Submitted by Eduardo Barros de Almeida Silva (eduardo.philippe@ufpe.br) on 2015-04-17T14:45:27Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Gustavo da Silva.pdf: 2208057 bytes, checksum: c820059808bed300dcbbb54ebff0550f (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-17T14:45:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Gustavo da Silva.pdf: 2208057 bytes, checksum: c820059808bed300dcbbb54ebff0550f (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / FACEPE / O interesse por pesquisas relacionadas aos endofíticos e às suas propriedades biotecnológicas aumenta, à medida que surge a necessidade pela busca de novos metabólitos bioativos, produzidos por essas espécies, e que possam combater micro-organismos multirresistentes. Micro-organismos endofíticos foram isolados de folhas sadias de Schinus terebinthifolius Raddi (Aroeira-Vermelha) e avaliados quanto à atividade antimicrobiana, frente a micro-organismos patogênicos, através de um ensaio primário com blocos de gelose, fermentação líquida e testes realizados com seus extratos. Os extratos foram analisados através de prospecção química e bioautografia em camada delgada. Obteve-se 237 isolados fúngicos, 67 bacterianos e 13 de actinobactérias. Dos quarenta fungos e 13 actinobactérias testados, 8 (20%) e 13 (100%) apresentaram atividade inibitória, respectivamente. Foi realizada fermentação líquida com o fungo (Mycelium stereo F-61) e a actinobactéria (S. kunmingensis Act-3) os quais obtiveram melhores halos de inibição. As frações etéreas (pH 7,0 – 48 h) provenientes do M. stereo F-61, inibiram S. aureus (20 mm), E. coli (23 mm) e S. aureus resistente à meticilina (MRSA) (23 mm). As frações de acetato de etila (pH 7,0 – 48 h) oriundas da S. kunmingensis (NBRC 14463), inibiram S. aureus (29 mm) e S. aureus (MRSA) (20 mm). Esses extratos apresentaram CMI para a S. kunmingensis Act-3 frente à S. aureus (62 μg mL−1) e S. aureus (MRSA) (125 μg mL−1), e para M. stereo F-61 contra S. aureus (125 μg mL−1), S. aureus (MRSA) (500 μg mL−1) e E. coli (500 μg mL−1). A prospecção química dos extratos do M. stereo F-61 detectou açúcares redutores e compostos fenólicos no extrato metanólico, e de triterpenos, esteroides, mono/sesquiterpenos e compostos fenólicos no extrato etéreo. A bioautografia constatou que os princípios ativos produzidos pela S. kunmingensis Act-3 e pelo M. stereo F-61 não são semelhantes aos da planta. Conclui-se que os isolados produzem metabólitos secundários bioativos com ação antimicrobiana, e apresentam potencial para a descoberta de nova substância bioativa de interesse biotecnológico.

Manguezais são ecossistemas costeiros que ocorrem na transição entre os ambientes terrestres e marinhos, ao longo das regiões tropicais e subtropicais, sofrendo influência direta do regime das marés. A comunidade microbiana diversificada é fundamental para a ocorrência da ciclagem de nutrientes e, portanto, manutenção da biodiversidade faunística e florística nestes ambientes. As actinobactérias correspondem um grupo heterogêneo de bactérias filamentosas, que naturalmente habitam o solo, adaptam-se às diversas condições do ambiente, produzem antibióticos e são capazes de colonizar a rizosfera e tecidos internos das plantas. Neste trabalho foi possível observar a diversidade de actinobactérias rizosféricas isoladas nos manguezais de Cananéia e Bertioga SP; avaliar a produção de metabólitos secundários antifúngicos desses microrganismos; analisar o perfil químico dos extratos orgânicos das actinobactérias por espectrômetro de massas, seguidos de avaliação dos constituintes químicos desses extratos por cromatografia em camada delgada e coluna preparativa para separação dos mesmos, onde após os bioensaios com as frações ativas, foi determinado a concentração inibitória mínima dessas frações. / Mangroves are coastal ecosystems which occur in the areas of transition between marine and terrestrial environments throughout the tropical and subtropical regions, suffering direct tide influence. The diverse microbial communities are important to the nutrient cycling occurrence and consequently to the maintenance of these environments fauna and flora biodiversity. The Actinobacteria are a heterogeneous group of filamentous bacteria that naturally inhabit the soil. They can easily adapt to different environmental conditions, producing antibiotics and colonizing the rhizosphere and plants internal tissues. This study aims were: to allow the assessment of the diversity of the diversity of rhizosphere Actinobacteria isolated from mangroves located in Cananeia and Bertioga, cities under the jurisdiction of Sao Paulo State; to evaluate the production of antifungal secondary metabolites of these microorganisms; to analyze the chemical profile of organic extracts of Actionobacteria by mass spectrometry, followed by the evaluation of the chemical components of theses extracts through thin-layer chromatography and preparative column for their separation. After this process minimum inhibitory concentration of the active fractions of the bioassays were determined.

