Foram avaliados 25 reservatórios de água dos equipos odontológicos da Clínica de Dentística/Endodontia da FOB/USP com relação à presença de micro-organismos e a ação do ultrassom (US) na remoção do biofilme. Amostras de 10ml de água foram obtidas e alíquotas de 25l in natura e diluída até 10-4 foram semeadas pela técnica da gota nos meios: R2A Agar (R2A), Plate Count Agar (PCA), Peptona Diluída (PD) e Sabouraud Dextrose Agar com cloranfenicol a 1% (SDA), incubadas a 24º C por 72 horas. A água dos reservatórios foi descartada e 500 ml de água destilada esterilizada foi adicionada, sendo submetidos à ação do ultrassom (US) por 15 minutos, seguidos do mesmo procedimento descrito anteriormente. As colônias de bactérias foram quantificadas e os fungos foram identificados por micro-cultivo. A média da detecção de UFC/ml antes e após o US foi de 173.787 e 15.841 para o R2A, 104.873 e 3.034 para o PCA e de 245.824 e 8.231 para o PD. A média de fungos foi de 52,4 antes e 19,2 UFC/ml após ação do US. Fungos foram detectados em 20 reservatórios antes e em 12 deles após uso do US. O Penicillium sp apresentou prevalência de 36% nos reservatórios de água avaliados. Os resultados obtidos permitem concluir que o US foi eficiente em desestruturar o biofilme, embora não o elimine por completo, apresentando maior efetividade na desestruturação de bactérias. / A total of 25 waterline unit reservoirs of the odontological sets from the Dentistry/Endodontic Clinic of FOB/USP were assessed, in relation to the presence of microorganisms and the ultrasound action (US) on the biofilm removal. Waterline samples of 10ml were obtained from aliquots of 25l in natura and diluted until 10-4, then, they were spread using the dripping technique on the means: R2A Agar (R2A), Plate Count Agar (PCA), diluted Peptone (DP) and Sabouraud Dextrose Agar with cloranfenicol at 1% (SDA), being incubated at 24º C for 72 hours. The waterline units of the reservoirs were discarded and 500 ml of sterilized distilled water was added, submitted to ultrasound action (US) for 15 minutes, following the same procedure described afore. The bacteria colonies were quantified and the fungi were identified through micro-culture. The average of detection of UFC/ml before and after US was 173.787 and 15.841 for R2A, 104.873 and 3.034 for PCA and of 245.824 and 8.231 for PD. The fungi average was 52,4 before and 19,2 UFC/ml after the action of US. Fungi were detected in 20 reservoirs before and 12 after using US. Penicillium sp showed a prevalence of 36% in the waterline reservoirs assessed. The results obtained, led to the conclusion that US was efficient to break the structure of the biofilm, although it did not eliminate it completely, showing more effectiveness to break the bacteria structure.

Orchids are characterized by producing minute endosperm-lacking seeds, which depend on mycorrhizal fungi for germination and embryo development. Some aclorophyllous orchids remain dependent on the mycorrhizal association for carbon acquisition during their whole life history, whereasother orchids develop photosynthesis. Despite the biological significance of orchid mycorrhiza, gene expression studies are lacking. We have used different highthroughput approaches in order to understanding the mechanisms regulating orchid mycorrhiza development and functioning. Firstly, we have used a 2D-LC-MS/MS approach coupled to isobaric tagging for relative and absolute quantification (iTRAQ) to identify proteins with differential accumulation in Oncidium sphacelatum at different stages of mycorrhizal protocorm development (achlorophyllous and green protocorms) after seed inoculation with a Ceratobasidium sp. isolate. Quantitative analysis showed that the expected changes in carbon metabolism in green protocorms were accompanied by enhanced accumulation of proteins involved in the modulation of reactive oxygen species homeostasis, defense related responses, phytoalexins and carotenoid biosynthesis, suggesting that orchid protocorms undergo profound metabolic changes during the switch from the fully mycoheterotrophic to the photosynthethic stage. Secondly, three different proteomic techniques were carried out in independent experiments aiming to identify changes in protein accumulation in mycorrhizal roots of the terrestrial orchid Oeceoclades maculata.Finally, O. maculatamycorrhizal