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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2019.tde-17012019-165858
Document
Author
Full name
Leonardo José da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2018
Supervisor
Committee
Melo, Itamar Soares de (President)
Andreote, Fernando Dini
Foglio, Mary Ann
Moraes, Luiz Alberto Beraldo de
Title in Portuguese
Actinobactérias da Antártica produtoras de compostos anticâncer
Keywords in Portuguese
Rhodococcus psychrotolerans sp. nov.
Bioativos
Bioprospecção
Cinerubina B
Abstract in Portuguese
A utilização de produtos naturais para a terapêutica do câncer foi iniciada com a actinomycina D, obtida a partir de culturas de Streptomyces e desde então, a busca por compostos bioativos de origem natural constitui uma importante linha de pesquisa. Estima-se que aproximadamente 60% dos agentes antineoplásicos, introduzidos para a terapia do câncer nas últimas décadas, tem origem vegetal ou microbiana. Dentre os micro-organismos proeminentes para produção de compostos ativos, as actinobactérias se destacam pela versatilidade metabólica, praticidade para cultivo in vitro e eficiência para produção de compostos com atividade anticâncer. Em seu último relatório, a Organização Mundial da Saúde reportou 8,8 milhões de mortes em decorrência de câncer, no ano de 2017. O índice representa um em cada seis óbitos em todo o mundo, sendo mais expressivo em países de média e baixa renda. Vale ressaltar que avanços significativos foram alcançados nos últimos anos para o tratamento de leucemia aguda infantil e tumores derivados de células germinais. Contudo, tumores sólidos de pulmão, próstata, mama e cólon ainda representam altos índices de mortalidade. Frente a isso, torna-se evidente a necessidade de identificar e desenvolver estratégias para o tratamento da doença. Com intuito de acessar novos recursos microbianos com potencial biotecnológico, a prospecção avança para áreas pouco exploradas, como por exemplo, o Continente Antártico. A Antártica foi o último dos continentes a ser acessado pelo homem e apresenta características edafoclimáticas favoráveis ao endemismo. Em vista da problemática e da potencialidade do Continente Antártico, os recursos microbiológicos associados à rizosfera de Deschampsia antarctica Desv. foram acessados e avaliados para a produção de compostos com propriedade antitumoral. Em resultado foram obtidos 42.528 clones metagenômicos e 72 linhagens de actinobactérias, dentre as quais Streptomyces sp. CMAA 1527, que apresentou pronunciada atividade antiproliferativa in vitro, para tumores de mama, pulmão, rim e sistema nervoso central, através da produção de cinerubina B. A análise taxonômica das actinobactérias isoladas revelou a presença de linhagens com baixo índice de similaridade, com as linhagens tipo conhecidas, o que pode significar a presença de novas espécies para os gêneros Nocardia, Rhodococcus e Streptomyces, reconhecidos pela capacidade de produzir metabólitos ativos e enzimas de interesse biotecnológico. A análise taxonômica polifásica da linhagem CMAA 1533 possibilitou a descrição da espécie Rhodococcus psychrotolerans sp. nov. (TaxoNumber TA00191; NRRL B-65465T = DSM 104532T), grupo bacteriano promissor como agente de biorremediação e produção de compostos bioativos. Com isso, o Continente Antártico foi considerado um ambiente promissor para a busca de novos micro-organismos, dentre eles actinobactérias, eficientes na produção de compostos antitumorais e outras substâncias com potencial biotecnológico.
Title in English
Antarctic actinobacteria producing anticancer compounds
Keywords in English
Rhodococcus psychrotolerans sp. nov.
Bioactive
Bioprospecting
Cinerubin B
Abstract in English
The use of natural products for cancer therapy was initiated with the actinomycin D, obtained from Streptomyces. Since then, the search of bioactive from natural sources represent an essential line of research. It is estimated that approximately 60% of the antineoplasic agents inserted for the cancer therapy in recent decades have vegetal and microbial origin. Among the prominent microorganisms used to produce active compounds, actinobacterias are known by their metabolical versatility, convenience related to in vitro culture, and efficiency on the production of anticancer compounds. The Health World Organization, on its last review, reported 8.8 million of deaths in 2017, caused by cancer. Those numbers represent one out of six deaths worldwide, being more expressive in middle and low income countries. It is worth pointing out that meaningful advances were established in recent years for the treatment of childhood acute leukemia and germ cell-derived tumors. However, solid tumors of the lung, prostate, breast and colon still represent high mortality rates. For this reason, it is necessary to identify and develop strategies for the treatment of the disease. With the aim of accessing new microbial resources that contain biological potential, the prospection advance to areas barely explored, such as the Antarctic Continent. Antarctica was the last of the continents to be accessed by man and presents edaphoclimatic characteristics favorable to endemism. In light of the problematic and the potentiality of the Antarctic Continent, the microbiological resources associated with the rhizosphere of Deschampsia antarctica Desv. were accessed and evaluated for the production of compounds with antitumor properties. The results obtained had shown 42,528 metagenomic clones and 72 strains of actinobacteria, among them Streptomyces sp. CMAA 1527, which had presented anti-proliferative activity in vitro to breast, lung, kidney and central nervous system tumors, through the production of cinerubin B. The taxonomic analysis of the actinobacteria isolated revealed the presence of strains with low rate of similarity, with known type strains, which may mean the presence of new species for the genera Nocardia, Rhodococcus and Streptomyces, recognized for the ability to produce active metabolites and enzymes of biotechnological interest. The polyphasic approach of the CMAA 1533 strain made possible the description of the species Rhodococcus psychrotolerans sp. nov. (TaxoNumber TA00191; NRRL B-65465T = DSM 104532T), promising bacterial group as a bioremediation agent and production of bioactive compounds. As a result, the Antarctic Continent was considered a promising environment to search new microorganisms, among them, the actinobacteria, which is efficient on the production of antitumor compounds and other substances with biotechnological potential.
 
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Publishing Date
2019-01-28
 
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