Streptococcus mutans é um dos microrganismos relacionados ao desenvolvimento da cárie dental, produzindo o biofilme, uma estrutura tridimensional complexa composta principalmente por polissacarídeos, que podem ser classificados como: i) polissacarídeos extracelulares, dispersos por toda a matriz, protegendo bactérias especialmente de compostos antimicrobianos; ii) polissacarídeos de parede celular contendo raminose (PRAM) ancorados ao peptidoglicano, essenciais para a virulência bacteriana e iii) polissacarídeos intracelulares (PIC), polímeros estocados no interior da célula, atuando como reserva energética. Em contraste com os polissacarídeos extracelulares, a determinação da estrutura química e o estabelecimento de um protocolo para a extração do PRAM e do PIC ainda é um desafio e não está estabelecida na literatura. Assim, considerando a importância biológica dos PRAM e dos PIC, o objetivo deste trabalho foi avaliar um protocolo de extração destes polímeros e suas características estruturais a partir de biofilme de S. mutans. Biofilmes de S. mutans UA159 foram formados em lâminas de vidro por 5 dias, sendo coletados e processados para a retirada da matriz microbiana, composta por polímeros extracelulares. As células bacterianas resultantes foram submetidas a parâmetro químico (extração alcalina a quente com NaOH 0,5M ou 1M por 5, 10 ou 15 minutos a 100 °C) ou físico (sonicação com 1 pulso de 15 s com potência de 5W ou 20W em água ou solução salina) para obtenção dos polissacarídeos de parede celular e dos polissacarídeos intracelulares. Após hidrólise ácida (ácido trifluoracético por 8 horas a 100 °C), a composição monossacarídica de todos os grupos experimentais foi determinada por cromatografia líquida de alta eficiência associada a detector de índice de refração, sendo o protocolo de extração com NaOH 1M a 100 °C por 15 minutos selecionado para a caracterização química das estruturas, utilizando-se ressonância magnética nuclear (RMN). Os resultados sugerem que enquanto o PIC é um polissacarídeo de glucanas com cadeia principal α-(1→4) ligado com cadeias laterais ramificadas α-(1→6), o PRAM é uma ramnoglucana com cadeia principal α-(1→2) e α-(1→3) de raminose e cadeias laterais de glucose ligadas por α-(1→2), sendo ambas as estruturas estudadas pela primeira vez em uma única fração. Assim, a partir de um único homogenato alcalino obtido de biofilme cariogênico foi possível esclarecer a estrutura química por RMN de duas moléculas: i) o polissacarídeo de parede celular, que pode ser a chave para o desenho de futuros alvos terapêuticos para antimicrobianos no futuro e ii) o polissacarídeo intracelular, que pode contribuir para um maior entendimento da rota metabólica de carboidratos em S. mutans.

Streptococcus mutans is one of the microorganisms related to the development of dental caries, producing a biofilm, a complex three-dimensional structure composed mainly of polysaccharides, which can be classified as: i) extracellular polysaccharides, dispersed throughout the biofilm matrix, protecting bacteria especially from antimicrobial compounds; ii) rhamnose-containing cell wall polysaccharides (RHAP) anchored to peptidoglycan, essential for bacterial virulence and iii) intracellular polysaccharides (IPS), polymers stored inside the cell, acting as an energy reserve. In contrast to extracellular polysaccharides, the chemical structure and the protocol for the extraction of RHAP and IPS is not established in the literature. Thus, considering the biological importance of RHAP and IPS, we aimed to evaluate a protocol for extraction of these polymers and study their structural characteristics in S. mutans biofilm. For this, S. mutans UA159 biofilms were formed on glass slides for 5 days, and were collected and processed to remove the extracellular microbial matrix. The resulting bacterial cells were submitted to chemical (hot alkaline extraction with 0.5 M or 1 M NaOH for 5, 10 or 15 min at 100 °C) or physical (sonication with 1 pulse of 15 s with potency of 5W or 20W in water or saline solution) parameters to obtain the RHAP and IPS. After acid hydrolysis (trifluoracetic acid for 8 h at 100 °C), the monosaccharide composition of all experimental groups was determined by high performance liquid chromatography associated with a refractive index detector, and the extraction protocol with 1M NaOH, 15 min at 100 °C was selected for the chemical characterization of the structures using nuclear magnetic resonance (NMR). The results suggest that while IPS is a glucose polysaccharide with α-(1→4) main chain linked with α-(1→6) branched glucose side chains, RHAP is a rhamnoglucan with α-(1→2) and α-(1→3) rhamnose main chain and α-(1→2) glucose side chains. Both structures are being studied for the first time in a single fraction. Thus, a single alkaline homogenate obtained from cariogenic biofilm helped to clarify the chemical structure by NMR of two molecules: i) the cell wall polysaccharide, which may be key to the design of future therapeutic targets for antimicrobials and ii) the intracellular polysaccharide, which may contribute to a better understanding of the carbohydrate metabolic pathway in S. mutans.