roots were used for transcriptome analyses. The data revealed a strong increase in general stress responses, accompanied by changes in signaling pathways possibly related to fungal recognition and establishment of a compatible interaction. Some of the upregulated genes may be involved in the reorganization of cell structure, likely related to accommodation of the fungal symbiont in the plant roots. We have also observed in mycorrhizal roots up-regulation of genes involved in carbon metabolism, including glycolysis/gluconeogenesis and amino sugars metabolism, as well as genes involved innitrogen assimilation. The down-regulation of genes involved in the jasmonate and ABA transduction pathways, and key genes encoding anti-fungal proteins, such as chitinase and a mannose-specific binding lectin, strongly suggests an alleviation of plant defense responses in O. maculata mycorrhizal roots. In general, our data suggest that the physiology of an orchid mycorrhiza is more similar to a compatible interaction than to an arm-race between plant and fungi. Overall orchid mycorrhiza have proved to be a promising model for investigating plantfungal interactions and further studies should now address the specific roles of the genes showing differential regulation in this study. / As orquídeas são caracterizadas por produzirem sementes diminutas, que não possuem endosperma. Necessitam, portanto, da interação com fungos micorrízicos para germinação e desenvolvimento do embrião. Algumas orquídeas aclorofiladas se mantêm dependentes dos fungos micorrízicos para a aquisição de carbono, enquanto outras desenvolvem a maquinaria fotossintética. Apesar do significado biológico das micorrizas de orquídeas, alterações na expressão gênica e no acúmulo de proteínas foram altamente negligenciads nos últimos anos. Neste trabalho, foram utilizadas diferentes técnicas sequenciamento e identificação de genes e proteínas em larga-escala para acessar as alterações moleculares responsáveis pela regulação das micorrizas de orquídeas. Uma abordagem baseada em 2D-LC MS/MS acoplada a técnica de quantificação absoluta e relativa iTRAQ, foiutilizada para identificar proteínas com acúmulo diferencial em Oncidium sphacelatum em diferentes estágios do desenvolvimento do protocormo (protocormos aclorofilados versus protocormos fotossintetizantes), após inoculação com um fungo do gênero Ceratobasidium. As análises mostraram que, as alterações esperadas no metabolismo do carbono foram acompanhadas de um acúmulo aumentado de proteínas envolvidas na modulação de espécies reativas de oxigênio, respostas de defesa, biossíntese de fitoalexinas e carotenóides, sugerindo que os protocormos de orquídeas passam por profundas alterações metabolicas durante a transição do metabolismo micoheterotrófico para o fotossintético. Posteriormente foram utilizadas três diferentes técnicas de proteômica quantitativa para explorar alterações fisiológicas em raízes micorrizadas e não-micorrizadas de Oeceoclades maculata.Este estudo foi ampliado, pela utilização de uma abordagem transcritômica ao mesmo modelo biológico. Em conjunto, os dados revelaram um forte aumento em respostas relacionadas ao estresse, acompanhadas de alterações em vias de transdução de sinal possivelmente relacionadas ao reconhecimento do simbionte fúngico e estabelecimento de uma interação compatível. Alguns genes com expressão aumentada devem estar envolvidos na reorganização celular, provavelmente ligada a acomodação do simbionte fúngico nas raízes das plantas. Também foi observado o aumento de genes envolvidos no metabolismo do carbono e de açúcares aminados, juntamente a genes relacionados a assimilação de nitrogênio em raízes micorrizadas. A expressão diminuída de genes envolvidas nas vias do jasmonato e ácido abscícico, juntamente a genes-chave que codificam para proteínas anti-fúngicas sugerem fortemente uma atenuação das respostas de defesa da planta em raízes micorrizadas de Oeceoclades maculata. No geral, parece que as micorrizas de orquídeas são fisiológicamente mais próximas de uma simbiose compatível do que de uma interação unilateral em favor da planta. Sobretudo, este sistema biológico provou ser promissor para investigação de interações planta-fungo e, próximas pesquisas devem agora ser focadas em funções específicas dos genes que mostraram regulação diferencial neste estudo.

