Prospecção e caracterização biológica de Bacillus em cama de aviário: potencial biotecnológico para aplicações em saúde única

Abstract

A resistência aos antimicrobianos representa uma grave ameaça à saúde global, sendo necessário a descoberta de fontes alternativas de compostos antimicrobianos. O presente estudo teve como objetivo prospectar e caracterizar bactérias do gênero Bacillus provenientes de cama de aviário, avaliando seu potencial biotecnológico para aplicações no contexto da Saúde Única. Foram analisadas dez amostras, das quais se isolaram 94 cepas bacterianas por meio de estratégias baseadas em cultura em meios sólidos (TSA, TSA alcalino e Gly-IM). A identificação das espécies foi realizada por espectrometria de massas (MALDI-TOF) e sequenciamento do gene 16S, revelando a predominância de Bacillus subtilis e Bacillus licheniformis. Os isolados foram fenotipicamente caracterizados quanto à atividade antagônica contra patógenos de interesse clínico e veterinário, tolerância a gradientes de pH e salinidade, perfil hemolítico e presença do gene aiiA da lactonase. Adicionalmente, três cepas selecionadas foram submetidas ao sequenciamento genômico total e à análise bioinformática para predição de clusters de genes biossintéticos (BGCs). Os resultados demonstraram atividade antagonista significativa, principalmente contra Staphylococcus aureus (incluindo MRSA) e sorovares de Salmonella. A maioria dos isolados exibiu elevada tolerância a pH alcalino (até 12) e altas concentrações de NaCl (até 15%), atributos compatíveis com o ambiente de origem. Dois isolados apresentaram o gene aiiA. A análise genômica confirmou a presença de diversos BGCs associados à síntese de metabólitos secundários conhecidos, como surfactina, fengicina, bacilaeno e mersacidina, corroborando o potencial antimicrobiano observado. Conclui-se que a cama de aviário constitui um nicho relevante para a prospecção de cepas de Bacillus com notável robustez ambiental e capacidade de produzir compostos bioativos, destacando seu potencial como agentes de biocontrole ou fontes de novos antimicrobianos, alinhando-se assim aos princípios da Saúde Única.

Abstract: Antimicrobial resistance represents a serious threat to global health, necessitating the discovery of alternative sources of antimicrobial compounds. The present study aimed to prospect and characterize bacteria of the genus Bacillus from poultry litter, evaluating their biotechnological potential for applications in the context of One Health. Ten samples were analyzed, from which 94 bacterial strains were isolated using culture-based strategies on solid media (TSA, alkaline TSA, and Gly-IM). Species identification was performed by mass spectrometry (MALDI-TOF) and 16S gene sequencing, revealing a predominance of Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis. The isolates were phenotypically characterized for antagonistic activity against clinical and veterinary pathogens, tolerance to pH and salinity gradients, hemolytic profile, and presence of the lactonase aiiA gene. Additionally, three selected strains were subjected to whole-genome sequencing and bioinformatic analysis for the prediction of biosynthetic gene clusters (BGCs). The results demonstrated significant antagonistic activity, primarily against Staphylococcus aureus (including MRSA) and Salmonella serovars. Most isolates exhibited high tolerance to alkaline pH (up to 12) and high NaCl concentrations (up to 15%), attributes compatible with the source environment. Two isolates carried the aiiA gene. Genomic analysis confirmed the presence of various BGCs associated with the synthesis of known secondary metabolites, such as surfactina, fengicina, bacilaeno, and mersacidina, corroborating the observed antimicrobial potential. In conclusion, poultry litter constitutes a relevant niche for prospecting Bacillus strains with notable environmental robustness and the capacity to produce bioactive compounds, highlighting their potential as biocontrol agents or sources of new antimicrobials, thereby aligning with One Health principles.