Manguezais são ecossistemas costeiros que ocorrem na transição entre os ambientes terrestres e marinhos, ao longo das regiões tropicais e subtropicais, sofrendo influência direta do regime das marés. A comunidade microbiana diversificada é fundamental para a ocorrência da ciclagem de nutrientes e, portanto, manutenção da biodiversidade faunística e florística nestes ambientes. As actinobactérias correspondem um grupo heterogêneo de bactérias filamentosas, que naturalmente habitam o solo, adaptam-se às diversas condições do ambiente, produzem antibióticos e são capazes de colonizar a rizosfera e tecidos internos das plantas. Neste trabalho foi possível observar a diversidade de actinobactérias rizosféricas isoladas nos manguezais de Cananéia e Bertioga SP; avaliar a produção de metabólitos secundários antifúngicos desses microrganismos; analisar o perfil químico dos extratos orgânicos das actinobactérias por espectrômetro de massas, seguidos de avaliação dos constituintes químicos desses extratos por cromatografia em camada delgada e coluna preparativa para separação dos mesmos, onde após os bioensaios com as frações ativas, foi determinado a concentração inibitória mínima dessas frações. / Mangroves are coastal ecosystems which occur in the areas of transition between marine and terrestrial environments throughout the tropical and subtropical regions, suffering direct tide influence. The diverse microbial communities are important to the nutrient cycling occurrence and consequently to the maintenance of these environments fauna and flora biodiversity. The Actinobacteria are a heterogeneous group of filamentous bacteria that naturally inhabit the soil. They can easily adapt to different environmental conditions, producing antibiotics and colonizing the rhizosphere and plants internal tissues. This study aims were: to allow the assessment of the diversity of the diversity of rhizosphere Actinobacteria isolated from mangroves located in Cananeia and Bertioga, cities under the jurisdiction of Sao Paulo State; to evaluate the production of antifungal secondary metabolites of these microorganisms; to analyze the chemical profile of organic extracts of Actionobacteria by mass spectrometry, followed by the evaluation of the chemical components of theses extracts through thin-layer chromatography and preparative column for their separation. After this process minimum inhibitory concentration of the active fractions of the bioassays were determined.

Micro-organismos são profícuos produtores de produtos naturais bioativos. Diversos fármacos inovativos e de extrema importância clínica são de origem microbiana, como antibióticos, antitumorais, imunossupressores e agentes hipolipêmicos. A maioria dos fármacos de origem microbiana é produzida por actinobactérias. A estreita associação de micro-organismos com plantas, insetos, crustáceos e organismos marinhos, pode induzir a produção de substâncias bioativas, que eventualmente conferem vantagens adaptativas e ecológicas ao macro-organismo hospedeiro. Ambientes marinhos e áreas de transição como os manguezais são ainda pouco explorados para estudos químicos e farmacológicos dos micro-organismos presentes nos solos e em simbiose com outros hospedeiros. Neste sentido, o presente trabalho visou o estudo químico monitorado por ensaios de citotoxicidade em células cancerígenas de dois micro-organismos, Streptomyces sp. Act1 e Streptomyces sp. Act2, isolados da casca do caranguejo do maguezal, Ucides cordatus, coletado em Cananéia, SP. Estes micro-organismos apresentaram atividade antagônica frente ao fungo patogênico Aspergillus niger, confirmando o potencial para produção de substâncias bioativas. Os micro-organismos foram cultivados em diferentes meios de cultura para avaliar o potencial de crescimento, perfil químico dos extratos obtidos e atividade citotóxica dos extratos e subfrações. Os meios de cultura escolhidos foram meio líquido ISP-2 e meio sólido (arroz), e ainda, nestas mesmas condições foi avaliado o efeito do uso de água do mar de forma comparativa. Os micro-organismos desenvolveram-se adequadamente nos diferentes meios de cultivo. Os fracionamentos dos extratos obtidos nos experimentos evidenciaram características polares das subfrações obtidas, e neste sentido foram necessárias adaptações das técnicas de separação, incluindo fases estácionárias como sephadex LH-20 e fase reversa. Os ensaios de citotoxicidade frente às linhagens de células tumorais com os extratos obtidos mostraram o grande potencial das linhagens em estudo, em especial a linhagem Streptomyces sp. Act-2 cultivada na presença de água do mar. / Abstract Microorganisms are prolific producers of bioactive natural products. Most of innovative pharmaceuticals that have useful clinical importance have been isolated from from microorganisms, such as antibiotics, anticancer drugs, immunosuppressive drugs and lipid-lowering agents. Most of the drugs of microbial origin are produced by actinomycetes. The close association of micro-organisms with plants, insects, crustaceans or marine organisms may induce the production of bioactive substances. These natural products may confer adaptive advantages to the environment and to the host organism. Marine and transitional areas such as mangroves are still under explored for chemical and pharmacological studies of both soil microorganisms and symbiotic microorganisms. In this sense, this work aimed a chemical study of two actinobacteria strains, Streptomyces sp. Act1 and Streptomyces sp. Act2, guided by cancer cells cytotoxicity assays. Both microorganisms were isolated from the shell of the mangrove crab Ucides cordatus, collected in Cananéia, SP. These microorganisms showed antagonistic activity against the pathogenic fungus Aspergillus niger, confirming the potential for production of bioactive substances. Microorganisms were cultured in different culture media to assess the potential for growth, chemical profile of extracts and cytotoxic activity of extracts and subfractions. The culture media were chosen using liquid (ISP-2) and solid medium (rice). The effect of addition of saline water in the culture media has also been evaluated. The microorganisms developed adequately in different culture media. The fractions of extracts obtained from the experiments showed characteristics of polar subfractions obtained, requiring the use of sephadex LH-20 and reverse phase as chromatographic stationary phases. Cytotoxic assays of the extracts against cancer cell lines showed the great potential of the strains under study, mainly Streptomyces sp. Act2. grown in the presence of seawater.

