Investigação química e biológica de produtos naturais produzidos pelo fungo endofítico Penicillium limosum CMLD 19 visando a descoberta de compostos citotóxicos frente a linhagens de leucemia humana

Abstract

Estudos voltados à investigação de metabólitos produzidos por fungos Penicillium, especialmente espécies ainda pouco exploradas, como Penicillium limosum, representam uma importante via para a descoberta de moléculas com propriedades terapêuticas que possam atuar no combate a doenças como a leucemia humana. P. limosum CMLD 19 foi isolado em estudos preliminares do grupo LaBiORG como um endofítico da planta Swinglea glutinosa. Neste trabalho, visando o reconhecimento sobre a quimiodiversidade produzida pelo microrganismo e o potencial antileucêmico de seus metabólitos secundários, estudos genômicos, metabolômicos e biológicos foram conduzidos a partir do DNA e de extratos orgânicos extraídos do microrganismo. Micro-extratos referentes ao crescimento axênico de P. limosum nos meios de cultura YES, BD e arroz foram testados quanto a sua citotoxicidade frente a linhagens celulares de leucemia humana do tipo Jurkat e Kasumi-1 apresentando resultados de viabilidade celular inferiores a 10 e 5% para o extrato de arroz. Por isso, este foi escolhido como principal alvo investigativo deste trabalho. Ademais, o sequenciamento completo do genoma fúngico levou a caracterização da espécie P. limosum e a mineração genômica levou à identificação de 44 clusters biossintéticos, sendo 10 deles correspondentes a clusters de metabólitos já relatados, inclusive de um isômero da brefeldina A, um metabólito com ação antileucêmica reconhecida. Análises via CLAE-EMAR/EM dos micro-extratos evidenciaram aquimiodiversidade do perfil metabólico fúngico entre os diferentes meios testados, indicando maior diversidade molecular para o meio de arroz. A desreplicação química manual e automatizada, baseadas nos dados EMAR/EM, forneceu a anotação de prováveis isômeros e análogos da brefeldina A (conhecidos e potencialmente inéditos), além de moléculas como o verruculogênio e a triprostatina B. Os testes de atividade biológica para as frações oriundas do extrato de arroz, indicaram valores de viabilidade celular inferiores a 25% para frações F4 e F5 onde foram detectadas justamente os análogos da brefeldina A e prováveis precursores biossintéticos. Assim, o trabalho representa um foco investigativo de grande interesse, abrindo caminho para possíveis futuras aplicações biotecnológicas envolvendo a espécie P. limosum.

Studies focused on the investigation of metabolites produced by Penicillium fungi, especially species still little explored, such as Penicillium limosum, represent an important pathway for the discovery of molecules with therapeutic properties that can act to combat diseases such as human leukemia. P. limosum CMLD 19 was isolated in preliminary studies by the LaBiORG group as an endophytic from the Swinglea glutinosa plant. In this work, aiming at the recognition of the chemiodiversity produced by the microorganism and the antileukemic potential of its secondary metabolites, genomic, metabolomic and biological studies were conducted from DNA and organic extracts extracted from the microorganism. Micro-extracts referring to axenic growth of P. limosum in YES, BD and rice culture media were tested for their cytotoxicity against Jurkat and Kasumi-1 human leukemia cell lines showing cell viability results of less than 10 and 5% for the rice extract. Therefore, this was chosen as the main investigative target of this work. Moreover, the complete fungal genome sequencing led to the characterization of the species P. limosum and the genomic mining led to the identification of 44 biosynthetic clusters, 10 of them corresponding to clusters of metabolites already reported, including an isomer of brefeldin A, a metabolite with recognized antileukemic action. Analysis via HPLC-MS/MS of the micro-extracts showed a chemiodiversity of the fungal metabolite profile among the different media tested, indicating greater molecular diversity for the rice medium. Manual and automated chemical dereplication, based on the MS/MS data, provided annotation of probable isomers and analogues of brefeldin A (known and potentially unpublished), as well as molecules such as verruculogen and triprostatin B. The biological activity tests for the fractions derived from rice extract, indicated cell viability values lower than 25% for fractions F4 and F5 where brefeldin A analogues and probable biosynthetic precursors were detected. Thus, the work represents an investigative focus of great interest, opening the way for possible future biotechnological applications involving the species P. limosum.