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La géosmine est un terpénoïde, provoquant un goût moisi-terreux associée à des flaveurs atypiques dans l'eau et le vin. Chez les bactéries, la voie de biosynthèse de la géosmine est bien caractérisée, mais peu de connaissance sont disponibles au sujet de sa biosynthèse chez les eucaryotes, en particulier dans les champignons filamenteux. L'origine de la géosmine dans la vigne est en grande partie attribuable à la présence de Penicillium expansum sur les raisins. Dans cette thèse, afin de mieux comprendre la voie de biosynthèse de la géosmine chez Penicillium expansum, nous avons décrit la caractérisation et l'analyse de "gpe1", un gène codant pour une cytochrome P450 monooxygénase impliquée dans la biosynthèse de la géosmine. Nous avons démontré que les deux fragments d'ADN: p450-1 et p450-2 appartiennent à un seul gène du cytochrome p450 (gpe1). La séquence d'acides aminés déduite de gpe1 a une identité moyenne de 40 % avec les enzymes PbP450-2 et P450-4 qui ont été trouvées impliquées respectivement dans la synthèse d'indole diterpène et dans la synthèse des gibbérellines. Les amplifications par PCR effectuée sur quatorze espèces de Penicillium ont montré que seules les espèces producteurices de la géosmine ont donné le même fragment de ~1,2 kb que gpe1. L'analyse du gène gpe1 nous a permis d'identifier la présence de certains domaines conservés de cytochromes P450 monooxygénases. Ensuite, la caractérisation fonctionnelle du gène gpe1 chez P. expansum M2230 a été décrite. Nous avons montré que les mutants de gpe1 ont perdus leur pouvoir de produire la géosmine alors que les révertants de gpe1 ont rétablis leur pouvoir de production. Enfin, nous avons démontré qu'une polykétide synthase putative et une putative NRPS sont présentes sur le côté droit du gène gpe1 proposant que le gène gpe1 pourrait être une partie d'un «Cluster» codant pour la biosynthèse de métabolites secondaires. / Geosmin is a terpenoid, an earthy-musty compound associated with off-flavors in water and wine. In bacteria, the biosynthesis pathway of geosmin is well characterized, but little is known about its biosynthesis in eukaryotes, especially in filamentous fungi. The origin of geosmin in grapevine is largely attributable to the presence of Penicillium expansum on grapes. In this thesis, we have described the characterization and analysis of "gpe1", a gene encoding a cytochrome P450 monooxygenase probably involved in the biosynthesis of geosmin in P. expansum M2230, in order to better understand of the biosynthesis pathway of geosmin in this species. We demonstrated that the two DNA fragments i.e. p450-1 and p450-2 belong to a single cytochrome p450 gene (gpe1). We showed that the deduced amino acid sequence of gpe1 has an average identity of 40 % with PbP450-2 and P450-4 enzymes which have been found involved in indole diterpene synthesis and in gibberellin synthesis respectively. Then, the results of PCRs performed on the fourteen Penicillium species showed that only Penicillium species which were producers of geosmin gave the same fragment of ~1.2 kb like gpe1. Analysis of the gpe1 gene enabled us to identify the presence of some conserved domains of cytochromes P450 monoxygenases in the amino acid sequence of gpe1. Then, the functional characterization of the gpe1 gene in P. expansum M2230 was described. We illustrated that the mutants of gpe1 lost their potential to produce geosmin whereas the reverse complements of gpe1 restored their potential to produce geosmin. Finally, we demonstrated that a putative polyketide synthase and a putative NRPS-like enzyme are present on the right side of the gpe1 gene suggesting that gpe1 gene might be the part of a gene cluster encoding the biosynthesis of secondary metabolites.