Orchids are characterized by producing minute endosperm-lacking seeds, which depend on mycorrhizal fungi for germination and embryo development. Some aclorophyllous orchids remain dependent on the mycorrhizal association for carbon acquisition during their whole life history, whereasother orchids develop photosynthesis. Despite the biological significance of orchid mycorrhiza, gene expression studies are lacking. We have used different highthroughput approaches in order to understanding the mechanisms regulating orchid mycorrhiza development and functioning. Firstly, we have used a 2D-LC-MS/MS approach coupled to isobaric tagging for relative and absolute quantification (iTRAQ) to identify proteins with differential accumulation in Oncidium sphacelatum at different stages of mycorrhizal protocorm development (achlorophyllous and green protocorms) after seed inoculation with a Ceratobasidium sp. isolate. Quantitative analysis showed that the expected changes in carbon metabolism in green protocorms were accompanied by enhanced accumulation of proteins involved in the modulation of reactive oxygen species homeostasis, defense related responses, phytoalexins and carotenoid biosynthesis, suggesting that orchid protocorms undergo profound metabolic changes during the switch from the fully mycoheterotrophic to the photosynthethic stage. Secondly, three different proteomic techniques were carried out in independent experiments aiming to identify changes in protein accumulation in mycorrhizal roots of the terrestrial orchid Oeceoclades maculata.Finally, O. maculatamycorrhizal roots were used for transcriptome analyses. The data revealed a strong increase in general stress responses, accompanied by changes in signaling pathways possibly related to fungal recognition and establishment of a compatible interaction. Some of the upregulated genes may be involved in the reorganization of cell structure, likely related to accommodation of the fungal symbiont in the plant roots. We have also observed in mycorrhizal roots up-regulation of genes involved in carbon metabolism, including glycolysis/gluconeogenesis and amino sugars metabolism, as well as genes involved innitrogen assimilation. The down-regulation of genes involved in the jasmonate and ABA transduction pathways, and key genes encoding anti-fungal proteins, such as chitinase and a mannose-specific binding lectin, strongly suggests an alleviation of plant defense responses in O. maculata mycorrhizal roots. In general, our data suggest that the physiology of an orchid mycorrhiza is more similar to a compatible interaction than to an arm-race between plant and fungi. Overall orchid mycorrhiza have proved to be a promising model for investigating plantfungal interactions and further studies should now address the specific roles of the genes showing differential regulation in this study. / As orquídeas são caracterizadas por produzirem sementes diminutas, que não possuem endosperma. Necessitam, portanto, da interação com fungos micorrízicos para germinação e desenvolvimento do embrião. Algumas orquídeas aclorofiladas se mantêm dependentes dos fungos micorrízicos para a aquisição de carbono, enquanto outras desenvolvem a maquinaria fotossintética. Apesar do significado biológico das micorrizas de orquídeas, alterações na expressão gênica e no acúmulo de proteínas foram altamente negligenciads nos últimos anos. Neste trabalho, foram utilizadas diferentes técnicas sequenciamento e identificação de genes e proteínas em larga-escala para acessar as alterações moleculares responsáveis pela regulação das micorrizas de orquídeas. Uma abordagem baseada em 2D-LC MS/MS acoplada a técnica de quantificação absoluta e relativa iTRAQ, foiutilizada para identificar proteínas com acúmulo diferencial em Oncidium sphacelatum em diferentes estágios do desenvolvimento do protocormo (protocormos aclorofilados versus protocormos fotossintetizantes), após inoculação com um fungo do gênero Ceratobasidium. As análises mostraram que, as alterações esperadas no metabolismo do carbono foram acompanhadas de um acúmulo aumentado de proteínas envolvidas na modulação de espécies reativas de oxigênio, respostas de defesa, biossíntese de fitoalexinas e carotenóides, sugerindo que os protocormos de orquídeas passam por profundas alterações metabolicas durante a transição do metabolismo micoheterotrófico para o fotossintético. Posteriormente foram utilizadas três diferentes técnicas de proteômica quantitativa para explorar alterações fisiológicas em raízes micorrizadas e não-micorrizadas de Oeceoclades maculata.Este estudo foi ampliado, pela utilização de uma abordagem transcritômica ao mesmo modelo biológico. Em conjunto, os dados revelaram um forte aumento em respostas relacionadas ao estresse, acompanhadas de alterações em vias de transdução de sinal possivelmente relacionadas ao reconhecimento do simbionte fúngico e estabelecimento de uma interação compatível. Alguns genes com expressão aumentada devem estar envolvidos na reorganização celular, provavelmente ligada a acomodação do simbionte fúngico nas raízes das plantas. Também foi observado o aumento de genes envolvidos no metabolismo do carbono e de açúcares aminados, juntamente a genes relacionados a assimilação de nitrogênio em raízes micorrizadas. A expressão diminuída de genes envolvidas nas vias do jasmonato e ácido abscícico, juntamente a genes-chave que codificam para proteínas anti-fúngicas sugerem fortemente uma atenuação das respostas de defesa da planta em raízes micorrizadas de Oeceoclades maculata. No geral, parece que as micorrizas de orquídeas são fisiológicamente mais próximas de uma simbiose compatível do que de uma interação unilateral em favor da planta. Sobretudo, este sistema biológico provou ser promissor para investigação de interações planta-fungo e, próximas pesquisas devem agora ser focadas em funções específicas dos genes que mostraram regulação diferencial neste estudo.

