Relatório Final - Iniciação Científica

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto

Relatório Final

Iniciação cientifica

Aluna: Geraldo Antonio Astolpho Barbão

Orientador: Professor Dr. Luiz Alberto B. de Moraes

Ribeirão Preto - SP

2015

1. Introdução

1.1 Produtos naturais de origem microbiana

Produtos naturais (PN) de origem microbiana têm se mostrado uma excelente fonte de compostos com as mais diversas atividades biológicas, tais como agentes anticancerígenos, antibióticos, imunossupressores, antiparasitários e herbicidas. , A Figura 1 exemplifica tal diversidade química ao observarem-se os esqueletos carbônicos do metabólitos secundários microbianos: penicilina (1), tetraciclina (2) e eritromicina (3), ivermectina (4), doxiciclina (5), lincomicina (6), lovastatina (7), ciclosporina (8) e actinomicina (9), entre outros. -

Figura 1. Estrutura química de produtos naturais de origem microbiana com diversas atividades biológicas descritas pela literatura.

Ao longo do processo evolutivo os microrganismos desenvolveram diversas vias metabólicas, isto se deve a necessidade de defesa, competição por espaço, por nutrientes e até mesmo por comunicação . Este fato garantiu a grande diversidade de metabólitos encontrados atualmente, uma vez que certo microrganismo pode sintetizar compostos diferentes de acordo com as condições adversas em que ele é submetido, condições nutricionais e os parâmetros físicos utilizados nos processos de fermentação .

Por décadas, os produtos naturais de origem microbiana foram utilizados como modelos para desenvolvimento de novos produtos biotecnológicos e todas as evidências mostram que as principais fontes de prospecção promissoras são as actinobactérias. , sendo assim estes metabólitos secundários têm sido muito estudados nas últimas décadas, pois despertam interesse nos estudos da química orgânica.

A classe actinobactéria é considerada como um dos maiores filos no domínio bactéria e representa aproximadamente 45% de todas as fontes produtoras de metabólitos secundários microbianos bioativos, o que se deve a alta proporção de genes envolvidos no metabolismo secundário apresentada por esse filo, demonstrando assim, a potencialidade destes micro-organismos como produtores de metabólitos secundários com atividade biológica , . Historicamente, as actinobactérias foram responsáveis pela produção de um grande número de novos candidatos a antibióticos e metabólitos com aplicações em outras áreas terapêuticas, sendo mais de 10.000 compostos isolados a partir destes micro-organismos, dos quais 34% foram produzidos pelo gênero Streptomyces e 11% a partir de actinobactérias raras.

Neste contexto, os metabólitos produzidos pelas actinobactérias possuem importância sem precedentes na busca de compostos com atividades biológicas diversas que podem ser utilizados como modelo de moléculas para o desenvolvimento de produtos com as mais variadas aplicações biotecnológicas.

1.2 Micro-organismos de ambientes extremos

Alguns micro-organismos apresentam a capacidade de se desenvolver em condições ambientais adversas, como por exemplo, temperatura elevadas (acima do ponto de ebulição da água, 100°C) ou muito baixas (inferiores a 10°C), alta pressão atmosférica, altos níveis de radiação ou mesmo em ambientes alcalinos ou ácidos, com baixa demanda de oxigênio, escassez de nutrientes, alta salinidade e/ou presença de metais pesados . Tais organismos, que sobrevivem em condições extremas, são denominados extremófilos, termo este introduzido por McElroy em 1974 .

A descoberta de micro-organismos extremófilos permitiu avanços na indústria de biotecnológica, uma vez que o ambiente representa uma força motriz de seleção, que leva a novas estratégias de adaptação e rotas biosintéticas únicas. A produção de Taq DNA polimerase por bactérias extremófilas adaptadas a altas temperaturas revolucionou a ciência, através do desenvolvimento da técnica de PCR (do inglês Polymerase Chain Reaction), evidenciando a importância destes micro-organismos. Desta forma, extremófilos podem ser utilizados para obtenção de extremo-enzimas, bem como compostos com atividades biológicas diversas (por exemplo, antifúngicos e antibióticos herbicidas), biopolímeros, dentre outros .

Diversos trabalhos da literatura relatam que, diferentemente do que se pensava a algum tempo atrás, extremófilos podem crescer e produzir metabólitos secundários de interesse biotecnológico em condições padrões de laboratório, ou seja, sem a utilização de métodos de cultivo “extremos” , . Assim, este trabalho emprega micro-organismos isolados da rizosfera de cactos, uma vez que o bioma Caatinga se mostra como um ambiente de extrema exposição a radiação solar, bem como escassez de água e nutrientes no solo, o que o trona extremamente promissor para a busca de novos metabólitos secundários.

1.3 Compostos com atividade fitotóxica

Uma particularidade de algumas moléculas encontradas é a capacidade de inibição do desenvolvimento de organismos como plantas ou insetos, por exemplo. Em outras palavras esses tipos de compostos apresentam característica fitotóxica e são comumente utilizados como pesticidas, fitotoxinas, alelopatias, entre outros. Dentre estas aplicações esses compostos destacam-se no desenvolvimento de herbicidas, podem ser aplicados na regulação do crescimento de espécies de plantas indesejada·, um dos exemplos clássicos que ilustra esta utilidade é o glifosato, um produto natural de origem microbiana que é sintetizado e largamente aplicado no controle agrícola.

Figura 2. Estrutura química do glifosato, produto natural aplicado no controle agrícola.

O controle de plantas daninhas tem se constituído em um grande desafio no setor agrícola, pois o uso indiscriminado destes compostos em plantas daninhas acaba causando sua resistência indesejada. Esta resistência a herbicidas foi identificada a partir dos anos 80, que desencadeou a necessidade