Os fungos endofíticos constituem uma fonte promissora para descoberta de novos compostos ativos de interesse biotecnológico. Nas últimas décadas, os fungos endofíticos têm recebido atenção no meio científico devido aos compostos que produzem, com estruturas únicas e atividades biológicas de relevância em diversas áreas, inclusive agronômica. Um dos maiores problemas nesta área são as doenças causadas por fungos fitopatogênicos que acometem as culturas. Dentre elas, a antracnose é uma das principais doenças que atinge diversas culturas no Brasil, gerando grandes perdas agrícolas, principalmente as culturas do morango, guaraná e citrus, causadas por fungos do gênero Colletotrichum. Esse trabalho teve como objetivo investigar extratos de linhagens dos fungos endofíticos Fusarium e Penicillium, isolados de folhas do guaranazeiro, com atividade à fitopatógenos do gênero Colletotrichum isolados das culturas de guaraná, morango e citrus. Para tanto foi realizado uma triagem inicial de duas linhagens de fungos, dentre nove, por ensaios biológicos in vitro de cultivo pareado na atividade antifúngica aos três fitopatógenos. As duas linhagens selecionadas, apresentaram os maiores índices de antagonismo contra os três fitopatógenos e foram identificadas como Fusarium sp e Penicillum pinophilum. Os extratos e as frações semipurificadas se mostraram com grande potencial na inibição do crescimento do fitopatógeno do gênero Colletotrichum, causador da antracnose, que provoca grandes perdas nas culturas de importância econômica do Brasil. / Endophitic fungi are a promising source for discovery of new active compounds of biotechnological interest. In recent decades, endophytic fungi have received attention in the scientific community because of compounds they produce, with unique structures and biological activities of relevance in several areas, including agronomy. One of the greatest problems in this is diseases caused by phytopathogenic fungi that affect the crops. Among them, anthracnose is a major disease that affects several crops in Brazil, generating large agricultural losses, especially strawberry crops, guarana and citrus caused by fungi of the genus Colletotrichum. This study investigated endophytic fungi strains of Fusarium and Penicillium extracts isolated from guarana leaves, with activity to phytopathogens of the genus Colletotrichum isolated from guarana crops, strawberry and citrus. For that, it was conducted an initial screening of two strains of fungi, among nine, using in vitro biological assays of cultivation paired in antifungal activity to the three pathogens. The two strains selected had the highest rates of antagonism against the three phytopathogens and were identified as Fusarium sp and Penicillium pinophilum. Extracts and semi-purified fractions were shown with great potential to inhibit pathogen growth of the genus Colletotrichum, which causes anthracnose and, thus, great losses to crops of economic importance in Brazil.

A proposta desse trabalho foi avaliar meios de cultivo para produção de lipase por Penicillium roqueforti e utilizá-la na forma bruta em um processo industrial em escala de bancada de síntese de aroma de queijo, procurando, desta forma, contribuir na busca por processos biotecnológicos viáveis para síntese de aroma natural desse produto que participa da formulação de muitos produtos alimentício, o aroma de queijo. Para tanto, estudou-se a produção de lipase pelo fungo em fermentação submersa, utilizando dez diferentes meios de cultivo, na presença e na ausência de óleo de oliva. Os extratos obtidos foram avaliados quanto à atividade de lipase, protease e quantificação de biomassa. O meio denominado H+óleo induziu a maior atividade lipolítica em 96 h (7,5 U/mL) e foi, portanto, selecionado para aplicação no processo industrial em escala de bancada. A produção da enzima foi realizada utilizando o fungo Penicillium roqueforti em meio H+óleo, sendo esta denominada extrato enzimático bruto, apresentando atividade lipolítica de 10,97 U/mL e atividade específica de 2184,07 U/mg. A atividade proteolítica desse extrato foi 166,30 U/mL e seu perfil eletroforético apresentou 7 bandas proteicas de massas molares variando entre 122,2 kDa e 11,9 kDa. Após a determinação das atividades enzimáticas, este extrato enzimático bruto foi aplicado no processo na indústria através de um planejamento fatorial completo avaliando a influência da temperatura, tempo de reação e pH sobre a intensificação de sabor e odor de queijo, sendo esta determinada através de análise sensorial utilizando Teste de Comparação Múltipla, definindo como padrão o aroma produzido por este processo nas condições realizadas pela empresa. O mesmo planejamento fatorial foi aplicado para este processo avaliando uma enzima comercial. O extrato enzimático aplicado nas condições de temperatura de 50°C, tempo de reação de 24 h e pH 5,0 levou a síntese de um aroma de queijo mais intenso, sendo este o preferido pelos provadores quando avaliado juntamente com o aroma padrão da empresa e o aroma mais intenso resultante do planejamento utilizando a enzima comercial, em análise sensorial utilizando teste de preferência. Esses resultados evidenciam a potencialidade do uso desse extrato enzimático na obtenção de aroma natural de queijo. / Not avaliable.