A biodiversidade microbiana de diferentes ecossistemas tem incentivado estudos químicos e biológicos com micro-organismos dos mais variados habitats, os quais têm conduzido à obtenção de moléculas bioativas com aplicações na medicina, indústria química e agricultura, proporcionando melhorias na qualidade de vida ao homem. O presente trabalho teve como objetivos a bioprospecção por actinobactérias endofíticas e seus metabólitos, além do estudo da via biossintética dos sesquiterpenos aristoloquenos produzidos pelo fungo fitopatogênico Botrytis cinerea. No estudo de bioprospecção foram isoladas 41 linhagens de actinobactérias endofíticas de duas espécies de Asteraceae (Thitonia diversifolia e Lychnophora ericoides). A identificação através do sequenciamento de DNAr indicou predominância do gênero Streptomyces. As linhagens foram cultivadas em meio de arroz e os extratos etanólicos submetidos aos ensaios de citotoxicidade frente a células tumorais e antimicrobiano. Um total de 58,5% dos extratos apresentou atividade em pelo menos um dos ensaios realizados. Foram selecionadas as linhagens Streptomyces cattleya RLe 4 e Streptomyces sp. RLe 8 para cultivo em escala ampliada, isolamento e identificação de metabólitos bioativos. O isolamento dos compostos foi realizado através de diferentes técnicas cromatográficas e a identificação estrutural foi baseada em dados de ressonância magnética nuclear de 1H e 13C e espectrometria de massas. De S. cattleya RLe 4 foram isolados quatro compostos: 2-hidroxibenzamida, desferrioxamina E, 1-(3\',4\'-dimetoxifenil)-1-propanona e 1-(3\',4\'-dimetoxifenil)-1-etanona. Dos extratos de Streptomyces sp. RLe 8 foram isolados dez compostos: benzamida, 3- hidroxibenzamida, 3-hidróxi-4-metoxibenzamida, 4-hidróxi-3-metoxibenzamida, 3,4- dimetoxibenzamida, 2-fenilacetamida, dois isômeros de 3,4-diidro-3,4,6,8-tetraidróxi-1(2H)- naftalenona, 2,3-diidro-2,2-dimetil-4(1H)-quinazolinona e desferrioxamina B. O composto 2,3-diidro-2,2-dimetil-4(1H)-quinazolinona apresentou elevada atividade frente as células de câncer de cólon (HCT-8) e glioblastoma (SF295), com 93,9 % e 87.0 % de inibição, respectivamente. O outro enfoque da tese envolveu a otimização da produção de sesquiterpenos aristoloquenos por linhagens de B. cinerea, seguido de estudo biossintético destes produtos naturais através de experimentos de incorporação de precursores isotopicamente enriquecidos com 2H (deutério) e 13C (carbono treze). As análises dos dados obtidos de RMN de 2H e de 13C do sesquiterpeno majoritário indicaram que a biossíntese desta substância ocorre pela via do mevalonato (MVA). Os resultados também sugeriram o possível envolvimento da via do metil-eritritolfosfato ou 1-desoxi-D-xilulose-fosfato (MEP/DPX) na biossíntese deste sequiterpeno. Estes resultados podem contribuir para o planejamento racional de fungicidas seletivos com aplicação na agricultura. O trabalho desenvolvido mostrou o grande potencial de actinobactérias endofíticas para a obtenção de moléculas bioativas e que estudos usando precursores isotopicamente marcados fornecem informações precisas acerca da origem biossintética de produtos naturais. / The microbial biodiversity from different ecosystems has incited chemical and biological studies with microorganisms from several habitats, leading to the isolation of bioactive natural products with applications in medicine, chemical industry and agriculture, and thus contributing to a better quality of life. This thesis aimed the biopropecting on endophytic actinobacteria and their natural products, and also the biosynthetic study of aristolochene sesquiterpenes in the phytopathogenic fungus Botrytis cinerea. A total of 41 actinobacterial strains were isolated of two Asteraceae species (Thitonia diversifolia and Lychnophora ericoides) for the bioprospecting study. The rDNA sequencing showed predominancy of Streptomyces genus. All the strains were cultured on rice medium, and the ethanolic extracts were screened in cytotoxity and antimicrobial assays. As a result, 58.5% of the extracts showed activity in al least one bioassay. The strains Streptomyces cattleya RLe 4 and Streptomyces sp. RLe 8 were selected for scale up cultures, isolation and identification of bioactive compounds. Different chromatographic methods were applied for the isolation of compounds, and structural analysis were based on 1H and 13C nuclear magnetic resonance and mass spectrometry data. Four compounds were isolated from S. cattleya RLe 4: 2- hydroxybenzamide, desferrioxamine E, 1-(3\',4\'-dimethoxyphenyl)-1-propanone, and 1-(3\',4\'- dimethoxyphenyl)-1-etanone. Ten compounds were isolated from Streptomyces sp. Rle 8: benzamide, 3-hydroxybenzamide, 3-hydroxy-4-methoxybenzamide, 4-hydroxy-3- methoxybenzamide, 2-phenylacetamide, two isomers of 3,4-dihydro-3,4,6,8-tetrahydroxy- 1(2H)-naphthalenone, 2,3-dihydro-2,2-dimethyl-4(1H)-quinazolinone, and desferrioxamine B. Compound 