Trabalho de conclusão de curso de graduação
Otimização do cultivo da actinobactéria marinha Micromonospora sp. BRB-607 por planejamento fatorial para obtenção de extrato com potencial anticâncer
Fecha
2023-07-07Registro en:
SÁBIO, João Vitor. Otimização do cultivo da actinobactéria marinha Micromonospora sp. BRB-607 por planejamento fatorial para obtenção de extrato com potencial anticâncer. 2023. 31 f. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Bacharelado Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia do Mar) - Instituto do Mar, Universidade Federal de São Paulo, Santos, 2023.
Autor
Sábio, João Vitor [UNIFESP]
Institución
Resumen
Doenças como o câncer ainda não possuem tratamentos completamente efetivos e
seletivos, o que torna necessária a contínua bioprospecção de fármacos isolados de
bactérias. Estes micro-organismos são uma fonte promissora de princípios ativos
com potencial farmacológico, sendo que o gênero Micromonospora, particularmente,
abrange actinobactérias de onde já foram obtidos diversos fármacos que hoje
encontram-se disponíveis no mercado. O suprimento destas moléculas obtidas de
microrganismos é um dos maiores desafios do desenvolvimento de fármacos, assim
é importante que se busque formas de otimizar o processo de obtenção destes
produtos a partir dos micro-organismos produtores. Planejamento fatorial é um
método estatístico usado para estudar o efeito de múltiplas variáveis em uma
resposta específica, permitindo a identificação de condições de cultura que
melhoram a produção de metabólitos. Esta é uma ferramenta amplamente utilizada
para otimizar processos bacterianos visando metabólitos primários, porém não é
comumente aplicado quando os alvos são metabólitos secundários. Aqui, aplicamos
o planejamento fatorial para investigar parâmetros de cultura que afetam a produção
de compostos citotóxicos pela cepa de actinobactérias Micromonospora sp.
BRB-607, recuperado de sedimentos marinhos de Ubatuba, São Paulo, Brasil. Um
protocolo de planejamento fatorial fracionário 2
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foi aplicado para avaliar as
condições de cultura que afetam o potencial citotóxico dos extratos de BRB-607. O
crescimento da biomassa e o rendimento do extrato variaram entre 1,9 a 6,7 g/L e
1,6 a 37,2% entre as diferentes condições, enquanto os pontos centrais foram em
média de 5,5 g/L e 7%, respectivamente. A citotoxicidade variou entre 1,24 e >
50μg/mL. Amido e pH, salinidade e peptona foram significativos e diretamente
proporcionais ao rendimento de biomassa e extrato, respectivamente. O extrato de
levedura foi significativo e inversamente proporcional ao rendimento do extrato e à
citotoxicidade. Além disso, a citotoxicidade dos extratos também foi
significativamente afetada pela salinidade (inversamente) e pH (diretamente). Esses
resultados revelam que o planejamento fatorial é uma ferramenta viável para
entender melhor os parâmetros que afetam a produção de metabólitos secundários
microbianos e, além disso, que melhores condições de cultivo são importantes para
permitir o isolamento e posterior caracterização da química e da atividade biológica
dos princípios ativos obtidos de Micromonospora sp. BRB-607. Diseases such as cancer still do not have completely effective and selective
treatments, which makes the continuous bioprospecting of drugs isolated from
bacteria necessary. These microorganisms are a promising source of active
principles with pharmacological potential, and the genus Micromonospora, in
particular, covers actinobacteria from which several drugs that are currently available
on the market have already been obtained. The supply of these molecules obtained
from microorganisms is one of the biggest challenges in drug development, so it is
important to seek ways to optimize the process of obtaining these products from the
producing microorganisms. Factorial design is a statistical method used to study the
effect of multiple variables on a specific response, allowing for identification of culture
conditions that improve metabolite production. Factorial design is a widely used tool
for optimizing bacterial processes targeting primary metabolites, however it is not
commonly applied when the targets are secondary metabolites. Herein, we applied
factorial design to investigate culture parameters that affect the production of
cytotoxic compounds by actinobacteria strain Micromonospora sp. BRB-607,
recovered from marine sediments from Ubatuba, São Paulo, Brazil. A 2
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fractional
factorial design protocol was applied to evaluate culture conditions affecting the
cytotoxic potential of BRB607 extracts. Biomass growth and extract yield ranged
between 1.9 to 6.7 g/L and 1.6 to 37.2% among the different conditions, while center
points averaged 5.5 g/L and 7%, respectively. Cytotoxicity varied between 1.24 and >
50μg/mL. Starch and pH, and salinity and peptone, were significant and directly
proportional to biomass and extract yield, respectively. Yeast extract was significant
and inversely proportional to both extract yield and cytotoxicity. Furthermore,
cytotoxicity of extracts was also significantly affected by salinity (inversely) and pH
(directly). These results reveal factorial design as a viable tool to better understand
the parameters affecting production of microbial secondary metabolites and,
moreover, that improved culture conditions are important to enable isolation and
further characterization of the chemistry and biological activity of the active principles
obtained from Micromonospora sp. BRB-607.