Foram avaliados 25 reservatórios de água dos equipos odontológicos da Clínica de Dentística/Endodontia da FOB/USP com relação à presença de micro-organismos e a ação do ultrassom (US) na remoção do biofilme. Amostras de 10ml de água foram obtidas e alíquotas de 25l in natura e diluída até 10-4 foram semeadas pela técnica da gota nos meios: R2A Agar (R2A), Plate Count Agar (PCA), Peptona Diluída (PD) e Sabouraud Dextrose Agar com cloranfenicol a 1% (SDA), incubadas a 24º C por 72 horas. A água dos reservatórios foi descartada e 500 ml de água destilada esterilizada foi adicionada, sendo submetidos à ação do ultrassom (US) por 15 minutos, seguidos do mesmo procedimento descrito anteriormente. As colônias de bactérias foram quantificadas e os fungos foram identificados por micro-cultivo. A média da detecção de UFC/ml antes e após o US foi de 173.787 e 15.841 para o R2A, 104.873 e 3.034 para o PCA e de 245.824 e 8.231 para o PD. A média de fungos foi de 52,4 antes e 19,2 UFC/ml após ação do US. Fungos foram detectados em 20 reservatórios antes e em 12 deles após uso do US. O Penicillium sp apresentou prevalência de 36% nos reservatórios de água avaliados. Os resultados obtidos permitem concluir que o US foi eficiente em desestruturar o biofilme, embora não o elimine por completo, apresentando maior efetividade na desestruturação de bactérias. / A total of 25 waterline unit reservoirs of the odontological sets from the Dentistry/Endodontic Clinic of FOB/USP were assessed, in relation to the presence of microorganisms and the ultrasound action (US) on the biofilm removal. Waterline samples of 10ml were obtained from aliquots of 25l in natura and diluted until 10-4, then, they were spread using the dripping technique on the means: R2A Agar (R2A), Plate Count Agar (PCA), diluted Peptone (DP) and Sabouraud Dextrose Agar with cloranfenicol at 1% (SDA), being incubated at 24º C for 72 hours. The waterline units of the reservoirs were discarded and 500 ml of sterilized distilled water was added, submitted to ultrasound action (US) for 15 minutes, following the same procedure described afore. The bacteria colonies were quantified and the fungi were identified through micro-culture. The average of detection of UFC/ml before and after US was 173.787 and 15.841 for R2A, 104.873 and 3.034 for PCA and of 245.824 and 8.231 for PD. The fungi average was 52,4 before and 19,2 UFC/ml after the action of US. Fungi were detected in 20 reservoirs before and 12 after using US. Penicillium sp showed a prevalence of 36% in the waterline reservoirs assessed. The results obtained, led to the conclusion that US was efficient to break the structure of the biofilm, although it did not eliminate it completely, showing more effectiveness to break the bacteria structure.

O gênero Burkholderia é composto por bactérias de elevada diversidade fisiológica e genética, sendo alvo para uma série de aplicações biotecnológicas. A linhagem Burkholderia seminalis TC3.4.2R3 foi capaz de controlar fungos e bactérias patogênicas, bem como produzir antibióticos. A análise de perfil fisiológico da planta hospedeira indica que não há a elicitação de respostas de defesa no controle dos sintomas da podridão mole por B. seminalis. Foi observado que o sucesso do controle depende do contato direto do agente de biocontrole e o patógeno B. gladioli, e que B. seminalis possui atividade antimicrobiana in vitro contra com a formação de um halo de inibição e redução de 40% da densidade de B. gladioli em co-cultura líquida com B. seminalis. A análise do mutante M01 defectivo no controle da podridão mole, que apresenta a região intergênica da patatina-ferritina nocauteada pelo transposon, não mostrou diferenças significativas comparado ao isolado selvagem para os mesmos ensaios. / The genus Burkholderia is composed of bacteria with high physiological and genetic diversity, and it is being goal for a number of biotechnological applications. The Burkholderia seminalis TC3.4.2R3 strain was able to control fungal and bacterial pathogens as well as produce antibiotics. The physiological profile analysis of the host plant indicates that there is no defense responses elicitation induced by B. seminalis involved in controlling symptoms of soft rot. It was observed that the success of control depends on the full contact of the biocontrol agent and the pathogen B. gladioli. B. seminalis has an antimicrobial activity in vitro showing a inhibition halo and reducing the density of B. gladioli in co-culture with B. seminalis by 40%. The M01 mutant, wich is defective in control of soft rot and showing a insertion of transposon in a intergenic region between patatin-ferritin, presented no significant differences compared to the wild strain for the same assays.

