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Tipo do documento: Dissertação
Título: Actinobactérias do bioma caatinga: atividade anti-MRSA e caracterização de uma nova espécie de Streptomyces
Título(s) alternativo(s): Actinobacteria from the caatinga biome: anti-MRSA activity and characterization of a new Streptomyces species
Autor: Fernandes, Sayoane Pessoa
Primeiro orientador: Cibulski, Samuel
Primeiro coorientador: Rodrigues-Junior, Valnês
Primeiro membro da banca: Martins, Rodrigo
Segundo membro da banca: Vieira, Wilma
Resumo: A resistência antimicrobiana (RAM) é reconhecida pela Organização Mundial da Saúde como uma das maiores ameaças à saúde global. O surgimento e disseminação de microrganismos multirresistentes, como Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA), intensificam a urgência pela descoberta de novos compostos bioativos. Nesse contexto, actinobactérias do gênero Streptomyces representam uma das principais fontes microbianas de antibióticos naturais, sendo historicamente responsáveis por mais de dois terços dos antibióticos clinicamente utilizados. Ambientes extremos e inexplorados, como o bioma Caatinga, constituem potenciais reservatórios de linhagens microbianas produtoras de novos metabólitos secundários. Este trabalho teve como objetivo isolar actinobactérias a partir de amostras de solo da Caatinga, com posterior caracterização morfológica, genômica, metabolômica e funcional de linhagens promissoras com atividade antimicrobiana. As amostras de solo foram submetidas a técnicas de pré-tratamento térmico e cultivo seletivo em meios como ágar-solo e ágar-água, promovendo a recuperação de 340 isolados actinobacterianos. A análise metabolômica por espectrometria de massas LC-MS, combinada com anotação de dados via GNPS e ClassyFire, evidenciou a presença de compostos de interesse, incluindo moléculas sinalizadoras, antitumorais e antibacterianas. Muitos íons detectados foram classificados como “sem correspondência”, sugerindo a presença de metabólitos potencialmente inéditos. Um dos isolados, codificado como I007, destacado pela atividade antimicrobiana, apresentou morfologia filamentosa, coloração Gram-positiva e estruturas típicas de actinobactérias, conforme observado por microscopia eletrônica de varredura. O sequenciamento genômico do isolado I007, seguido montagem genômica, revelou um genoma de 8,03 Mpb, com conteúdo GC de 72,4%. A identificação bacteriana por meio de análises filogenômicas indicou que o isolado I007 representa uma nova espécie do gênero Streptomyces. A análise in silico dos clusters biossintéticos por meio da ferramenta antiSMASH 5.0 identificou 47 regiões biossintéticas, incluindo vias de síntese para NRPS, PKS tipo I, II e III, terpenos, sideróforos, melanina, butirolactonas, lantipeptídeos, alcaloides e ectoína, demonstrando seu elevado potencial metabólico. A triagem funcional demonstrou atividade antimicrobiana contra MRSA, com halo de inibição de 9,3 mm para a fração A1, indicando produção de compostos com ação sobre patógenos multirresistentes. Sendo assim, a Caatinga representa um ambiente promissor para a bioprospecção microbiana. O Streptomyces sp. I007, ao reunir potencial genético e atividade funcional, torna-se um forte candidato para estudos futuros voltados à purificação, caracterização estrutural e aplicação farmacológica de novos antibióticos. Este trabalho contribui para o avanço do conhecimento sobre a biodiversidade microbiana da Caatinga e sua aplicação na descoberta de agentes antimicrobianos inovadores.
Abstract: Antimicrobial resistance (AMR) is recognized by the World Health Organization as one of the greatest global health threats. The emergence and spread of multidrug-resistant microorganisms, such as methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), intensify the urgency for the discovery of new bioactive compounds. In this context, actinobacteria of the genus Streptomyces represent one of the main microbial sources of natural antibiotics, historically accounting for more than two-thirds of clinically used antibiotics. Extreme and unexplored environments, such as the Caatinga biome, constitute potential reservoirs of microbial strains capable of producing novel secondary metabolites. This study aimed to isolate actinobacteria from Caatinga soil samples, followed by morphological, genomic, metabolomic, and functional characterization of promising strains with antimicrobial activity. Soil samples were subjected to thermal pretreatment and selective cultivation on media such as soil agar and water agar, resulting in the recovery of 340 actinobacterial isolates. Metabolomic analysis by LC-MS mass spectrometry, combined with data annotation using GNPS and ClassyFire, revealed the presence of compounds of interest, including signaling molecules, antitumor agents, and antibacterial metabolites. Many detected ions were classified as "no match", suggesting the presence of potentially novel metabolites. One of the isolates, coded as I007 and highlighted for its antimicrobial activity, exhibited filamentous morphology, Gram-positive staining, and structural features typical of actinobacteria, as observed under scanning electron microscopy. Whole-genome sequencing of isolate I007, followed by genome assembly, revealed a genome size of 8.03 Mbp with a GC content of 72.4%. Bacterial identification through phylogenomic analyses indicated that isolate I007 represents a new species of the genus Streptomyces. In silico analysis of biosynthetic gene clusters using the antiSMASH 5.0 tool identified 47 biosynthetic regions, including pathways for NRPS, type I, II, and III PKS, terpenes, siderophores, melanin, butyrolactones, lantipeptides, alkaloids, and ectoine, demonstrating its high metabolic potential. Functional screening revealed antimicrobial activity against MRSA, with a 9.3 mm inhibition halo for fraction A1, indicating the production of compounds active against multidrug-resistant pathogens. Thus, the Caatinga represents a promising environment for microbial bioprospecting. Streptomyces sp. I007, by combining genetic potential and functional activity, emerges as a strong candidate for future studies focused on purification, structural characterization, and pharmacological application of new antibiotics. This study contributes to advancing knowledge of the microbial biodiversity of the Caatinga and its application in the discovery of innovative antimicrobial agents.
Palavras-chave: Streptomyces
MRSA
Resistência antimicrobiana
Metabólitos secundários
Área(s) do CNPq: CIENCIAS DA SAUDE::FARMACIA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas - PPGCF
Citação: FERNANDES, Sayoane. Actinobactérias do bioma caatinga: atividade anti-MRSA e caracterização de uma nova espécie de Streptomyces. 2025. 146 p. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas - PPGCF) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2025.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/5253
Data de defesa: 23-Mai-2025
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