2,3-dihydro-2,2-dimethyl-4(1H)-quinazolinone showed high antiproliferative activity against colon cancer cells (HCT-8) and glioblastoma cells (SF295), with 93.9 and 87.0% of inhibition, respectively. The second focus of the thesis involved the optimization of aristolochene sesquiterpenes production by two strains of B. cinerea, followed by the biosynthetic study through feeding experiments with 2H (deuterium) and 13C isotopically labeled precursors. The 2H and 13C NMR obtained data showed that the biosynthesis of the sesquiterpene proceeds by the mevalonate pathway (MVA). The results also suggested the possible participation of the non mevalonate pathway, methylerytritol phosphate ou 1-deoxy- D-xylulose phosphate (MEP/DXP), in the biosynthesis. These results might contribute to the rational design of selective fungides with application in agriculture. This thesis showed the endophytic actinobacteria as promising sources of bioactive natural products, and also showed that the isotopically labeled feeding experiments give reliable information about the natural products biosynthetic pathways.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-29T14:44:05Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Bruno Francesco Rodrigues de Oliveira - 2015.pdf: 3313694 bytes, checksum: 5cb9779c379ed9f47de7c0d65abeb95b (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-29T14:47:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Bruno Francesco Rodrigues de Oliveira - 2015.pdf: 3313694 bytes, checksum: 5cb9779c379ed9f47de7c0d65abeb95b (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-29T14:47:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Bruno Francesco Rodrigues de Oliveira - 2015.pdf: 3313694 bytes, checksum: 5cb9779c379ed9f47de7c0d65abeb95b (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-03-18 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / The actinobacteria constitute a wide and diverse phylum of gram-positive bacteria with a high content of guanine and cytosine in their DNA, standing out by the production of secondary metabolites with antibiotic activity. The treatment of multi-drug resistant pathogens infections and cancer represents a major challenge for modern medicine and bioactive microbial metabolites constitute a rich source of antimicrobial and antitumor drugs. The main aim of this study was to analyse the potential antimicrobial and cytotoxic activities of actinobactéria isolated from various habitats. The evaluation of these bioactivities was accomplished by the application of a set of qualitative screening in vitro assays. From a total of 19 morphospecies, isolated from the goiano Cerrado soil, 16 were evaluated in the primary antimicrobial activity tests, of which 5 (31,25%) antagonized the growth of indicator microorganisms. The ECL of the morphospecie BC-A22 and the crude extracts of the strain ADU 1.3 stood out for their strong antibiotic action against MRSA. The most of the crude extracts exhibited lytic action on the staphylococcal cell wall. Only ECLs of morphospecies GUARA 1 and PEG 23 and extracts of the strain PEG 30 were cytotoxic against A. salina in low concentration. None of the extracts showed an intercalation effect on the DNA molecule. With exception of BC-A22, the other six isolates were morphologically characterized as members of the Streptomyces genus. The morphospecie ADU 1.3 was molecularly identified as Streptomyces sp., highly likely to consist of a new species. The results of this initial phase of microbial bioprospecting highlight that all the isolates are potential producers of antibiotics biomolecules, excelling the morphospecie BC-A22, which exhibited a strong antimicrobial activity against the clinical isolates of MRSA and most of gram-negative bacteria. / As actinobactérias compõem um amplo e diverso filo de bactérias gram-positivas com elevado conteúdo de guanina e citosina em seu DNA, destacando-se pela produção de metabólitos secundários com atividade antibiótica. O tratamento das infecções por patógenos multirresistentes aos antimicrobianos e do câncer representa um dos maiores desafios da medicina moderna e moléculas microbianas bioativas ainda constituem uma fonte rica de drogas antimicrobianas e antitumorais. O objetivo principal do presente estudo foi analisar as potenciais ações antimicrobiana e citotóxica de actinobactérias isoladas de vários habitats. A avaliação dessas bioatividades foi efetuada mediante aplicação de uma série de ensaios qualitativos de triagem in vitro. Do total de 19 morfoespécies, isoladas do solo de Cerrado goiano, 16 foram avaliadas nos testes primários de atividade antimicrobiana, das quais 5 (31,25%) antagonizaram o crescimento dos micro-organismos indicadores. O ECL da morfoespécie BC-A22 e os extratos brutos do isolado ADU 1.3 se sobressaíram quanto a sua alta ação antibiótica frente à MRSA. A maioria dos extratos brutos exibiu ação lítica sobre a parede