O gênero Methylobacterium é composto por bactérias de coloração rósea, metilotróficas e que podem colonizar endofiticamente a planta. Algumas espécies deste gênero são capazes de promover o crescimento vegetal e reduzir o ataque de fitopatógenos. A linhagem de M. mesophilicum SR1.6/6 foi isolada de ramos de citros e devido a sua interação com a planta hospedeira e com patógenos associados a planta, tem sido foco vários trabalhos. Os sistemas de secreção e as bombas de efluxo podem estar envolvidos na modulação das interações de bactérias endofíticas com seus ambientes. Assim, neste estudo foi analisada a composição dos exsudatos produzidos pelas plantas de milho e citros na interação com a SR1.6/6 por GC-MS, foi realizada a reanotação de genes relacionados ao sistema de secreção e bombas de efluxo e foi avaliada a expressão de alguns genes destes sistemas na interação com Zea mays e Citrus sinensis por qPCR. Foram encontrados sistemas de secreção tipo I, II e V, vias SEC e TAT e bombas de efluxo, principalmente super-expressos durante a interação com a planta hospedeira. / Methylobacterium genus is composed by pink-pigmented facultative methylotrophic bacteria. Some species of this genus are able to promote plant growth and reduce the incidence of pathogens. The SR1.6/6 strain of Methylobacterium mesophilicum is a bacterium isolated from citrus and due to its interaction with the plant has been the focus of several studies. Multidrug efflux pumps and secretion system can be involved modulating the interactions of bacteria with their environments. In this work was analised the root exsudates composition from two host plants citrus and corn interacting with SR1.6/6 by GC-MS technique, additionally was searched and reannotated genes related to secretion system and some multidrug efflux pumps and finally evaluated the gene expression of some of this genes during the interaction with Zea mays and Citrus sinensis by qPCR. Type I, II and V secretion system, SEC and TAT pathway and some multidrug efllux pumps were found in this strain according gene expression. This systems were up-regulated mainly during interaction with host plant.

O gênero Methylobacterium é composto por bactérias de coloração rósea, metilotróficas e que podem colonizar endofiticamente a planta. Algumas espécies deste gênero são capazes de promover o crescimento vegetal e reduzir o ataque de fitopatógenos. A linhagem de M. mesophilicum SR1.6/6 foi isolada de ramos de citros e devido a sua interação com a planta hospedeira e com patógenos associados a planta, tem sido foco vários trabalhos. Os sistemas de secreção e as bombas de efluxo podem estar envolvidos na modulação das interações de bactérias endofíticas com seus ambientes. Assim, neste estudo foi analisada a composição dos exsudatos produzidos pelas plantas de milho e citros na interação com a SR1.6/6 por GC-MS, foi realizada a reanotação de genes relacionados ao sistema de secreção e bombas de efluxo e foi avaliada a expressão de alguns genes destes sistemas na interação com Zea mays e Citrus sinensis por qPCR. Foram encontrados sistemas de secreção tipo I, II e V, vias SEC e TAT e bombas de efluxo, principalmente super-expressos durante a interação com a planta hospedeira. / Methylobacterium genus is composed by pink-pigmented facultative methylotrophic bacteria. Some species of this genus are able to promote plant growth and reduce the incidence of pathogens. The SR1.6/6 strain of Methylobacterium mesophilicum is a bacterium isolated from citrus and due to its interaction with the plant has been the focus of several studies. Multidrug efflux pumps and secretion system can be involved modulating the interactions of bacteria with their environments. In this work was analised the root exsudates composition from two host plants citrus and corn interacting with SR1.6/6 by GC-MS technique, additionally was searched and reannotated genes related to secretion system and some multidrug efflux pumps and finally evaluated the gene expression of some of this genes during the interaction with Zea mays and Citrus sinensis by qPCR. Type I, II and V secretion system, SEC and TAT pathway and some multidrug efllux pumps were found in this strain according gene expression. This systems were up-regulated mainly during interaction with host plant.

Os produtos naturais desempenham fundamental importância na descoberta de novos fármacos. Muitos destes fármacos originaram-se de produtos naturais microbianos o que demonstra uma extrema eficiência na habilidade dos micro-organismos de sintetizar substâncias químicas com elevado potencial biológico. Sabe-se que os insetos sociais estão sujeitos a condições climáticas e populacionais que aumentam sua susceptibilidade a parasitas. Assim, estes insetos desenvolveram um mecanismo de defesa evolutivo que consiste na associação simbiótica a bactérias capazes de biossintetizar produtos antimicrobianos contra os patógenos. Dispondo dessas informações, o presente trabalho contribuiu com o estudo dos produtos naturais biossintetizados pela bactéria Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01, provável simbionte da espécie de abelha sem ferrão Melipona scutellaris. Os micro-organismos foram isolados de colônias mantidas no Departamento de Biologia da FFCLRP-USP. Todas as linhagens foram testadas contra