Fungos produzem muitas substâncias bioativas em baixas quantidades. A utilização de técnicas de planejamento experimental e de análise multivariada podem otimizar as condições de cultivo. No presente estudo, foi desenvolvida uma abordagem para incrementar a produção de compostos macrocíclicos relacionados às curvularinas, produzidos pela linhagem Penicillium sp. em baixas concentrações. A linhagem de Penicillium sp. foi crescida sob um conjunto de diferentes condições, determinadas por combinações das variáveis, tempo de crescimento, temperatura, concentração de nutrientes, agitação e concentração de sais. Depois do crescimento, a filtração e extração em fase sólida dos meios de cultura de cada experimento de crescimento forneceram 4 frações que foram submetidas a análises químicas por CLAE-UV-EM. As respostas obtidas (massa das frações, área e número de picos cromatográficos) foram tratados por meio de uma metodologia multicritério, a função de desejabilidade. Utilizando os valores de desejabilidade global, calcularam-se os efeitos principais e de interação das variáveis sobre a produção de metabolitos secundários. Foram estabelecidas duas condições ótimas para a produção de compostos relacionados às curvularinas as quais requerem: baixas concentrações salinas, longo tempo de incubação, sem agitação, alta concentração de nutrientes, mas diferentes temperaturas. Uma das condições produziu quantidades elevadas de citrinina, enquanto a outra permitiu o isolamento de 1 nova curvularina e 5 novos compostos relacionados às curvularinas, mas contendo um anel tetrahidrotiofeno fundido à lactona. As alterações químicas no perfil químico produzido em meio de cultura por Penicillium, sp., usando apenas diferentes temperaturas de incubação ilustra a viabilidade da utilização do planejamento experimental, com o objetivo de maximizar a produção, quer de um metabolito único ou uma diversidade de substâncias, produzidas por uma linhagem microbiana.<br /> / Fungi produce many useful metabolites. Application of experimental design techniques and chemometric analysis are able to optimize the fungi culture conditions. In the present investigation, it was developed a refined procedure to improve the production of macrocyclic compounds curvularin-like, produced in low concentrations by Penicillium sp. lineage. The Penicillium sp. lineage was cultivated under different conditions, determined by a combination of selected variables: time of growth, temperature, total concentration of nutrients, growth under shaking or still mode and total concentration of inorganic salt. After growth, filtration and solid phase extraction of the culture media of each growth experiment provided four fractions that were analyzed by HPLC/UV/MS. The outputs (mass fractions, total area under chromatogram, and number of chromatographic peaks) were treated by a multicriteria approach, the desirability function. Using the global desirability values, we calculated the main and interaction effects of the variables on the production of secondary metabolites. Two optimal conditions were established for the production of compounds curvularin-like: low concentration of inorganic salt, long incubation time on still mode, high concentration of nutrients but different temperatures. One of the conditions produced high amounts of citrinin, while the other allowed the isolation of one new curvularin and five novel related compounds containing a tetrahydrothiophene ring fused to the lactone. Chemical changes in chemical profile produced in the culture media by Penicillium sp. using just different incubation temperatures shows the feasibility of using the experimental design in order to improve the production of either a single metabolite or a diversity of compounds produced by a microbial lineage.<br/>

O presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial de diferentes espécies de fungos filamentosos do gênero Penicillium, possuindo elevada expressão de atividade lipolítica (glicerol éster hidrolase - EC 3.1.1.3), para utilização na hidrólise de óleos vegetais. Na primeira etapa foi avaliado o crescimento de dez espécies isoladas de diferentes habitats empregando meio de cultura líquido sintético, contendo azeite de oliva como principal fonte de carbono. Os parâmetros de resposta adotados foram: crescimento de biomassa celular e atividade hidrolítica no micélio e no filtrado (extracelular) e por meio destes ensaios foi possível selecionar três espécies produtoras de lipase retida no micélio com elevada atividade (> 150 U/g), P. italicum AT4421, P. janthinellum CCT3162 e P. purpurogenum AT2008. A atividade ligada ao micélio mais elevada foi obtida para P. italicum (199,3±9,5 U/g) o qual também apresentou a menor atividade no filtrado, resultando em uma relação entre as atividades ligadas ao micélio e extracelular da ordem de 10 vezes. As lipases das outras duas espécies também apresentaram baixas atividades no filtrado, correspondendo a proporções de atividades micélio/extracelular entre 9 a 7, a saber: P. purpurogenum (8,7), P. janthinellum (7,8). A determinação das propriedades bioquímicas e cinéticas das lipases dos fungos selecionados revelou valores similares de atividades máximas, abrangendo a faixa de temperatura e pH de 35-45 °C e 7-7,5, respectivamente. Os valores de Km variaram de 123,6 a 151,3 mM e os valores de Vmax entre 387,6 e 539,1 ?mol/min. Quanto à estabilidade térmica verificou-se que lipase de P. janthinellum foi a menos estável a 50 °C (t1/2 = 0,92 h) e a P. purpurogenum a mais estável (t1/2 = 1,21 h). Testes de hidrólise de óleos vegetais com diferentes composições em ácidos graxos foram efetuados para determinar a especificidade de cada lipase por ácido graxo. Para a lipase da espécie P. purpurogenum a maior porcentagem de hidrólise foi obtida quando utilizado óleo de coco, resultando em 60,6±0,6% em ácidos graxos livres. Ambas as lipases de P. italicum e P. janthinellum, revelaram elevada especificidade para óleos vegetais contendo ácido oleico como componente majoritário, como o óleo de canola, resultando em graus de hidrólise de 77,1±1,9% e 60,3±1,9% respectivamente. Para todas as lipases testadas, a concentração adequada do substrato foi estabelecida em 25% m/m (3:1 razão água/óleo) e a utilização de ondas ultrassonoras forneceu incrementos de pelo menos 1,2 vezes no grau de hidrólise em curto período de tempo (5 a 8 h). A composição dos hidrolisados por cromatografia gasosa indicam que as lipases das três espécies selecionadas foram capazes de enriquecer o meio com ácidos graxos obedecendo a composição de suas respectivas matérias-primas lipídicas. Para as lipases de P. italicum e P. janthinellum utilizando o óleo de canola, os ácidos graxos liberados foram basicamente insaturados, sendo que aproximadamente 50% desse material foi composto por ácido oleico (C18:1). Para a lipase de P. purpurogenum utilizando o óleo de coco, a composição de seu hidrolisado foi aproximadamente 50% de ácido láurico (C12:0). Potenciais aplicações deste procedimento são as reações de hidrólises de óleos vegetais para obtenção de concentrados de ácidos graxos de alto valor agregado (ômega 6), pré-tratamento de efluentes da indústria alimentícia e uma excelente alternativa na utilização em reações de hidroesterificação para produção de biocombustíveis utilizando matérias-primas de baixa qualidade. / The aim of this study was to evaluate the potential of different species from filamentous fungi the genus Penicillium, with high expression in lipolytic activity (glycerol ester hidrolase EC 3.1.1.3), for using in the hydrolysis of vegetable oils. Ten species of Penicillium genus, isolated from different habitats, were growth in synthetic liquid medium containing olive oil as main carbon source, and the selection was based on the following parameters: biomass growth and hydrolytic activities attained in the mycelium bound and filtrate (extracellular). Under these conditions, three lipases producing species (P. italicum AT4421, P. janthinellum CCT3162 and P. purpurogenum AT2008) were selected by retaining high activity in the mycelium (> 150 U/g) and lower activity in the filtrate. P. italicum was found to have the highest lipase mycelium-bound activity (199.3±9.5 U/g) lower filtrate activity (mycelium-bound and extracellular activity ratio of 10-fold). The other species also showed low filtrate lipolytic with mycelium-bound and extracellular activity ratios of 8.7 and 7.8-fold for P. purpurogenum and P. janthinellum, respectively. The determination of biochemical and kinetic properties of the lipases resulted in similar maximum activities at pH and temperature range of 35-45ºC and 7-7.5, respectively. Values for Km varied from 123.6 to 151.3 mM and Vmax values between 387.6 and 539.1 ?mol/min. The thermal stability assays showed that