Estudo da quimiodiversidade do fungo Hypoxylon investiens: uso do GNPS para a identificação de novos metabólitos

Abstract

Os produtos naturais representam uma importante fonte de moléculas bioativas para a descoberta de novos fármacos. Extratos de organismos e microrganismos marinhos têm-se destacado para esta finalidade em função de sua marcante quimiodiversidade, como as algas vermelhas, produtoras de metabólitos secundários variados, incluindo substâncias halogenados e linhagens de fungos endofíticos a elas associados. Neste trabalho foram investigados extratos de uma linhagem do fungo endofítico Hypoxylon investiens, isolado da alga marinha Asparagopsis taxiformis. O fungo foi cultivado em meio líquido de batata e dextrose (MBD), bem como em meio sólido de arroz, em diversos tempos de cultivo e utilizou-se a ferramenta Global Natural Products Social Molecular Networking (GNPS) para auxiliar na escolhas. Essa plataforma utiliza dados de espectrometria de massas para gerar redes moleculares, organizando-os a partir da similaridade dos espectros experimentais e o banco de dados da plataforma. O uso do GNPS permitiu anotar mais de 50 substâncias presentes nos extratos em estudo, incluindo a nicotinamida e a 4-hidroxi-6-metil-2-pirona, isoladas anteriormente dessa espécie de fungo, e a emetina, uma substância anotada na maioria dos extratos analisados, e que, de acordo com dados da literatura, apresenta atividade anti-SARS-COV-2. Os extratos obtidos foram fracionados por técnicas cromatográficas, e seus constituintes químicos, identificados por técnicas espectrométricas. Duas substâncias foram purificadas por meio de cromatografia líquida de alta eficiência com detector de arranjo de diodos (CLAE-DAD) e identificadas pela análise dos dados de ressonância magnética nuclear (RMN) uni e bidimensional, espectrometria de massas e espectrometria UV-Vis. Suas estruturas foram identificadas como o derivado de binaftaleno daldinona C e o éster fenólico monaspilosina. Esses resultados corroboram com a importância do aprofundamento no estudo de produtos naturais de microrganismos marinhos, bem como a utilização do GNPS para a investigação de extratos complexos e anotações mais rápidas e precisa de seus constituintes químicos, além de contribuir para a pesquisa e conhecimento da quimiodiversidade do bioma marinho brasileiro.

Natural products represent an important source of bioactive molecules for the discovery of new drugs. Extracts of marine organisms and microorganisms have been highlighted for this purpose due to their remarkable chemodiversity, such as red algae, which produce various secondary metabolites, including halogenated substances and endophytic fungal strains associated with them. In this work, extracts from a lineage of the endophytic fungus Hypoxylon investiens, isolated from the seaweed Asparagopsis taxiformis, were investigated. The fungus was cultivated in liquid potato and dextrose (PDB) medium, as well as in solid rice medium, at different cultivation times and the Global Natural Products Social Molecular Networking (GNPS) tool was used to assist in the choices. This platform uses mass spectrometry data to generate molecular networks, organizing them based on the similarity of the experimental spectra and the platform's database. The use of GNPS allowed the recording of more than 50 substances present in the extracts under study, including nicotinamide and 4-hydroxy-6-methyl- 2-pyrone, previously isolated from this species of fungus, and emetine, a substance identified in most of the analyzed extracts, and which, according to literature data, has anti-SARS-COV- 2 activity. The extracts obtained were fractionated by chromatographic techniques, and their chemical constituents were identified by spectrometric techniques. Two substances were purified by means of high performance liquid chromatography with diode array detector (HPLC-DAD) and identified by analyzing one- and two-dimensional nuclear magnetic resonance (NMR), mass spectrometry and UV-Vis spectrometry data. Their structures were identified as the binaphthalene derivative daldinone C and the phenolic ester monaspilosine. These results corroborate the importance of deepening the study of natural products of marine microorganisms, as well as the use of GNPS for the investigation of complex extracts and faster and more accurate annotations of their chemical constituents, in addition to contributing to the research and knowledge of chemodiversity from the Brazilian marine biome.