dois fungos entomopatogênicos - Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae; os que apresentaram atividade antifúngica tiveram seus extratos em acetato de etila e metanol preparados e foram avaliados em ensaios antiparasitários contra Trypanosoma cruzi e Leishmania donovani. A bactéria ALLI-03-01, isolada do alimento larval, foi escolhida para os estudos químicos, pois apresentou satisfatória atividade antifúngica e proeminente atividade antiparasitária. Este micro-organismo foi identificado pelo sequenciamento do gene 16S rRNA como sendo a bactéria Paenibacillus polymyxa, conhecida pela alta capacidade de produção de metabólitos secundários. Para conhecer seu metabolismo, esta bactéria foi cultivada em meio ISP-2 ágar e líquido e do extrato em acetato de etila do cultivo fermentativo de P. polymyxa ALLI-03-01 foi isolado o ácido L-3-fenil lático. As atividades antifúngicas dos padrões comerciais dos ácidos D-(+)- e L-(-)- 3-fenil lático foram testadas frente ao fungo entomopatogênico B. bassiana e apenas o enantiômero L apresentou atividade antifúngica. Do extrato em metanol do cultivo em meio sólido do mesmo micro-organismo foram identificados em mistura, principalmente por MALDI-TOF MS/MS, nove diferentes ciclolipodepsipeptídeos, da classe das Fusaricidinas. As fusaricidinas são conhecidas por apresentarem alta atividade anti-microbiana, que foi comprovada quando duas frações compostas por diferentes fusaricidinas foram testadas frente ao fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae e contra a bactéria patogênica Paenibacillus larvae. As frações apresentaram resultados satisfatórios de inibição contra ambos os patógenos, dessa maneira as fusaricidinas e a produção seletiva do ácido L-3-fenil lático por esta bactéria podem ser vias de proteção da colônia, evitando que patógenos destruam-na e permitindo o desenvolvimento sadio de larvas. Sendo assim, este trabalho relata pela primeira vez a possível relação simbiótica existente entre o micro-organismo Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01 e a colônia de abelhas Melipona scutellaris, bem como a produção por este micro-organismo de compostos com alta atividade antimicrobiana que podem exercer o controle de parasitas dentro da colônia, estabelecendo assim, uma possível relação ecológica entre o micro-organismo destacado e as abelhas Melipona scutellaris. / Natural products play an important role in drug discovery. Several drugs have been discovered or developed from microbial natural products hits and leads showing a great efficiency of microorganisms to synthesize compounds with high biological potential. It is known that social insects are subjected to climate and population conditions that increase their susceptibility to parasites. Therefore, these insects have developed an evolutionary defense mechanism consisting in symbiotic association with bacteria capable of biosynthesize antimicrobial products against pathogens. In this context, this study contributed to the knowledge of natural products biosynthesized by the bacterium Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01, a probable symbiont of the stingless bee Melipona scutellaris. Microorganisms were isolated from colonies maintained at the Department of Biology of FFCLRP-USP. All strains were tested against two entomopathogenic fungi - Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae; strains that showed antifungal activity had their ethyl acetate and methanol extracts prepared and evaluated against the parasites Trypanosoma cruzi and Leishmania donovani. The bacterium ALLI-03-01, isolated from larval food, was selected for chemical studies, due to its satisfactory antifungal activity and outstanding antiparasitic activity. This microorganism was identified by gene 16S rRNA sequencing as Paenibacillus polymyxa, a bacterium recognized for its ability of biosynthesize secondary metabolities. This bacterium was cultivated in ISP-2 agar and liquid medium and from the ethyl acetate extract of P. polymyxa ALLI-03-01 cultivated in liquid medium L-3-phenyllactic acid was isolated. The antifungal activity of comercial standards of D-(+)- and L-(-)-phenyllactic acid were tested against entomopathogenic fungus B. bassiana and only the L enantiomer presented antifungal activity. Nine cyclo lipodepsipeptides known as fusaricidins were identified in mixture using MALDI-TOF-MS/MS from the methanol extract of ALLI-03-01. The fusaricidins are recognized for their high antimicrobial activity, which was confirmed when two fractions composed by different fusaricidins were tested against the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae and the pathogenic bacterium Paenibacillus larvae. The fractions showed satisfactory inhibition against both pathogens. Therefore, fusaricidins and selective production of L-3-phenyllactic acid by the bacterium may be colony protection resources, preventing the action of pathogens and allowing healthy larvae development. Therefore, this study reports for the first time a possible symbiotic relationship between Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01 and the colony of M. scutellaris bees, as well as production of compounds with high antimicrobial activity by this microorganism that might act as parasite control agents within the colony, establishing a possible ecological relationship between the bacterium and M. scutellaris bees.