celular estafilocóccica. Apenas os ECLs das morfoespécies GUARA 1 e PEG 23 e os extratos do isolado PEG 30 foram citotóxicos a A. salina em baixa concentração. Nenhum dos extratos mostrou efeito de intercalação sob a molécula de DNA. Com exceção de BC-A22, os seis isolados foram caracterizados morfologicamente como membros do gênero Streptomyces. A morfoespécie ADU 1.3 foi identificada molecularmente como Streptomyces sp., com alta probabilidade de consistir em uma espécie nova. Os resultados obtidos dessa etapa de bioprospecção inicial evidenciam que todos os sete isolados são potenciais produtores de biomoléculas antibióticas, notabilizando-se a morfoespécie BC-A22, que exibiu uma alta ação antimicrobiana frente aos MRSA hospitalares e a maior parte das bactérias gram-negativas. Palavras-chave: actinobactérias; bioprospecção microbiana; metabólitos bioativos; antibióticos.

A biodiversidade microbiana de diferentes ecossistemas tem incentivado estudos químicos e biológicos com micro-organismos dos mais variados habitats, os quais têm conduzido à obtenção de moléculas bioativas com aplicações na medicina, indústria química e agricultura, proporcionando melhorias na qualidade de vida ao homem. O presente trabalho teve como objetivos a bioprospecção por actinobactérias endofíticas e seus metabólitos, além do estudo da via biossintética dos sesquiterpenos aristoloquenos produzidos pelo fungo fitopatogênico Botrytis cinerea. No estudo de bioprospecção foram isoladas 41 linhagens de actinobactérias endofíticas de duas espécies de Asteraceae (Thitonia diversifolia e Lychnophora ericoides). A identificação através do sequenciamento de DNAr indicou predominância do gênero Streptomyces. As linhagens foram cultivadas em meio de arroz e os extratos etanólicos submetidos aos ensaios de citotoxicidade frente a células tumorais e antimicrobiano. Um total de 58,5% dos extratos apresentou atividade em pelo menos um dos ensaios realizados. Foram selecionadas as linhagens Streptomyces cattleya RLe 4 e Streptomyces sp. RLe 8 para cultivo em escala ampliada, isolamento e identificação de metabólitos bioativos. O isolamento dos compostos foi realizado através de diferentes técnicas cromatográficas e a identificação estrutural foi baseada em dados de ressonância magnética nuclear de 1H e 13C e espectrometria de massas. De S. cattleya RLe 4 foram isolados quatro compostos: 2-hidroxibenzamida, desferrioxamina E, 1-(3\',4\'-dimetoxifenil)-1-propanona e 1-(3\',4\'-dimetoxifenil)-1-etanona. Dos extratos de Streptomyces sp. RLe 8 foram isolados dez compostos: benzamida, 3- hidroxibenzamida, 3-hidróxi-4-metoxibenzamida, 4-hidróxi-3-metoxibenzamida, 3,4- dimetoxibenzamida, 2-fenilacetamida, dois isômeros de 3,4-diidro-3,4,6,8-tetraidróxi-1(2H)- naftalenona, 2,3-diidro-2,2-dimetil-4(1H)-quinazolinona e desferrioxamina B. O composto 2,3-diidro-2,2-dimetil-4(1H)-quinazolinona apresentou elevada atividade frente as células de câncer de cólon (HCT-8) e glioblastoma (SF295), com 93,9 % e 87.0 % de inibição, respectivamente. O outro enfoque da tese envolveu a otimização da produção de sesquiterpenos aristoloquenos por linhagens de B. cinerea, seguido de estudo biossintético destes produtos naturais através de experimentos de incorporação de precursores isotopicamente enriquecidos com 2H (deutério) e 13C (carbono treze). As análises dos dados obtidos de RMN de 2H e de 13C do sesquiterpeno majoritário indicaram que a biossíntese desta substância ocorre pela via do mevalonato (MVA). Os resultados também sugeriram o possível envolvimento da via do metil-eritritolfosfato ou 1-desoxi-D-xilulose-fosfato (MEP/DPX) na biossíntese deste sequiterpeno. Estes resultados podem contribuir para o planejamento racional de fungicidas seletivos com aplicação na agricultura. O trabalho desenvolvido mostrou o grande potencial de actinobactérias endofíticas para a obtenção de moléculas bioativas e que estudos usando precursores isotopicamente marcados fornecem informações precisas acerca da origem biossintética de produtos naturais. / The microbial biodiversity from different ecosystems has incited chemical and biological studies with microorganisms from several habitats, leading to the isolation of bioactive natural products with applications in medicine, chemical industry and agriculture, and thus contributing to a better quality of life. This thesis aimed the biopropecting on endophytic actinobacteria and their natural products, and also the biosynthetic study of aristolochene sesquiterpenes in the phytopathogenic fungus Botrytis cinerea. A total of 41 actinobacterial strains were isolated of two Asteraceae species (Thitonia diversifolia and Lychnophora ericoides) for the bioprospecting study. The rDNA sequencing showed predominancy of Streptomyces genus. All the strains were cultured on rice medium, and the ethanolic extracts were screened in cytotoxity and antimicrobial assays. As a result, 58.5% of the