Há uma simbiose quadripartida no ecossistema das formigas cultivadoras de fungos entre três mutualistas (Formiga da tribo Attini, jardim fúngico e actinomicetos simbiontes) e um parasita (fungo patogênico especializado Escovopsis sp). As actinobactérias associadas à formiga hospedeira produzem metabólitos secundários para inibir este patógeno, mas não o fungo mutualista. Produtos naturais interessantes foram relatados a partir destas bactérias com um amplo espectro de atividades biológicas. Portanto, várias actinobactérias foram isoladas do exoesqueleto e do jardim das formigas agricultoras para isolar compostos ativos contra diferentes alvos como Leishmania donovani e Escovopsis. Os antibióticos e compostos citotóxicos conhecidos griseorhodina A (1), griseorhodina C (2), griseorhodina G (3) e a dinactina (4) foram produzidos em cultivo sólido de ISP-2 por Streptomyces puniceus AB10, que foi isolada da formiga cortadeira Acromyrmex rugosus rugosus. As configurações absolutas de 1 e 2 foram inequivocamente estabelecidas como 6S,6aS,7S,8S e 6R,6aS,7S,8R, respectivamente, usando dicroísmo circular vibracional (VCD) e cálculos da Teoria do Funcional de Densidade (DFT). A bactéria Streptomyces puniceus AB10 produziu em meio-A líquido apenas uma familia de antibióticos como a dinactina (4). O composto 4 mostrou inibição contra Escovopsis e uma atividade maior contra L. donovani em promastigota e amastigota intracelular que a miltefosina. Dois estereoisômeros, strepchazolina A (5) e strepchazolina B (6), os antibióticos streptazolina (7), seu isômero-E (8), e o composto inorgânico octa-enxofre (9) foram produzidos em cultivo sólido de ISP-2 por Streptomyces chartreusis AC70, que foi isolada do jardim fúngico da formiga cortadeira Acromyrmex subterraneus brunneus. O composto 9 mostrou atividade antagonista contra o fungo patogênico especializado Escovopsis sp. Este é o primeiro relato de 8 como produto natural. As configurações absolutas de 5 e 6 foram inequivocamente estabelecida como 5S,6S,9R e 5S,6S,9S, respectivamente, usando dicroísmo circular vibracional (VCD) e cálculos da Teoria do Funcional de Densidade (DFT). A bactéria Candidatus Streptomyces philanthi ICBG292, isolada do exoesqueleto de operária de colônia de formiga Cyphomyrmex, produziu os antibióticos Mer-A2026B (10), piericidina-A1 (11) e nigericina (12). Os compostos 10-12 mostraram atividade contra Escovopsis sp e contra L. donovani. O composto 12 mostrou uma atividade maior contra L. donovani em promastigota e amastigota intracelular que a miltefosina. O composto 10 também foi ativo contra o fungo Trichoderma sp. Streptomyces sioyaensis ICBG311, isolada de machos alados de colônia de formiga Cyphomyrmex, produziu uma nova naftoquinona chamada cyphoquinona (13), dois novos compostos antifúngicos denominados cyphomycina (14) e epoxicyphomycina (15), e o antifúngico conhecido GT-35 (16). Os compostos 14-16 mostraram atividade contra diferentes linhagens de Escovopsis sp e Candida albicans K1 com MIC de 1.0, 0.5 e 0.25 ?g/mL, e uma atividade maior contra L. donovani em promastigota e amastigota intracelular que a miltefosina, enquanto 13 apresentou atividade baixa contra L. donovani. A cyphomycina (14) também mostrou uma potente atividade in vitro contra os patógenos humanos resistentes Aspergillus fumigatus 11628 (resistente à equinocandina), C. glabrata 4720 (resistente ao triazol), e C. auris B11211 (resistente à echinocandina, ao triazol, e à anfotericina B), com MIC de 0.5, 0.5 e 4 ?g/mL, respectivamente. Um estudo de dose única de cyphomycina (14) no modelo de camundongos neutropênicos de candidíase disseminada exibiu uma dose-resposta iv com um log de redução de 0.56 e 0.66 do carga infecciosa quando é tratado com 20 e 40 mg/kg da cyphomycina (14), respectivamente, e epoxicyphomycina (15) exibiu um log de redução de 0.53 com 40 mg/kg, demonstrando relevância clínica e eficácia de 14 e 15 neste modelo padrão da indústria de infecção por Candida. Por outro lado, GT-35 (16) matou os ratos 1 hora após a dose de 40 mg/kg. / There is a quadripartite symbiosis in the fungus-growing ant ecosystem