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:51:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1426624 bytes, checksum: 8ec26861eeae9b5c7bd7e331f352548c (MD5) Previous issue date: 2009-07-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The oil extraction from Jatropha curcas seeds as raw material to biodiesel production releases a large quantity of solid residue, called cake.This Jatropha cake is formed by lignocellulolytic residues, water, minerals salts, but also contains toxic compounds and antinutritional factors. The correct destination of this residue is of great interesting to biofuel industries. The use of these residues as a substrate to grow the white rot fungi, Pleurotus ostreatus, may be a low cost alternative to produce the economic and industrial interesting products such as enzymes, proteins and edible mushrooms. Moreover, this fungus produces enzyme capable of degrade different toxic compounds and antinutritional factors. ln this study Jatropha cake, pure or in mixture with agro-industrial residues, was used as substrate to grow P. ostreatus objecting to produce mushrooms, eliminate phorbol ester, antinutritional factors and also, to evaluate the reduce lignin, cellulose and hemicellulose. After 45 days of P. ostreatus mycelia inoculation in the substrate, it was observed high production of fungus biomass, and degradation of 50 % of lignin and 20 % of cellulose and hemicellulose. The substrates which present higher fungus biomass production and lignocellulolitic degradation were used to assess the ability of P. ostreatus to produce mushroom and to degrade phorbol ester, phytic acid and tannins. After 60 d of incubation, it was observed good production of mushroom, reduction of lignocellulolytic compounds and loss of dry mass, reduction of phytic acid in 95 % and 85 % of tannins (equivalent a tannin acid) and 99 % of phorbol ester. These mushrooms and the substrates after 60 d of colonization by P. ostreatus had concentrations of phorbol esters smaller than that found in provenances of non toxic J. curcas from México. Therefore, P. ostreatus has the ability of degrade toxic compounds, antinutritional factors and lignooellulosio compounds present in Jatropha cake. The alternative of using Jatropha cake as substrate to mushroom and enzymes production, add value to this residues, as well as detoxifying it show high potential to use Jatropha cake as animal food, beyond deoreasing the environmental damage. / A produção de biodiesel utilizando o óleo da semente de pinhão manso (Jatropha curcas) como matéria-prima libera grande quantidade de resíduos sólidos, denominado de torta.Essa torta apresenta composição diversificada, contendo não só compostos ligninocelulósicos, água e sais minerais, mas também compostos tóxicos e fatores antinutricionais. A destoxificação e o reaproveitamento dessa torta de pinhão manso são de grande interesse da indústria do biocombustível. A utilização desses resíduos como substrato para cultivo de fungos de podridão branca, Pleurotus ostreatus, pode ser uma alternativa de baixo custo e que permite a produção de produtos de interesse econômico e industrial como enzimas, proteínas e cogumelos comestíveis. Além disso, esse fungo produz enzimas capazes de degradar diferentes substâncias tóxicas, fatores antinutricionais e compostos ligninocelulósicos. Neste trabalho, a torta de pinhão manso pura, ou em mistura com outros resíduos agroindustriais, foi utilizada como substrato para crescimento micelial de P. ostreatus visando à eliminação de compostos tóxicos, fatores antinutricionais e a redução do teor de lignina, celulose e hemicelulose. Inicialmente, para verificar a viabilidade micelilal e a degradação compostos ligninocelulósicos presente na torta de pinhão manso. P. ostreatus PLO 6 foi inoculado em substratos à base da torta de pinhão manso, adicionado ou não de resíduos agroindustriais. Após 45 dias de incubação, verificou-se elevada produção de biomassa fúngica, 50 % de degradação de lignina e 20 % de consumo de celulose e hemicelulose. Os substratos que apresentaram maior produção de biomassa fúngica e também a maior degradação de compostos ligninocelulósicos foram utilizados para avaliar a capacidade de P. ostreatus formar cogumelos, além de degradar éster de forboI, ácido fítico e taninos. Após 60 dias de incubação, observou-se boa produção de cogumelos e degradação de compostos Iigninocelulósicos, com significativa perda da massa seca, redução de 95 % de ácido fítico, 85 % de taninos (equivalente a ácido tânico), 99 % de éster de forboI e aIta produtividade de cogumelos. Após o período de incubação, tantos os cogumelos de P. ostreatus como os substratos utilizados apresentaram concentrações de éster de forboI menor que o encontrado em variedade de J. curcas não tóxicas do México. Conclui-se que P. ostreatus tem capacidade de degradar composto tóxico, fatores antinutricionais e compostos Iigninocelulósicos presentes na torta de pinhão manso. O uso alternativo de torta de pinhão manso como substrato para cultivo de cogumelos e enzimas, destoxificando-o, agrega vaIor a esse resíduo, e apresenta um aIto potencial do uso dessa torta como alimento, além de diminuir os danos ambientais causados peIo descarte direto.