extracts showed activity in al least one bioassay. The strains Streptomyces cattleya RLe 4 and Streptomyces sp. RLe 8 were selected for scale up cultures, isolation and identification of bioactive compounds. Different chromatographic methods were applied for the isolation of compounds, and structural analysis were based on 1H and 13C nuclear magnetic resonance and mass spectrometry data. Four compounds were isolated from S. cattleya RLe 4: 2- hydroxybenzamide, desferrioxamine E, 1-(3\',4\'-dimethoxyphenyl)-1-propanone, and 1-(3\',4\'- dimethoxyphenyl)-1-etanone. Ten compounds were isolated from Streptomyces sp. Rle 8: benzamide, 3-hydroxybenzamide, 3-hydroxy-4-methoxybenzamide, 4-hydroxy-3- methoxybenzamide, 2-phenylacetamide, two isomers of 3,4-dihydro-3,4,6,8-tetrahydroxy- 1(2H)-naphthalenone, 2,3-dihydro-2,2-dimethyl-4(1H)-quinazolinone, and desferrioxamine B. Compound 2,3-dihydro-2,2-dimethyl-4(1H)-quinazolinone showed high antiproliferative activity against colon cancer cells (HCT-8) and glioblastoma cells (SF295), with 93.9 and 87.0% of inhibition, respectively. The second focus of the thesis involved the optimization of aristolochene sesquiterpenes production by two strains of B. cinerea, followed by the biosynthetic study through feeding experiments with 2H (deuterium) and 13C isotopically labeled precursors. The 2H and 13C NMR obtained data showed that the biosynthesis of the sesquiterpene proceeds by the mevalonate pathway (MVA). The results also suggested the possible participation of the non mevalonate pathway, methylerytritol phosphate ou 1-deoxy- D-xylulose phosphate (MEP/DXP), in the biosynthesis. These results might contribute to the rational design of selective fungides with application in agriculture. This thesis showed the endophytic actinobacteria as promising sources of bioactive natural products, and also showed that the isotopically labeled feeding experiments give reliable information about the natural products biosynthetic pathways.

Micro-organismos são profícuos produtores de produtos naturais bioativos. Diversos fármacos inovativos e de extrema importância clínica são de origem microbiana, como antibióticos, antitumorais, imunossupressores e agentes hipolipêmicos. A maioria dos fármacos de origem microbiana é produzida por actinobactérias. A estreita associação de micro-organismos com plantas, insetos, crustáceos e organismos marinhos, pode induzir a produção de substâncias bioativas, que eventualmente conferem vantagens adaptativas e ecológicas ao macro-organismo hospedeiro. Ambientes marinhos e áreas de transição como os manguezais são ainda pouco explorados para estudos químicos e farmacológicos dos micro-organismos presentes nos solos e em simbiose com outros hospedeiros. Neste sentido, o presente trabalho visou o estudo químico monitorado por ensaios de citotoxicidade em células cancerígenas de dois micro-organismos, Streptomyces sp. Act1 e Streptomyces sp. Act2, isolados da casca do caranguejo do maguezal, Ucides cordatus, coletado em Cananéia, SP. Estes micro-organismos apresentaram atividade antagônica frente ao fungo patogênico Aspergillus niger, confirmando o potencial para produção de substâncias bioativas. Os micro-organismos foram cultivados em diferentes meios de cultura para avaliar o potencial de crescimento, perfil químico dos extratos obtidos e atividade citotóxica dos extratos e subfrações. Os meios de cultura escolhidos foram meio líquido ISP-2 e meio sólido (arroz), e ainda, nestas mesmas condições foi avaliado o efeito do uso de água do mar de forma comparativa. Os micro-organismos desenvolveram-se adequadamente nos diferentes meios de cultivo. Os fracionamentos dos extratos obtidos nos experimentos evidenciaram características polares das subfrações obtidas, e neste sentido foram necessárias adaptações das técnicas de separação, incluindo fases estácionárias como sephadex LH-20 e fase reversa. Os ensaios de citotoxicidade frente às linhagens de células tumorais com os extratos obtidos mostraram o grande potencial das linhagens em estudo, em especial a linhagem Streptomyces sp. Act-2 cultivada na presença de água do mar. / Abstract Microorganisms are prolific producers of bioactive natural products. Most of innovative pharmaceuticals that have useful clinical importance have been isolated from from microorganisms, such as antibiotics, anticancer drugs, immunosuppressive drugs and lipid-lowering agents. Most of the drugs of microbial origin are produced by actinomycetes. The close association of micro-organisms with plants, insects, crustaceans or marine organisms may induce the production of bioactive substances. These natural products may confer adaptive advantages to the environment and to the host organism. Marine and transitional areas such as mangroves are still under explored for chemical and pharmacological studies of both soil microorganisms and symbiotic microorganisms. In this sense, this work aimed