lipase of P. janthinellum was less stable at 50 °C (t1/2=0.92h) and P. purpurogenum was the most stable (t1/2=1.21h). The selected mycelium-bound lipases were assayed in the hydrolyis of vegetable oils having different fatty acids composition. This allowed determining for each lipase its selectivity for fatty acids. According to the results, P.purpurogenum lipase was found to have the highest hydrolysis percentage with saturated vegetable oils, such as coconut oil attaining 60.6±0.6% of free fatty acids. Both P. italicum and P. janthinellum lipases showed high selectivity for vegetable oil rich in oleic acid, such as canola oil, resulting in hydrolysis degrees of 77.1 ± 1.9% and 60.3±1.9%, respectively. For all tested lipases suitable substrate concentration was established at 25% w/w (3:1 water/oil ratio) and the use of ultrasound irradiations provided increments in the degree of hydrolysis of at least 1.2 fold in short period of time (5 to 8 h). The hydrolysate composition determined by gas chromatography indicated that all the three selected lipases were able to enrich the medium with fatty acids according to their respective lipid raw materials. For the lipase from P. italicum and P. janthinellum using canola oil, the fatty acids released were basically unsaturated, and approximately 50% of this material was composed of oleic acid (C18:1). For the lipase from P. purpurogenum using coconut oil, its composition was approximately 50% hydrolysate of lauric acid (C12:0). Potential applications of this procedure are the hydrolysis of vegetable oils for obtaining high valuable fatty acids (omega 6), pretreatment of wastewater from food industries and an excellent alternative in hidroesterification reactions to biofuel production using low-quality raw materials.

Os produtos naturais marinhos são apontados com uma das fontes de substâncias bioativas mais importantes para a descoberta de novos fármacos. Neste ambiente, os organismos estão em constante interação ecológica por meio da produção de metabólitos secundários. Fungos endofíticos e cianobactérias representam grupos de micro-organismos que realizam a biossíntese de substâncias com características químicas únicas e atividades biológicas potentes. Entretanto, quando retirados de seu habitat natural, esses seres microbianos geralmente perdem sua capacidade metabólica através de um fenômeno denominado silenciamento gênico, no qual genes biossintéticos deixam de ser transcritos devido a motivos ainda indeterminados. Esse mecanismo genético é intermediado, dentre outros fatores, pelas enzimas DNAmetiltransferase (DNA-MT) e Histona-desacetilase (HDAC). Deste modo, seus inibidores têm sido utilizados com sucesso para promover a eliciação de substâncias que não seriam produzidas em condições laboratoriais. Outra importante abordagem na pesquisa de produtos naturais têm sido a desreplicação baseada na fragmentação (MS/MS) para identificação de substâncias ou análogos. As redes moleculares (molecular networking) constituem uma nova abordagem na qual dados de espectrometria de massas são agrupados de acordo com as semelhanças entre os padrões de fragmentação, formando famílias de moléculas, permitindo a rápida visualização do perfil químico de várias amostras ao mesmo tempo. Deste modo, este trabalho apresenta o isolamento e identificação de metabólitos inéditos a partir de fungos endofíticos e cianobactérias oriundos do ambiente marinho. Para isto, técnicas de eliciação epigenética foram utilizadas em ambos os grupos de organismos, e a desreplicação via redes moleculares foi utilizada em cianobactérias. Fungos endofíticos associados à macroalga vermelha Bostrychia tenella foram alvo de estudos químicos e epigenéticos. As linhagens Xylaria sp. e Nigrospora oryzae foram submetidas ao cultivo em meio sólido arroz, o que resultou no isomento da substância citocalasina D e de um derivado potencialmente inédito da griseofulvina. A linhagem Penicillium decaturense foi cultivada em meio líquido PDB resultando no isolamento da 10,11-deidrocurvularina e possíveis análogos. Experimentos com inibidores epigenéticos (butirato de sódio e procaína) promoveram a modulação do perfil químico desta linhagem, ao estimular a produção de metabólitos não expressos em condições normais de cultivo. Ainda, a linhagem Acremonium sp. produziu várias substâncias quando cultivada em meio de líquido Czapek sob a influência de