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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.60.2021.tde-29092021-055613
Documento
Autor
Nombre completo
Carla Menegatti
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Ribeirão Preto, 2021
Director
Tribunal
Pupo, Monica Tallarico (Presidente)
Borges, Warley de Souza
Fill, Taícia Pacheco
Medeiros, Lívia Soman de
Título en portugués
Produtos naturais envolvidos na simbiose entre Streptomyces spp. e insetos sociais
Palabras clave en portugués
Acromyrmex sp.
Atividade antimicrobiana
Melipona scutellaris
Streptomyces sp.
Resumen en portugués
Os produtos naturais de micro-organismos desempenham um importante papel na descoberta de novos compostos bioativos. Insetos e micro-organismos estão envolvidos em complexas interações simbióticas e muitos compostos naturais inéditos e bioativos têm sido identificados destas relações. Sabe-se que os insetos sociais estão sujeitos a condições climáticas e populacionais que aumentam sua susceptibilidade a parasitas. Assim umas das estratégias de defesa adquirida durante a evolução dos insetos foi a associação simbiótica a bactérias capazes de biossintetizar compostos antimicrobianos contra patógenos. Este trabalho estudou os produtos naturais biossintetizados por bactérias associadas a formigas do gênero Acromyrmex (tribo Attini) e as abelhas sem ferrão Melipona scutellaris (tribo Meliponini). Após ensaios de triagem biológica, quatro actinobactérias ativas contra os entomopatógenos - linhagens de fungos Escovopsis - quando associadas a formigas - e ao patógeno Paenibacillus larvae - quando em associação com as abelhas - foram quimicamente estudadas através de métodos cromatográficos, espectroscópicos e espectrométricos. Os respectivos extratos foram preparados e ensaiados contra os parasitas Trypanosoma cruzi, Leishmania donovani e L. infantum. A partir dos resultados dos ensaios de triagem biológica, a actinobactéria Streptomyces sp. ICBG 328 foi selecionada para os estudos químicos, pois foi capaz de inibir duas linhagens do fungo Escovopsis e seu extrato em acetato de etila apresentou boa inibição frente aos parasitas T. cruzi e L. donovani. Do extrato em acetato de etila de ICBG 328 foram isolados seis policetídeos análogos conhecidos como cromomicinas (22, 23, 24, 25, 26 e 27). Três destes compostos apresentaram alta atividade leishmanicida. A actinobactéria Streptomyces sp. ICBG 197 foi ativa contra cinco linhagens do fungo Escovopsis e seu extrato em acetona apresentou 94% de inibição contra o parasita L. donovani. Do extrato em acetona do micro-organismo ICBG 197 foi isolada a nistatina (28). A nistatina apresentou atividade antifúngica contra duas linhagens do fungo Escovopsis, mostrando assim um possível papel ecológico que o micro-organismo ICBG 197 exerce em associação com formigas do gênero Acromyrmex, podendo auxiliar na proteção dos ninhos. Streptomyces sp. ICBG 171 também apresentou bons resultados contra os parasitas e do seu extrato em acetona foram isolados os compostos nigericina (29), elaiofilina (30), 11-O-metil-elaiofilina (31) e 11,11-O,O-dimetil-elaiofilina (32). O composto 29 apresenta atividade contra o fungo Escovopsis e 29, 30, 31 e 32 são conhecidos pela alta atividade antiparasitária exercida. Da associação com a abelha sem ferrão Melipona scutellaris, a actinobactéria Streptomyces sp. ICBG1318 produziu dois ciclodepsipeptídeos inéditos, denominados meliponamicina A (33) e meliponamicina B (34), que foram altamente ativos contra o patógeno P. larvae e apresentaram atividade contra os patógenos humanos S. aureus e L. infantum. Dessa maneira, este trabalho relata o isolamento e identificação de diversos compostos possivelmente envolvidos na mediação das interações simbióticas entre bactérias e insetos sociais, bem como seus potenciais leishmanicidas. Destaca-se ainda a actinobactéria Streptomyces sp. ICBG 1318 que provavelmente impacta positivamente o ambiente natural das abelhas M. scutellaris pela capacidade de biossintetizar as meliponamicinas bioativas.
Título en inglés
Natural products involved in the symbiosis between Streptomyces spp. and social insects
Palabras clave en inglés
Acromyrmex sp.
Antimicrobial activity
Melipona scutellaris
Streptomyces sp.
Resumen en inglés
Microbial natural products play an important role in the discovery of new bioactive compounds. Insects and microorganisms are involved in complex symbiotic interactions and many novel and bioactive natural compounds have been identified in these relationships. Social insects are subjected to climatic and population conditions that increase their susceptibility to parasites. Thus, one of the defense strategies acquired during the evolution of insects was the symbiotic association with bacteria capable of biosynthesizing antimicrobial compounds against pathogens. This work studied the natural products biosynthesized by bacteria associated with leaf-cutter ants Acromyrmex ap. and the stingless bee Melipona scutellaris. Biological screenings against entomopathogens led to the selection of four actinobacteria associated with ants, active against the fungus Escovopsis, and another strain associated with bees, active against the bacteria Paenibacillus larvae, to be chemically studied using chromatographic, spectroscopic, and spectrometric methods. The extracts were prepared and tested against the parasites Trypanosoma cruzi, Leishmania donovani and L. infantum. The actinobacterium Streptomyces sp. ICBG 328 inhibited two Escovopsis strains and its ethyl acetate extract displayed good inhibition against the parasites T. cruzi and L. donovani. Six analogous polyketides known as chromomycins (22, 23, 24, 25, 26 and 27) were isolated from the ethyl acetate extract of Streptomyces sp. ICBG 328, and three of them showed high leishmanicidal activity. The actinobacterium Streptomyces sp. ICBG 197 was active against five Escovopsis strains and its acetone extract showed 94% inhibition against the parasite L. donovani. Nystatin was isolated from its extract (28) and showed antifungal activity against two Escovopsis strains, suggesting a possible defensive role of Streptomyces ICBG 197 in the ecological association with Acromyrmex ants. Streptomyces sp. ICBG 171 also showed activity against parasites, and the compounds nigericin (29), elaiophylin (30), 11-O-methylelaiophylin (31) and 11,11-O, O-dimethyllelaiophylin (32) were isolated from its acetone extract. Compound 29 is active against the fungus Escovopsis and 29, 30, 31 and 32 are known for their high antiparasitic activity. The actinobacteria Streptomyces ICBG1318 was isolated from the stingless bee Melipona scutellaris and produced two novel cyclodepsipeptides, named as meliponamycin A (33) and meliponamycin B (34), which were highly active against the entomopathogen P. larvae and showed activity against the human pathogens S. aureus and L. infantum. Thus, this work reports the isolation and identification of several compounds possibly involved in the mediation of symbiotic interactions between bacteria and social insects, as well as their leishmanicidal potential. The actinobacteria Streptomyces sp. ICBG 1318 may positively impact M. scutellaris natural environment by the ability of biosynthesize novel and bioactive meliponamycins.
 
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Fecha de Publicación
2021-09-29
 
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