a chemical study of two actinobacteria strains, Streptomyces sp. Act1 and Streptomyces sp. Act2, guided by cancer cells cytotoxicity assays. Both microorganisms were isolated from the shell of the mangrove crab Ucides cordatus, collected in Cananéia, SP. These microorganisms showed antagonistic activity against the pathogenic fungus Aspergillus niger, confirming the potential for production of bioactive substances. Microorganisms were cultured in different culture media to assess the potential for growth, chemical profile of extracts and cytotoxic activity of extracts and subfractions. The culture media were chosen using liquid (ISP-2) and solid medium (rice). The effect of addition of saline water in the culture media has also been evaluated. The microorganisms developed adequately in different culture media. The fractions of extracts obtained from the experiments showed characteristics of polar subfractions obtained, requiring the use of sephadex LH-20 and reverse phase as chromatographic stationary phases. Cytotoxic assays of the extracts against cancer cell lines showed the great potential of the strains under study, mainly Streptomyces sp. Act2. grown in the presence of seawater.

Metabólitos secundários produzidos por actinobactérias são uma inesgotável fonte de compostos com potentes atividades biológicas e estruturas intrínsecas. O desenvolvimento em instrumentação analítica tem contribuído significantemente para acelerar o processo de identificação e caracterização desses metabólitos bioativos. Sem dúvida alguma, a espectrometria de massas (MS) e o seu acoplamento com técnicas de separação, especialmente a cromatografia líquida (UHPLC-MS), tem sido reconhecida como a técnica mais eficiente em análises de produtos naturais. Nesta dissertação foi explorado o potencial da espectrometria de massas como ferramenta analítica para a identificação e caracterização estrutural de fitotoxinas produzidas por actinobactérias isoladas da rizosfera de plantas da caatinga. Foram produzidos noventa extratos de actinobactérias, dos quais quinze apresentaram alguma atividade para o bioensaio da Lemna minor e seis apresentaram atividade para o bioensaio da Chlorella vulgaris. Os extratos brutos ativos das actinobactérias Caat 7-38, Caat 8-6 e Caat 5-29 foram selecionados para caracterização dos compostos ativos, os quais foram isolados empregando o fracionamento guiado por bioensaios. No extrato bruto Caat 7-38, a actinomicina D foi identificada como fitotoxina, ao passo que para o extrato bruto Caat 8-6, foi possível inferir a atividade fitotóxica à presença do griseorhodin A. Já para o extrato bruto Caat 5-29, o composto identificado com atividade fitotóxica apresenta uma estrutura inédita, provavelmente pertencente à classe das anguciclinonas. Foi realizado ainda um estudo para avaliar o efeito da adição de terras raras ao meio de cultivo da actinobacteria Caat 7-38. Para os meios de cultivos contendo neodímio e, principalmente, lantânio ocorreu uma superprodução da actinomicina D, indicando assim, o grande potencial da aplicação das terras raras nos estudos de micro-organismos. / Secondary metabolites produced by actinomycetes are an inexhaustible source of compounds with potent biological activities and intrinsic structures. The development analytical instrumentation has contributed significantly to accelerate the identification and characterization of these bioactive metabolites. Undoubtedly, mass spectrometry (MS) and its coupling with separation techniques, especially liquid chromatography (UHPLC-MS) has been recognized as the most \"efficient\" technique in natural product analysis. In this work was explored the potential of mass spectrometry as an analytical tool for identification and structural characterization of phytotoxins produced by actinomycetes isolated from the rhizosphere of plants from the Caatinga biome. Ninety actinomycetes extracts were produced, of which fifteen showed some activity for the bioassay with Lemna minor and six showed activity for the bioassay with Chlorella vulgaris. The crude active extract of actinomycetes Caat 7-38, Caat 8-6 and Caat 5-29 were selected to characterize the active compounds, which were isolated using bioassay-guided fractionation. In the crude extract Caat 7-38, actinomycin D was identified as phytotoxin, while for crude extract Caat 8-6, it was possible to infer phytotoxic activity to the presence of griseorhodin A. For the crude extract Caat 5-29, the compound identified with phytotoxic activity presents a new structure, probably belonging to the class of anguciclinones. A study to evaluate the effect of addition of rare earths to the culture medium of actinobacteria Caat 7-38 was also carried out. To the culture medium containing neodymium and especially lanthanum occurred overproduction of actinomycin D, thus indicating the great potential of application of rare earths in the studies of microorganisms.

