑAS, D. Las especies del género Axonopus (Poaceae: Panicoideae: Paspaleae)
en Brasil. Revista de Academia Colombiana de Ciencias, v. 140, n. 36, p. 317-364, 2012.
GUBIANI, J. R.; OLIVEIRA, M. C. S.; NEPONUCENO, R. A. R.; CAMARGO, M. J.;
GARCEZ, W. S.; BIZ, A. R.; SOARES, M. A.; ARAUJO, A. R.; BOLZANI, V. S.; LISBOA,
H. C. F.; SOUSA Jr., P. T.; VASCONCELOS, L. G.; RIBEIRO, T. A. N.; OLIVEIRA, J. M.;
BANZATO, T. P.; LIMA, C. A.; LONGATO, G. B.; BATISTA Jr., J. M.; BERLINK, R. G.
S.; TELES, H. L. Cytotoxic prenylated índole alkaloid produced by the endophytic fungus
Aspergilus terreus P63. Phytochemistry Letters, v. 32, n. 1, p. 162-167, 2019.
HATCH, S. L.; HAILE, K. C. Checklist of Texas grass species and a key to the genera.
Phytoneuron, v. 57, p. 1-60, 2012.
HICKENBICK, M. C. M.; VAILS, J. F. M.; SALZANO, F. M.; MORAES FERNANDES M.
I. B. 1975. Cytogenetic and evolutionary relationships in the genus Axonopus (Gramineae).
Cytologia, v. 40, n. 1, p. 185-204, 1975.
55
JALGAONWALA, R.E.; MOHITE, B. V.; MAHAJAN, R. T. A review: Natural products
from plant associated endophytic fungi. Journal of Microbiology and Biotechnology
Research, v. 1, n. 2, p. 21-32, 2011.
KERN, M. E.; BLEVINS, K. S. Micologia médica, 2 ed, São Paulo: Premier, 1999.
KLAUBAUF, S.; THARREAU, D.; FOURNIER, E.; GROENEWALD, J. Z.; CROUS, P. W.
Resolving the polyphyletic nature of Pyricularia (Pyriculariaceae). Studies in Mycology, v.
79, n. 1, p. 85-120, 2014.
KUSARI, S.; HERTWECK, C.; SPITELLER, M. Chemical Ecology of Endophytic Fungi:
Origins of Secondary Metabolites. Chemistry & Biology, v. 19, n. 7, p. 792-798, 2012.
LACAP, D. C.; HYDE, K. D.; LIEW, E. C. Y.; An evaluation of the fungal ‘morphotype’
concept based on ribosomal DNA sequences. Fungal Diversity, v. 12, n. 1, p. 53-66, 2003.
LI, J. W. H.; VEDERAS, J. C. Drug Discovery and Natural Products: End of an Era or an
Endless Frontier? Science, v. 325, p. 161-165, 2009.
LÓPEZ, A.; MORRONE, O. Phylogenetic Studies in Axonopus (Poaceae, Panicoideae,
Paniceae) and Related Genera: Morphology and Molecular (Nuclear and Plastid) Combined
Analyses. Systematic Botany, v. 37, n. 3, p. 671-676, 2012.
LUO, J.; QIU, H.; CAI, G.; WAGNER, N. E.; BHATTACHARYA, D. Phylogenomic
analysis uncovers the evolutionary history of nutrition and infection mode in rice blast fungus
and other Magnaporthales. Scientific reports, v. 5, n. 1, p. 9448, 2015.
LUO, J.; ZHANG, N. Magnaporthiopsis, a new genus in Magnaporthaceae (Ascomycota).
Mycologia v. 105, n.1, p. 1019–1029, 2013.
MA, X.; GANG, D. R. Lycopodium alkaloids. Natural Products Report, v. 21, n. 6, p. 752-
772, 2004.
56
MATSUURA, T. Caracterização taxonômica de actinomicetos endofíticos produtores de
antibióticos isolados de cupuaçuzeiro (Theobromagrandiflorum schum). Tese de Doutorado,
Universidade Estadual de Campinas, São Paulo, 2004.
MORICCA, S.; RAGAZZI, A. Fungal endophytes in Mediterranean oak forests: a lesson
from the Discula quercina. Phytopathology, v. 98, n. 4, p. 380-386, 2008.
MOSMANN, T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: Application to
proliferation and cytotoxicity assays. Journal Immunological Methods, v. 65, n. 1, p. 55-63,
1983.
NAIR, D. N.; PADMAVATHY, S. Impact of Endophytic Microorganisms on Plants,
Environment and Humans. The Scientific World Journal, v. 2, n. 1, 2014.
NEWMAN, D. J.; CRAGG, G. M. Natural Products as Sources of New Drugs from 1981 to
2014. Journal of Natural Products, v. 79, p. 629-661, 2016.
NISA, H.; KAMILI, A. N.; NAWCHOO, I. A.; SHAFI, S.; SHAMEEM, N.; BANDH, S. A.
Fungal endophytes as prolific source of phytochemicals and other bioactive natural products:
A review. Microbial Pathogenesis, v. 82, p. 50-59, 2015.