Os produtos naturais desempenham fundamental importância na descoberta de novos fármacos. Muitos destes fármacos originaram-se de produtos naturais microbianos o que demonstra uma extrema eficiência na habilidade dos micro-organismos de sintetizar substâncias químicas com elevado potencial biológico. Sabe-se que os insetos sociais estão sujeitos a condições climáticas e populacionais que aumentam sua susceptibilidade a parasitas. Assim, estes insetos desenvolveram um mecanismo de defesa evolutivo que consiste na associação simbiótica a bactérias capazes de biossintetizar produtos antimicrobianos contra os patógenos. Dispondo dessas informações, o presente trabalho contribuiu com o estudo dos produtos naturais biossintetizados pela bactéria Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01, provável simbionte da espécie de abelha sem ferrão Melipona scutellaris. Os micro-organismos foram isolados de colônias mantidas no Departamento de Biologia da FFCLRP-USP. Todas as linhagens foram testadas contra dois fungos entomopatogênicos - Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae; os que apresentaram atividade antifúngica tiveram seus extratos em acetato de etila e metanol preparados e foram avaliados em ensaios antiparasitários contra Trypanosoma cruzi e Leishmania donovani. A bactéria ALLI-03-01, isolada do alimento larval, foi escolhida para os estudos químicos, pois apresentou satisfatória atividade antifúngica e proeminente atividade antiparasitária. Este micro-organismo foi identificado pelo sequenciamento do gene 16S rRNA como sendo a bactéria Paenibacillus polymyxa, conhecida pela alta capacidade de produção de metabólitos secundários. Para conhecer seu metabolismo, esta bactéria foi cultivada em meio ISP-2 ágar e líquido e do extrato em acetato de etila do cultivo fermentativo de P. polymyxa ALLI-03-01 foi isolado o ácido L-3-fenil lático. As atividades antifúngicas dos padrões comerciais dos ácidos D-(+)- e L-(-)- 3-fenil lático foram testadas frente ao fungo entomopatogênico B. bassiana e apenas o enantiômero L apresentou atividade antifúngica. Do extrato em metanol do cultivo em meio sólido do mesmo micro-organismo foram identificados em mistura, principalmente por MALDI-TOF MS/MS, nove diferentes ciclolipodepsipeptídeos, da classe das Fusaricidinas. As fusaricidinas são conhecidas por apresentarem alta atividade anti-microbiana, que foi comprovada quando duas frações compostas por diferentes fusaricidinas foram testadas frente ao fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae e contra a bactéria patogênica Paenibacillus larvae. As frações apresentaram resultados satisfatórios de inibição contra ambos os patógenos, dessa maneira as fusaricidinas e a produção seletiva do ácido L-3-fenil lático por esta bactéria podem ser vias de proteção da colônia, evitando que patógenos destruam-na e permitindo o desenvolvimento sadio de larvas. Sendo assim, este trabalho relata pela primeira vez a possível relação simbiótica existente entre o micro-organismo Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01 e a colônia de abelhas Melipona scutellaris, bem como a produção por este micro-organismo de compostos com alta atividade antimicrobiana que podem exercer o controle de parasitas dentro da colônia, estabelecendo assim, uma possível relação ecológica entre o micro-organismo destacado e as abelhas Melipona scutellaris. / Natural products play an important role in drug discovery. Several drugs have been discovered or developed from microbial natural products hits and leads showing a great efficiency of microorganisms to synthesize compounds with high biological potential. It is known that social insects are subjected to climate and population conditions that increase their susceptibility to parasites. Therefore, these insects have developed an evolutionary defense mechanism consisting in symbiotic association with bacteria capable of biosynthesize antimicrobial products against pathogens. In this context, this study contributed to the knowledge of natural products biosynthesized by the bacterium Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01, a probable symbiont of the stingless bee Melipona scutellaris. Microorganisms were isolated from colonies maintained at the Department of Biology of FFCLRP-USP. All strains were tested against two entomopathogenic fungi - Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae; strains that showed antifungal activity had their ethyl acetate and methanol extracts prepared and evaluated against the parasites Trypanosoma cruzi and Leishmania donovani. The bacterium ALLI-03-01, isolated from larval food, was selected for chemical studies, due to its satisfactory antifungal activity and outstanding antiparasitic activity. This microorganism was identified by gene 16S rRNA sequencing as Paenibacillus polymyxa, a bacterium recognized for its ability of biosynthesize secondary metabolities. This bacterium was cultivated in ISP-2 agar and liquid medium and from the ethyl acetate extract of P. polymyxa ALLI-03-01 cultivated in liquid medium L-3-phenyllactic acid was isolated. The antifungal activity of comercial standards of D-(+)- and L-(-)-phenyllactic acid were tested against entomopathogenic fungus B. bassiana and only the L enantiomer presented antifungal activity. Nine cyclo lipodepsipeptides known as fusaricidins were identified in mixture using MALDI-TOF-MS/MS from the methanol extract of ALLI-03-01. The fusaricidins are recognized for their high antimicrobial activity, which was confirmed when two fractions composed by different fusaricidins were tested against the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae and the pathogenic bacterium Paenibacillus larvae. The fractions showed satisfactory inhibition against both pathogens. Therefore, fusaricidins and selective production of L-3-phenyllactic acid by the bacterium may be colony protection resources, preventing the action of pathogens and allowing healthy larvae development. Therefore, this study reports for the first time a possible symbiotic relationship between Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01 and the colony of M. scutellaris bees, as well as production of compounds with high antimicrobial activity by this microorganism that might act as parasite control agents within the colony, establishing a possible ecological relationship between the bacterium and M. scutellaris bees.