between three mutualist (Attine ant, fungal garden and symbiotic actinomycetes) and one parasite (specialized pathogenic fungus Escovopsis sp). The actinobacteria associated to the ant host produce secondary metabolites to inhibit this pathogen but not the crop fungus. Interesting natural products have been reported from these bacteria with a wide spectrum of biological activities. In this thesis, several actinobacteria were isolated from the exoskeleton and garden of fungus-growing ants to isolate active compounds against different targets such as Leishmania donovani and Escovopsis. The known antibiotic and cytotoxic compounds griseorhodin A (1), griseorhodin C (2), griseorhodin G (3) and dinactin (4) were produced in solid ISP-2 culture by Streptomyces puniceus AB10, which was isolated from the leaf-cutter ant Acromyrmex rugosus rugosus. The absolute configurations of 1 and 2 were unambiguously established as 6S,6aS,7S,8S and 6R,6aS,7S,8R, respectively, using vibrational circular dichroism (VCD) and density functional theory (DFT) calculations. The bacterium Streptomyces puniceus AB10 produced in broth A-medium only one family of antibiotics as dinactin (4). Compound 4 showed inhibition against Escovopsis and a higher activity against L. donovani promastigotes and intracellular amastigotes than miltefosine. Two stereoisomers strepchazolin A (5) and strepchazolin B (6), the antibiotic streptazolin (7), its E-isomer (8), and the inorganic compound cyclooctasulfur (9) were produced in solid ISP-2 culture by Streptomyces chartreusis AC70, which was isolated from the fungal garden of the leaf-cutter ant Acromyrmex subterraneus brunneus. Compound 9 showed antagonist activity against the specialized pathogenic fungus Escovopsis sp. This is the first report of 8 as natural product. The absolute configurations of 5 and 6 were unambiguously established as 5S,6S,9R and 5S,6S,9S, respectively, using vibrational circular dichroism (VCD) and density functional theory (DFT) calculations. The bacterium Candidatus Streptomyces philanthi ICBG292, isolated from the exoskeleton of a worker of a Cyphomyrmex colony, produced the antibiotics Mer-A2026B (10), piericidin-A1 (11) and nigericin (12). Compounds 10-12 showed activity against Escovopsis sp and against L. donovani. Compound 12 showed higher activity against L. donovani promastigotes and intracellular amastigotes than miltefosine. Compound 10 was also active against the fungus Trichoderma sp. Streptomyces sioyaensis ICBG311, isolated from winged male ants of Cyphomyrmex colonies, produced a new naphtoquinone named cyphoquinone (13), two new antifungal compounds named cyphomycin (14) and epoxycyphomycin (15), and the known antifungal GT-35 (16). Compounds 14-16 displayed activity against several strains of Escovopsis sp and Candida albicans K1 with a MIC of 1.0, 0.5 and 0.25 ?g/mL, and a higher activity against L. donovani promastigotes and intracellular amastigotes than miltefosine, while 13 a weak activity against L. donovani. Cyphomycin (14) also showed potent in vitro activity against the resistant human pathogens Aspergillus fumigatus 11628 (echinocandin resistance), C. glabrata 4720 (triazole resistance), and C. auris B11211 (echinocandin, triazole, and amphotericin B resistance), with MIC of 0.5, 0.5 and 4 ?g/mL, respectively. A single-dose study of cyphomycin (14) in a neutropenic mouse disseminated candidiasis model exhibited a dose-like response with 0.56 and 0.66 log reduction of infectious burden when treated with 20 and 40 mg/kg cyphomycin (14), respectively, and epoxycyphomycin (15) exhibited 0.53 log ii reduction with 40 mg/kg, demonstrating clinical relevance and effectiveness of 14 and 15 in this industry-standard model of Candida infection. On the other hand, GT-35 (16) killed the mice 1 hr post dose at 40 mg/kg.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-22052019-163221 |
| Date | 10 December 2018 |
| Creators | Dominguez, Humberto Enrique Ortega |
| Contributors | Pupo, Monica Tallarico |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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