procaína, sendo uma delas potencialmente inédita e derivada da classe de metabólitos das brevianamidas. Frações orgânicas da cianobactéria Schizothrix sp., coletada no Panamá, foram analisadas em LC-MS/MS e os dados gerados foram utilizados para a criação de redes moleculares. Este estudo resultou na identificação dos metabólitos barbamida, hectoclorina, curacinas A e D, curazole, acetato de malingamida D, dolastatina 10 e carmaficina B. Ainda, análogos das substâncias curazole, dolastatina D e dois análogos inéditos das carmaficinas foram propostos. A cianobactéria Moorea producens JHB, coletada na Jamaica, foi submetida ao cultivo sob influência do ii composto butirato de sódio, e produziu dois metabólitos inéditos, propostos de acordo com os dados de fragmentação, como sendo derivados da jamaicamida e da hectoclorina, num tipo de biossíntese cruzada. Portanto, este trabalho confirma os fungos endofíticos e cianobactérias marinhos como promissores quanto a exploração do metabolismo secundário. / Marine natural products are pointed out as one of the most important sources of bioactive compounds for drug discovery. In this environment, organisms are in constantly interaction ecological through the production of secondary metabolites. Endophytic fungi and cyanobacteria represent groups of microorganisms that perform biosynthesis of substances with unique chemical features and potent biological activities. However, when removed from their natural habitat, these microbial beings generally lose their metabolic capacity through a phenomenon called gene silencing, in which biosynthetic genes are no longer transcribed due to reasons still undetermined. This genetic mechanism is brokered, among other factors, by the enzyme DNA methyltransferase (DNA-MT) and histone deacetylase (HDAC). Thus, their inhibitors have been used successfully to promote the elicitation of substances that would not be produced under laboratory conditions. Another important approach in the natural products research field have been dereplication based on the fragmentation (MS/MS) for the identification of substances or analogues. The molecular networking is a new approach in which data from mass spectrometry are grouped according to the similarities between the patterns of fragmentation, forming families of molecules, allowing rapid visualization of the chemical profile of several samples simultaneously. Thus, this work presents the isolation and identification of novel metabolites from endophytic fungi and cyanobacteria originating from the marine environment. For this propose, epigenetic elicitation techniques were used in both groups of organisms and the molecular networks via dereplication was used in cyanobacteria. Endophytic fungi associated with red seaweed Bostrychia tenella were subjected to chemical and epigenetic studies. Xylaria sp. and Nigrospora oryzae strains were cultured in solid medium rice, resulting in isolation of substance of cytochalasin D and a potentially novel derivative of griseofulvin. Penicillium decaturense strain was grown in PDB liquid medium resulting in the isolation of 10,11- deidrocurvularina and possible analogues. Experiments with epigenetic inhibitors (sodium butyrate and procaine) promoted the modulation of the chemical profile of this strain, to stimulate the production of metabolites not expressed under normal culture conditions. Moreover, Acremonium sp. produced various substances when grown in liquid medium under the influence of Czapek procaine, one of novel and potentially derived from the class of metabolites brevianamides. Organic fractions of the cyanobacteria Schizothrix sp., collected in Panama, were analized by LC-MS/MS and the data generated were used to create molecular networks. This study resulted in the identification of metabolites barbamide, hectochlorin, curacins A and D, curazole malyngamide D acetate, dolastatin 10 and carmaphycin B. Also, analogs of curazole, dolastatin 10 and carmaphycins A and B have been proposed. Cyanobacteria Moorea producens JHB, collected in Jamaica, was grown under the influence of sodium butyrate, and produced two new proposed metabolites in accordance with the fragmentation data as being derived from jamaicamide and hectochlorin, in a sort of crossed biosynthesis. Therefore, this work corroborates marine endophytic fungi and cyanobacteria as promising for exploration of secondary metabolism.