NUNES, E. V. N.; NEPONUCENO, R. A. R.; SOARES, M. A.; GOULART, L. S.; LISBOA,
H. C. F.; TELES, H. L. Characterization of the Antimicrobial Activity of Endophytic Fungi
Isolated from Axonopus leptostachyus (Flüggé) Hitchc (Poaceae). APPLYIED
MICROBIOLOGY SYMPOSIUM, 9., 2019. Rio Claro – São Paulo. Abstracs presented
during the 9th Symposium of Applyied Microbiology. Biblioteca da Unesp, 2019. 95 p.
PANKEY, G. A.; SABATH, L. D. Clinical Relevance of Bacteriostatic versus Bactericidal
Mechanisms of Action in the Treatment of Gram-Positive Bacterial Infections. Clinical
Infectious Diseases; v. 38, n. 1, p.864-870, 2004.
PETRINI, O.; FOKKENNA, N. J.; VAN DEN HEUVEL, J. Taxonomy of endophytic fungi
of aerial plant tissues. Microbiology of the Phylosphere, Cambrige, Reino Unido, Cambrige
University Press, p. 175-187, 1986.
57
PONTES, A. F.; ESCHER, S. K. S. Antibiose de Streptomyces aureus frente a
microrganismos de interesse clínico. Em Foco, ano XI, n. 22, p. 32-37, 2014.
ROWINSKY, E. K.; DONEHOWER, R. C. Paclitaxel (Taxol). The New England Journal
of Medicine, v. 332, n. 15, p. 1004-1014, 1995.
SÁNCHEZ, M. B. Antibiotic resistance in the opportunistic pathogen Stenotrophomonas
maltophilia. Frontiers in Microbiology, v. 6, n. 658, 2015.
SCHARDL, C. L.; SELOSSE, M. Fungal endophytes of grasses: Hybrids rescued by vertical
transmission? An evolutionary perspective. New Phytologist, v. 173, n.3, p. 452-458, 2007.
SCHULZ, B.; BOYLE, C.; DRAEGER, S.; RÖMMERT, A. K.; KROHN, K. Endophytic
fungi: a source of novel niologically active secondaty metabolites. Mycological Research, v.
106, n. 9, p. 996-1004, 2002.
SHEN, B. A New Golden Age of Natural Products Drug Discovery. Cell, v. 163, n. 6, p.
1297-1300, 2015.
SHUSTERMAN, A. J.; MC DOUGAL, P. G.; GLASFELD, A. Dry-Column Flash
Chromatography. Journal of Chemichal Education, v. 74, n.10, p. 1222, 1997.
TENDOLKAR, P. M.; BAGHDAVAN, A. S.; GILMORE, M. S.; SHANKAR, N.
Enterococcal surface protein, Esp, enhances biofilm formation by Enterococcus faecalis.
Infection and Immunity, v. 72, n. 10, p. 6032–6039, 2004.
THONGKANTHA, S.; JEEWON, R.; VIJAYKRISHNA, D.; LUMYONG, S. Molecular
phylogeny of Magnaporthaceae (Sordariomycetes) with a new species Ophioceras
chiangdaoense from Dracaena loureiroi in Thailand. Fungal Diversity, v. 34, p. 157–173.
2009.
TRAGULPAKSEEROJN, J.; YAMAGUCHI, N.; PAMONSINLAPATHAM, P.;
WETWITAYAKLUNG, P.; YONEYAMA, T.; ISHIKAWA, N.; ISHIBASHI, M.;
58
APIRAKARAMWONG, A. Anti-proliferative effect of Moringa oleifera Lam (Moringaceae)
leaf extract on human colon cancer HCT116 cell line. Tropical Journal of Pharmaceutical
Research, v. 16, n. 2, p. 371-378, 2017.
VERMA, V. C.; GOND, S. K.; KUMARA, A.; KHARWAR, R. N.; STROBEL, G. A. The
endophytic mycoflora of bark, leaf and stem tissues of Azadirachta indica A. Juss (neem)
from Varanasi (India). Microbial Ecology, v. 54, n. 1, p. 119-125, 2007.
WEARN, J. A.; SUTTON, B. C.; MORLEY, N. J.; GANGE, A. C. Species and organ
specificity of fungal endophytes in herbaceous grass plants. Journal of Ecology, v. 100, n. 5,
p. 1085-1092, 2012.
WEBER, R. W. S.; STRENGER, E.; MEFFERT, A.; HAHN, M. Brefeldin A production by
Phoma medicaginis in dead pre-colonized plant tissue: a strategy for habitat conquest?
Mycological Research, v. 108, n. 6, p. 662-671, 2004.
ZHANG, N.; LUO, J.; ROSSMAN, A. Y.; AOKI, T.; CHUMA, I.; CROUS, P. W.; DEAN,
R.; VRIES, R. P.; DONOFRIO, N.; HYDE, K. D.; LEBRUN, M-H.; TALBOT, N. J.;
THARREAU, D.; TOSA, Y.; VALENT, B.; WANG, Z.; JIN-RONG. Generic names in
Magnaporthales. IMA FUNGUS, v. 7, n. 1, p. 155-159, 2016.
ZULOAGA, F. O.; MORRONE, O.; DAVIDSE, G.; PENNINGTON, S. J. Classification and
Biogeography of the Panicoideae (Poaceae) in the New World. A Journal of Systematic and
Evolutionary Botany, v. 23, n. 1, p. 503-529, 2007.