Emprego de tecnologias de microbioma e bioensaios para a busca de novas substâncias bioativas em plantas e simbiontes: implicações nas respostas metabólicas, na diversidade molecular e na bioatividade

Resumo

Esta pesquisa tem por objetivo realizar investigações integradas com plantas (Amaranthaceae, Gesneriaceae e Annonaceae) e microrganismos do microbioma da sua endosfera foliar para avaliação do efeito das interações planta/endófitos nas respostas metabólicas, na diversidade molecular e na biossintese de substâncias bioativas. O foco principal será a busca de substâncias com efeito biológico fotoinduzido para aplicação em PDT antimicrobiana e antitumoral e/ou inibidores de proteína Kinase C (PKC) em plantas e simbiontes, empregando ensaios químicos e biológicos para direcionar o estudo. Para tanto, buscar-se-á o desenvolvimento de procedimentos para estudo monitorado pelos bioensaios, pela análise da absorção na região do visível de interesse em PDT, avaliação da eficiência fotoquímica e por análises UHPLC-UV/DAD-ESI-MS, MS/MS, RMN e da plataforma GNPS ("Global Natural Products Social Molecular Networking") em abordagens de desreplicação. Espécies vegetais in natura serão coletadas, identificadas e seus extratos preparados e submetidos aos ensaios de triagem, sendo selecionadas duas espécies vegetais com melhores resultados em termos de perfil químico e de bioatividade para dar sequência ao estudo. Para as plantas in natura selecionadas buscar-se-á descrever a diversidade de microrganismos (bactérias e fungos) associados á endosfera de suas lâminas foliares e realizar o isolamento e identificação de microrganismos cultiváveis pelo emprego de meios de cultura, análises microbiológicas e técnicas moleculares. Será escolhido, num primeiro momento para cada uma das espécies vegetais selecionadas na triagem, um microrganismo simbionte com cultura estável e com maior rendimento em biomassa para se dar continuidade ao estudo. Para as duas espécies vegetais e microrganismos selecionados nas etapas anteriores buscar-se-á estabelecer condições para o cultivo axênico in vitro e protocolos de experimentação com culturas puras e co-culturas sintéticas planta axênica/endófito para provas de conceito e para avaliação do efeito das interações planta/endófitos nas respostas metabólicas destes organismos, na modulação da biossíntese de metabólitos secundários da planta, na diversidade molecular e na bioatividade. Utilizando ferramentas de genome mining, proceder-se-á análise da genética molecular dos microrganismos selecionados no estudo para determinação dos clusters de gene biossintéticos (BCG) de algumas das moléculas identificadas visando explorar o potencial biossintético de endófitos. Os extratos promissores quanto à bioatividade e com constituintes que não puderam ser identificados na etapa de desreplicação serão fracionados e, para os metabólitos ativos purificados pelo emprego de métodos cromatográficos diversos, proceder-se-á a determinação de suas estruturas moleculares utilizando-se diferentes métodos de análise (IV, UV-vis, RMN 1D e 2D, espectrometria de massas, rotação específica e dicroísmo circular). Portanto, com este estudo serão realizadas investigações buscando melhor entender as interações metabólicas entre planta e sua microbiota para a prospecção (isolamento e caracterização) de moléculas bioativas. Este projeto visa também à capacitação de recursos humanos (16 em orientação no momento: 2PD, 9 Dr, 3 MS e 2 IC, todos com bolsas CNPq, CAPES e FUNCAMP) aptos a realizarem pesquisas de excelência para a geração de tecnologias de alto valor agregado, aliada a conservação e uso sustentável da biodiversidade. (AU)