Caracterização do exometaboloma de fungos dos gêneros Benjaminiella, Cokeromyces e Mycotypha

Abstract

Fungos da ordem Mucorales possuem crescimento rápido e são dimórficos, ou seja, têm a capacidade de se desenvolver em formas miceliais (filamentosas) e leveduriformes, dependendo da composição do meio de cultura. Mucor é o principal gênero da ordem e produz metabólitos secundários com diversas aplicações no setor alimentício e na indústria. Além de Mucor, outros gêneros de importância são Cokeromyces e Mycotypha, devido à patogenicidade que exercem em seres humanos e animais, e Benjaminiella, que atua como modelo em estudos de dimorfismo e na produção de quitosana. Até o momento não se conhecem estudos que empregam análises metabolômicas para elucidar os metabólitos secundários produzidos por Benjaminiella, Cokeromyces e Mycotypha. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo estudar os metabólitos produzidos por esses fungos, de modo a contribuir para o conhecimento sobre o metaboloma desses microrganismos. Para explorar os metabólitos produzidos por esses gêneros, foram cultivadas linhagens de B. multispora, B. poitrasii, B. youngii, C. recurvatus, M. africana e M. indica, in vitro, em ambas as formas: micelial e leveduriforme. No entanto, devido às condições de cultivo, o crescimento leveduriforme se sobrepôs e, portanto, foi o escolhido para o desenvolvimento das atividades atreladas a esse estudo. Após o crescimento e extração da biomassa fúngica, foram utilizadas técnicas de cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas (HPLC-MS) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), com o intuito de identificar o seu exometaboloma. Os resultados desse estudo mostram que, além de conter alguns metabólitos comuns, normalmente encontrados em microrganismos e plantas, os extratos de M. africana também apresentavam compostos como verrucarol, brefeldina A e castanospermina, metabólitos secundários com atividades biológicas conhecidas, em virtude de suas propriedades antimicrobianas, antitumorais, antioxidantes e anti-inflamatórias. Além disso, Benjaminiella, Cokeromyces e Mycotypha produzem substâncias com potencial econômico para setores da indústria farmacêutica e de biotecnologia. No futuro, portanto, a produção em larga escala de biomassa em biorreatores poderia aumentar os níveis de metabólitos com aplicações biotecnológicas em diferentes frentes.

Abstract: Mucorales are dimorphic fungi with fast growth and the capacity to develop in both mycelial and yeast-like forms, depending on the culture media composition. Mucor is the main genus in Mucorales and produces secondary metabolites with several applications in the food industry. Other important genera are Cokeromyces and Mycotypha, which have medical importance due to their pathogenicity to humans and animals, and Benjaminiella, that serves as a dimorphic model and is used in chitosan production around the globe. To the best of my knowledge, there are no studies using metabolomic analyzes to elucidate the secondary metabolites produced by Benjaminiella, Cokeromyces and Mycotypha. Therefore, the present work aims to study the metabolites produced by these fungi, in order to contribute to the knowledge about the metabolome of these microorganisms. In order to explore the metabolites in culture medium, strains of B. multispora, B. poitrasii, B. youngii, C. recurvatus, M. africana and M. indica were cultivated in vitro in both mycelial and yeast-like forms. However, due to the cultivation and extraction conditions, the yeast growth was superior and therefore chosen for this study. After growth, the fungal biomass was extracted, and extracts analyzed through high-performance liquid chromatography techniques coupled with mass spectrometry (HPLC-MS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) to identify the fungi exometabolom. The results shows that, apart from common metabolites found in microorganisms and plants, M. africana extracts also presented compounds such as verrucarol, brefeldin A and castanospermine, all with known biological activities including antimicrobial, antitumor, antioxidant and anti-inflammatory properties. In addition, Benjaminiella, Cokeromyces and Mycotypha produce substances with economic potential to pharmaceutical and biotechnology industries. In the future, large-scale biomass production in bioreactors could raise the amount of the excreted metabolites with potential biotechnological application.