Os micro-organismos são profícuas fontes de produtos naturais bioativos. Diversos fármacos de importância clínica são de origem microbiana, sendo que a maioria dos antibióticos usados clinicamente é produzida por actinobactérias, principalmente do gênero Streptomyces. A resistência a múltiplas drogas por microorganismos patogênicos e também pelas células tumorais leva à necessidade por novos fármacos antibacterianos e antitumorais. Actinobactérias endofíticas têm demonstrado grande potencial para a busca de produtos naturais bioativos. O presente trabalho relata o estudo químico de duas linhagens de actinobactérias endofíticas, Streptomyces sp. RTd 22 e Streptomyces sp RTd 31, isoladas das raízes de Tithonia diversifolia. As frações ativas nos ensaios biológicos foram fracionadas para a identificação dos compostos bioativos, sendo eles os antibióticos macrolídeos concanamicinas A (S31-1) e B (S31-2), anidro-agliconas das concanamicinas A (S31-3) e B (S31-4), todos produzidos por Streptomyces sp RTd31, e o ionóforo poliéter grisorixina (S22-2), produzido por Streptomyces sp. RTd22. Foi realizado o monitoramento da produção desses compostos bioativos por UPLC-MS através do modo SIM. As concanamicinas A e B tiveram um máximo de produção com 96h, já a grisorixina obteve um máximo com 192h. Outros compostos identificados por desreplicação dos extratos butanólicos de ambas as actinobactérias foram os sideróforos norcardamina (S31-7) e desoxi-nocardamina (S31-8), já o sideróforo desferrioxamina B (S31-9) foi identificado apenas nos extratos butanólicos de Streptomyces sp RTd31. Experimentos de variação do meio de cultivo e co-cultura com bactérias patogênicas foram empregados a fim de estimular a biossíntese de novos compostos, porém nenhum novo metabólito foi identificado. O sequenciamento genético da actinobactéria Streptomyces sp. RTd22 permitiu verificar a presença de vários clusters biossintéticos nesse micro-organismo através da análise feita pelo antiSMASH. Foi possível identificar o cluster da himastatina (S22-4) e da coeliquelina (S22-5), sendo que ambos os compostos não foram biossintetizados nas condições de cultivo utilizadas. O cluster biossintético da grisorixina foi determinado e o experimento de recombinação homóloga para a deleção do gene análogo a flavina mono-oxigenase da nigericina nigC foi realizado. Dois mutantes foram obtidos e um deles foi cultivado para a análise do perfil metabólico por espectrometria de massas. Não houve a produção da grisorixina nem do seu possível precursor pelo mutante, mas outros metabólitos foram produzidos / Microorganisms are prolific sources of bioactive natural products. Several clinically important drugs have microbial origin, and most of the therapeutically used antibiotics are produced by actinobacteria, mainly from the genus Streptomyces. The multidrug resistance observed in pathogenic microorganisms and tumor cells lead to the need for new antibacterial and antitumor drugs . Endophytic actinobacteria have shown great potential in the search for bioactive natural products. This work describes the chemical study of two endophytic actinobacteria strains: Streptomyces sp. RTd 22 and Streptomyces sp RTD 31, isolated from Tithonia diversifolia roots. Active fractions in biological assays were further fractionated for identifying the bioactive compounds, which are: the macrolide antibiotics concanamycins (S31-1) and B (S31-2), anhydrous aglycones of concanamycins A (S31-3) and B (S31-4), all four produced by Streptomyces sp. RTd31, and the ionophore polyether grisorixin (S22-2), produced by Streptomyces sp. RTd22. The production of these bioactive compounds was monitored by UPLC-MS via the SIM mode. Concanamycins A and B had maximum production at 96 h, and grisorixin at 192 h. Other compounds identified by the dereplication of buthanolic extracts of both actinobacteria were the siderophore norcardamine (S31-7) and deoxy-nocardamine (S31-8), the siderophores desferrioxamine B (S31-9) was identified only in buthanolic extracts of Streptomyces sp RTd31. Experiments varying media and co-culture were tested to stimulate the biosynthesis of novel compounds, but nothing new was identified. By genome sequencing of Streptomyces sp RTd22 and antiSMASH analysis it was possible to verify the presence of several biosynthetic clusters in the genome of this strain. It was possible to identify the biosynthetic clusters of himastatin (S22-4) and its analogous compound coelichelin (S22-5); however, these compounds were not biosynthesized in the culture conditions used. The grisorixin biosynthetic cluster was determined, and homologous recombination was performed for deleting the analogue gene of nigericin flavin monooxygenase nigCI. Two mutants were obtained, and one of them was cultured for analyzing its metabolic profile by mass spectrometry. There was no production of grisorixin or its possible precursor by the mutant, but others compounds were produced.