Os fungos endofíticos constituem uma fonte promissora para descoberta de novos compostos ativos de interesse biotecnológico. Nas últimas décadas, os fungos endofíticos têm recebido atenção no meio científico devido aos compostos que produzem, com estruturas únicas e atividades biológicas de relevância em diversas áreas, inclusive agronômica. Um dos maiores problemas nesta área são as doenças causadas por fungos fitopatogênicos que acometem as culturas. Dentre elas, a antracnose é uma das principais doenças que atinge diversas culturas no Brasil, gerando grandes perdas agrícolas, principalmente as culturas do morango, guaraná e citrus, causadas por fungos do gênero Colletotrichum. Esse trabalho teve como objetivo investigar extratos de linhagens dos fungos endofíticos Fusarium e Penicillium, isolados de folhas do guaranazeiro, com atividade à fitopatógenos do gênero Colletotrichum isolados das culturas de guaraná, morango e citrus. Para tanto foi realizado uma triagem inicial de duas linhagens de fungos, dentre nove, por ensaios biológicos in vitro de cultivo pareado na atividade antifúngica aos três fitopatógenos. As duas linhagens selecionadas, apresentaram os maiores índices de antagonismo contra os três fitopatógenos e foram identificadas como Fusarium sp e Penicillum pinophilum. Os extratos e as frações semipurificadas se mostraram com grande potencial na inibição do crescimento do fitopatógeno do gênero Colletotrichum, causador da antracnose, que provoca grandes perdas nas culturas de importância econômica do Brasil. / Endophitic fungi are a promising source for discovery of new active compounds of biotechnological interest. In recent decades, endophytic fungi have received attention in the scientific community because of compounds they produce, with unique structures and biological activities of relevance in several areas, including agronomy. One of the greatest problems in this is diseases caused by phytopathogenic fungi that affect the crops. Among them, anthracnose is a major disease that affects several crops in Brazil, generating large agricultural losses, especially strawberry crops, guarana and citrus caused by fungi of the genus Colletotrichum. This study investigated endophytic fungi strains of Fusarium and Penicillium extracts isolated from guarana leaves, with activity to phytopathogens of the genus Colletotrichum isolated from guarana crops, strawberry and citrus. For that, it was conducted an initial screening of two strains of fungi, among nine, using in vitro biological assays of cultivation paired in antifungal activity to the three pathogens. The two strains selected had the highest rates of antagonism against the three phytopathogens and were identified as Fusarium sp and Penicillium pinophilum. Extracts and semi-purified fractions were shown with great potential to inhibit pathogen growth of the genus Colletotrichum, which causes anthracnose and, thus, great losses to crops of economic importance in Brazil.

Fungos produzem muitas substâncias bioativas em baixas quantidades. A utilização de técnicas de planejamento experimental e de análise multivariada podem otimizar as condições de cultivo. No presente estudo, foi desenvolvida uma abordagem para incrementar a produção de compostos macrocíclicos relacionados às curvularinas, produzidos pela linhagem Penicillium sp. em baixas concentrações. A linhagem de Penicillium sp. foi crescida sob um conjunto de diferentes condições, determinadas por combinações das variáveis, tempo de crescimento, temperatura, concentração de nutrientes, agitação e concentração de sais. Depois do crescimento, a filtração e extração em fase sólida dos meios de cultura de cada experimento de crescimento forneceram 4 frações que foram submetidas a análises químicas por CLAE-UV-EM. As respostas obtidas (massa das frações, área e número de picos cromatográficos) foram tratados por meio de uma metodologia multicritério, a função de desejabilidade. Utilizando os valores de desejabilidade global, calcularam-se os efeitos principais e de interação das variáveis sobre a produção de metabolitos secundários. Foram estabelecidas duas condições ótimas para a produção de compostos relacionados às curvularinas as quais requerem: baixas concentrações salinas, longo tempo de incubação, sem agitação, alta concentração de nutrientes, mas diferentes temperaturas. Uma das condições produziu quantidades elevadas de citrinina, enquanto a outra permitiu o isolamento de 1 nova curvularina e 5 novos compostos relacionados às curvularinas, mas contendo um anel tetrahidrotiofeno fundido à lactona. As alterações químicas no perfil químico produzido em meio de cultura por Penicillium, sp., usando apenas diferentes temperaturas de incubação ilustra a viabilidade da utilização do planejamento experimental, com o objetivo de maximizar a produção, quer de um metabolito único ou uma diversidade de substâncias, produzidas por uma linhagem microbiana.