Florações de cianobactérias têm ocorrido com mais frequência e severidade em reservatórios de água do mundo todo. Essas florações prejudicam os ecossistemas, comprometem a qualidade e uso da água para atividades humanas, e preocupam quanto à possível produção de cianotoxinas. Contudo, para além das cianotoxinas, os metabólitos secundários de cianobactérias englobam uma variedade de compostos, muitos deles ainda pouco estudados, com estruturas e atividades biológicas diversas. A investigação do perfil químico da biomassa de cianobactérias permite a identificação de compostos tóxicos e a priorização de moléculas com potencial biotecnológico e pode aprimorar as estratégias de gestão de florações cianobacterianas em reservatórios, garantindo a qualidade da água e a saúde dos ecossistemas, ao mesmo tempo em que abre possibilidade para a exploração do potencial biotecnológico dos metabólitos secundários de cianobactérias. No presente trabalho, utilizamos a metabolômica baseada em espectrometria de massas e ferramentas bioinformáticas, combinadas a ensaios de bioatividade para investigar os perfis químicos de duas biomassas, uma delas coletada em um reservatório no estado do Rio de Janeiro (RJ) e outra coletada em um reservatório no estado de Minas Gerais (MG). As análises metabolômicas não direcionadas do extrato orgânico produzido a partir da biomassa coletada no reservatório do RJ mostraram a presença de quatro classes de cianopeptídeos: microcistinas (MC), microgininas (MG), aeruginosinas (AER) e cianopeptolinas (CP). Esse extrato e algumas de suas frações apresentaram toxicidade aguda (LC₅₀ =278 µg/mL) nos ensaios com o microcrustáceo Artemia salina. Utilizando as plataformas NP Analyst e Data Fusion-based Discovery (DAFdiscovery), investigamos a correlação entre os cianopeptídeos detectados e a toxicidade observada no bioensaio. Os resultados indicam que outros compostos, além das MC, podem estar relacionados com a toxicidade observada. Compostos da classe das CP apresentaram alta correlação com a bioatividade observada. Quanto à biomassa coletada no reservatório no estado de MG, o extrato orgânico e suas frações não mostraram a presença de compostos classificados atualmente como cianotoxinas e, tanto o extrato quanto suas frações, não demonstraram toxicidade nos ensaios com A. salina. A fim de investigarmos mais a fundo o potencial biotecnológico dessa biomassa, foi realizada também uma extração aquosa acidificada, específica para obtenção de compostos da classe dos aminoácidos do tipo micosporinas (MAAs). Os MAAs são compostos com propriedades fotoprotetoras e antioxidantes bem descritos na literatura e já utilizados como ingrediente bioativo natural em algumas formulações cosméticas. A análise metabolômica direcionada do extrato aquoso mostrou a presença de seis MAAs: porphyra-334, shinorina, ácido palitênico, palitinol, asterina e usujireno. O extrato contendo MAAs mostrou um pico de absorção na região UVA (320400 nm), não causou toxicidade aguda nos ensaios com A. salina e não mostrou citotoxicidade contra uma linhagem celular de queratinócitos humanos (HaCaT), nas concentrações testadas (0,01-1000 µg/mL). Esse mesmo extrato foi testado em ensaios de viabilidade celular de células HaCaT expostas à radiação ultravioleta (UVR) e foi observado um aumento significativo (p < 0,05) na viabilidade das células HaCaT tratadas com diferentes concentrações do extrato (5-500 µg/mL) previamente à exposição à radiação UV. Ainda, em ensaios para medição do fator de proteção solar (FPS), quando adicionado (10% p/p) à uma formulação fotoprotetora base, o extrato aumentou em mais de 50% o valor de FPS medido. Contudo, a adição do extrato não garantiu um valor de FPUVA preconizado pela legislação. Os resultados apresentados mostram que ferramentas metabolômicas e bioinformáticas podem oferecer uma abordagem rápida e eficiente para a avaliação de risco e manejo ambiental de biomassas de cianobactérias, contribuindo com tomadas de decisão e medidas de proteção mais céleres diante de eventos de florações e possibilitando a e exploração de produtos com valor agregado, transformando o que, até hoje, é um resíduo e um problema ambiental em fonte de compostos bioativos.

Cyanobacterial blooms have become more frequent and severe in water reservoirs worldwide. These blooms threaten ecosystems, compromise water quality for human activities, and raise concerns about the potential production of cyanotoxins. Also, in addition to cyanotoxins, the secondary metabolites of cyanobacteria encompass various compounds, many of which are still poorly understood, exhibiting diverse structures and biological activities. Investigating the chemical profile of cyanobacterial biomass allows for identifying toxic compounds and prioritizing molecules with biotechnological potential. This approach can enhance management strategies for cyanobacterial blooms in reservoirs, ensuring water quality and ecosystem health while exploring the biotechnological potential of cyanobacterial secondary metabolites. In this study, we employed mass spectrometry-based metabolomics and bioinformatics tools, along with bioactivity assays, to investigate the chemical profiles of biomass collected from reservoirs in the states of Rio de Janeiro (RJ) and Minas Gerais (MG). The untargeted metabolomics analysis of the organic extract from the RJ reservoir biomass revealed the presence of four classes of cyanopeptides: microcystins (MC), microginins (MG), aeruginosins (AER), and cyanopeptolins (CP). This extract and some of its fractions exhibited acute toxicity (LC50 = 278 µg/mL) in tests with the microcrustacean Artemia salina. We used the NP Analyst and Data Fusion-based Discovery (DAFdiscovery) platforms to investigate the correlation between the detected cyanopeptides and the observed toxicity. The results indicate that other compounds, besides MC, may be related to the observed toxicity. Compounds from the CP class showed a high correlation with the observed bioactivity. Regarding the biomass collected in the MG state reservoir, the organic extract and its fractions did not show the presence of compounds currently classified as cyanotoxins, and none of them demonstrated toxicity in tests with A. salina. To further explore the biotechnological potential of this biomass, we produced an acidified aqueous extract, specific to obtain compounds from the class of mycosporin-like amino acids (MAAs). MAAs are well-known for their photoprotective and antioxidant properties and have been used in cosmetic formulations. Targeted metabolomic analysis of the aqueous extract revealed the presence of six MAAs: porphyra-334, shinorine, palythenic acid, palythinol, asterine, and usujirene. This extract, containing MAAs, showed an absorption peak in the UVA region (320400 nm), exhibited no acute toxicity in A. salina assays, and showed no cytotoxicity against a human keratinocyte cell line (HaCaT) at the concentrations tested (0.01-1000 µg/mL). Furthermore, this extract was tested in cell viability assays of HaCaT cells exposed to ultraviolet radiation (UVR), resulting in a significant increase (p < 0.05) in cell viability when treated with different concentrations of the extract (5-500 µg/mL) before UV radiation exposure. In tests to measure the sun protection factor (SPF), when added (10% w/w) to a base photoprotective formulation, the extract increased the measured SPF value by more than 50%. However, the formulation with the extract did not meet the recommended FPUVA value recommended in the international legislation. The results presented show that metabolomics and bioinformatics tools can offer a quick and efficient approach to risk assessment and environmental management of cyanobacterial biomass, contributing to faster decision-making and protection measures in the face of blooming events and enabling the exploration of products with added value, transforming what, until today, is a waste and an environmental problem into a source of bioactive compounds.