Estudo metabolômico da cocultura líquida de Saccharomyces cerevisiae e Aspergillus niger

Abstract

Fungos são uma das principais fontes de moléculas bioativas já estudadas. Apesar disso, a grande taxa de redescoberta de moléculas tem desencorajado o estudo de produtos naturais fúngicos. A cocultura é uma metodologia baseada na ecologia química e nas interações entre seres que visa causar uma mudança no perfil metabólico dos organismos envolvidos visando a produção de novos compostos. O fungo Aspergillus niger possui uma grande capacidade de produção de metabólitos secundários e já é utilizado na indústria para tal. O Saccharomyces cerevisiae é uma levedura amplamente utilizada na indústria e facilmente disponível. A metabolômica por LC-MS tem se mostrado como uma boa ferramenta de estudo de produtos naturais devido à agilidade e capacidade de analisar uma grande gama de moléculas. O uso de técnicas computacionais para desreplicação de cromatogramas acelera a identificação de moléculas em extratos e está se tornando cada vez mais confiável. Uma cepa ambiental do fungo A. niger foi identificada através de micromorfologia e técnicas moleculares. Verificou-se, através de técnicas de LC-MS e metabolômica auxiliada por software a mudança no perfil metabólico do A. niger em cocultura. A utilização de técnicas computacionais permitiu a desreplicação rápida dos extratos e identificação de mais de cem compostos presentes no extrato entre eles dipeptídeos, dicetopiperazinas, derivados de ácido itacônico, bis-?-naftopironas, ?-naftopironas, bicumarinas, alcaloides, piridonas, piranonigrinas, ciclopeptídeos, esteróides, pigmentos, ácidos graxos hidroxilados, esfingolipídeos e micotoxinas. A análise por rede molecular correlacionou a mudança no perfil com as moléculas identificadas. Assim, a através da utilização de técnicas de metabolômica por UPLC-MS auxiliada por softwares, concluiu-se que a cocultura entre A. niger e S. cerevisiae causou grande mudança no perfil de produção de compostos, principalmente de piridonas, nitrogenados diversos, ?-naftopironas e ácidos graxos hidroxilados.

Abstract: Fungi are one of the main studied sources of bioactive molecules. Despite this, the high rate of rediscovery of molecules has discouraged the study of fungal natural products. Coculture is a methodology based on chemical ecology and chemical interactions between beings that aims to cause a change in the metabolic profile of the organisms involved, aiming at the production of new compounds. The fungus Aspergillus niger has a large capacity to produce secondary metabolites and is already used in industry for this purpose. Saccharomyces cerevisiae is a yeast widely used in industry and is easily available. Metabolomics by LC-MS has proven to be a good tool for the study of natural products due to its agility and ability to analyze a wide range of molecules. The use of computational techniques for dereplication of chromatograms accelerates the identification of molecules in extracts and is becoming more and more reliable. An environment strain of A. niger strain was identified through micromorphology and by molecular techniques. It was verified, through LC-MS techniques and metabolomics aided by software, the change in the metabolic profile of A. niger in coculture. The use of computational techniques allowed the rapid dereplication of the extracts and the identification of more than one hundred compounds in the extract, including dipeptides, diketopiperazines, itaconic acid derivatives, bis-?-naphthopyrones, ?-naphthopyrones, bicoumarins, alkaloids, pyridones, pyranonigrines, cyclopeptides, steroids, pigments, hydroxylated fatty acids, sphingolipids and mycotoxins. Molecular network analysis correlated the change in profile with the identified molecules. Thus, through the use of UPLC-MS metabolomics techniques aided by software, it was concluded that the coculture between A. niger and S. cerevisiae caused a great change in the production profile of compounds, mainly pyridones, various nitrogenous compounds, ?-naphthopyrones and hydroxylated fatty acids.