<br /> / Fungi produce many useful metabolites. Application of experimental design techniques and chemometric analysis are able to optimize the fungi culture conditions. In the present investigation, it was developed a refined procedure to improve the production of macrocyclic compounds curvularin-like, produced in low concentrations by Penicillium sp. lineage. The Penicillium sp. lineage was cultivated under different conditions, determined by a combination of selected variables: time of growth, temperature, total concentration of nutrients, growth under shaking or still mode and total concentration of inorganic salt. After growth, filtration and solid phase extraction of the culture media of each growth experiment provided four fractions that were analyzed by HPLC/UV/MS. The outputs (mass fractions, total area under chromatogram, and number of chromatographic peaks) were treated by a multicriteria approach, the desirability function. Using the global desirability values, we calculated the main and interaction effects of the variables on the production of secondary metabolites. Two optimal conditions were established for the production of compounds curvularin-like: low concentration of inorganic salt, long incubation time on still mode, high concentration of nutrients but different temperatures. One of the conditions produced high amounts of citrinin, while the other allowed the isolation of one new curvularin and five novel related compounds containing a tetrahydrothiophene ring fused to the lactone. Chemical changes in chemical profile produced in the culture media by Penicillium sp. using just different incubation temperatures shows the feasibility of using the experimental design in order to improve the production of either a single metabolite or a diversity of compounds produced by a microbial lineage.<br/>

A ausência de tratamento eficaz contra a doença de Chagas e Leishmaniose justifica a pesquisa de novas substâncias efetivas no controle destas doenças. As enzimas GAPDH de T. cruzi e a APRT de L. tarentolae são fundamentais para o ciclo de vida dos parasitas, representando alvos terapêuticos específicos que permitem a busca racional de agentes antiparasitários. As fontes naturais produzem grande diversidade estrutural em substâncias químicas com amplo potencial biológico. Espécies de Penicillium são conhecidas por produzir diversas classes de metabólitos secundários bioativos, incluindo atividade antiparasitária. A triagem com os 115 extratos brutos obtidos das culturas de P. verrucosum, indicou os extratos MeOH da massa micelial e AcOEt do fluido da cultura como os mais ativos no ensaio sobre T. cruzi. Estes extratos são oriundos do meio pré-fermentativo 24 horas e meio fermentativo Takeuchi 72 horas. Nos ensaios enzimáticos nenhum extrato apresentou inibição acima de 35%. As diferentes atividades biológicas e análises dos perfis químicos de extratos, via CLAE, demonstraram que a produção de metabólitos secundários varia em função das condições de cultivo do fungo. Dos extratos selecionados foram isolados ácidos graxos, triglicerídeos, manitol, a,a-trealose, glicerilfosfocolina e um alcalóide dicetopiperazínico, que até o momento parece não ter sido isolado de Penicillium ou outra fonte natural. / The absence of an effective treatment for Chagas’ disease and Leishmaniasis stimulates the search for new active compounds. The enzymes GAPDH from T. cruzi and APRT from L. tarentolae are attractive targets for rational search of antiprotozoal agents, taking part in essential pathways of the pathogens. Natural products are rich in structural diversity and biological activities. Penicillium is known to produce different groups of bioactive secondary metabolites, including antiprotozoal activity. In the trypanocidal screening of the 115 crude extracts from different cultures of P. verrucosum, the MeOH extracts from the mycelium and EtOAc extratcs from the culture broth were the most activity. These extracts were obtained from 24h in a preculture and for an additional 72h in Takeuchi medium. In the enzymatic assays, the highest inhibitory activity was 35%. Besides the differences observed in the biological activities, the extracts showed different chemical profiles in HPLC analysis. So, the production of secondary metabolites by P. verrucosum is dependent on the culture conditions. The chemical study of the selected extracts led to the isolation of fatty acids, triacylglycerols, mannitol, a,a-threalose, glycerylphosphocholine and one diketopyperazine alkaloid. This alkaloid has not previously been reported from Penicillium or other natural source.