Identificação e caracterização de leveduras produtoras de micosporinas: uma abordagem biotecnológica para novos bloqueadores de radiação UV-A e UV-B

Abstract

A radiação ultravioleta causa diversos efeitos nocivos aos organismos vivos, em especial na epiderme humana, onde as lesões podem culminar em câncer de pele. As alternativas existentes para evitar ou retardar esses impactos na pele, são os protetores solares sintéticos artificiais, os quais são tóxicos, pois têm potencial carcinogênico e neurotóxico em humanos. Além disso, são citotóxicos e acumulam em organismos de ecossistemas aquáticos. Biomoléculas produzidas por algas, cianobactérias e fungos, conhecidas como micosporinas e aminoácidos tipo micosporinas, são capazes de converter radiação ultravioleta em calor, logo, podem compor um protetor solar alternativo com baixa ou nenhuma toxicidade. O Laboratório de Interações Microbianas da Universidade Federal de São Paulo, tem se dedicado a colecionar leveduras que possuam a capacidade de realizar a biossíntese de micosporinas. Atualmente foram reunidos 4 isolados produtores de micosporinas Com isso, o objetivo deste trabalho foi caracterizar fenotipicamente estes isolados, e testar a capacidade de produzir micosporinas. Foram empregadas técnicas de microscopia ótica, diluição seriada, PCR, sequenciamento de Sanger e Ultra High Performance Liquid Chromatography – High Resolution Mass Spectrometry. Foi possível fazer uma análise fenotípica da micromorfologia, testar as melhores temperaturas de crescimento, confirmar a identificação dos isolados pelo sequenciamento dos genes que codificam as subunidades maior e menor do ribossomo e região do espaçador interno transcrito. Também confirmamos o baixo potencial patogênico dos isolados, resistência deles ao estresse osmótico e houve a confirmação da produção de micosporinas em todos dos isolados investigados. Portanto, os isolados testados no trabalho apresentam potencial biotecnológico para a produção de um protetor solar sintético natural seguro para os humanos e para o meio ambiente.

Ultraviolet radiation causes several harmful effects to living organisms, especially in the human epidermis, where injuries can culminate in skin cancer. The existing alternatives to avoid or delay these impacts on the skin are artificial synthetic sunscreens, which are toxic, as they have carcinogenic and neurotoxic potential in humans. Furthermore, they are cytotoxic and accumulate in aquatic ecosystem organisms. Biomolecules produced by algae, cyanobacteria and fungi, known as mycosporins and mycosporine-like amino acids, are capable of converting UV radiation into heat, therefore, they can compose an alternative sunscreen with low or no toxicity. The Laboratory of Microbial Interactions at the Federal University of São Paulo has been dedicated to collecting yeasts that have the ability to carry out the biosynthesis of mycosporins. Currently, 4 mycosporin-producing isolates have been gathered. Thus, the aim of this work was to phenotypically characterize these isolates and test their ability to produce mycosporins. Optical microscopy, serial dilution, PCR, Sanger sequencing and Ultra High-Performance Liquid Chromatography – High Resolution Mass Spectrometry techniques were used. It was possible to carry out a phenotypic analysis of the micromorphology, test the best growth temperatures, confirm the identification of the isolates by sequencing the genes that encode the large and small subunits of the ribosome and the region of the internal transcribed spacer. We also confirmed the low pathogenic potential of the isolates, their resistance to osmotic stress and there was confirmation of the production of mycosporins in all of the investigated isolates. Therefore, the isolates tested in the work have biotechnological potential for the production of a natural synthetic sunscreen that is safe for humans and the environment.