Caracterização taxonômica e funcional de linhagens bacterianas isoladas a partir do uso do sobrenadante de Paenibacillus elgii como mecanismo de seleção

Abstract

Neste estudo, avaliou-se a prospecção de linhagens bacterianas com potencial para a produção de compostos antimicrobianos a partir do enriquecimento de meios de cultura com o sobrenadante de Paenibacillus elgii, que é abundante em peptídeos antimicrobianos e outras moléculas sinal. Amostras de solo foram inoculadas nesses meios a fim de selecionar apenas linhagens bacterianas resistentes àquele sobrenadante e, por isso, com potencial para a produção de compostos similares. A busca por estratégias direcionadas à obtenção de linhagens com potencial biotecnológico se fazem necessárias devido as limitações das técnicas clássicas de cultivo em prospectar novas espécies produtoras de antimicrobianos. Sabe-se também que o repertório de compostos bioativos estabelecidos para os microorganismos já conhecidos ainda não foram totalmente desvendados. Há ainda a preocupação com a resistência a antibióticos desenvolvida por algumas bactérias, fato que tem sido uma ameaça crescente ao tratamento eficaz de infecções causadas por esses micro-organismos. Por isso, há uma demanda para descoberta de novos antibacterianos que substituam aqueles que se tornaram ineficazes. O desenvolvimento de antimicrobianos exige uma série de etapas, onde a primeira é a descoberta e caracterização de produtores potenciais. As linhagens bacterianas obtidas através desse protocolo foram avaliadas quanto a sua atividade antibacteriana contra Escherichia coli, Bacillus subtilis e Pseudomonas aeruginosa e foram previamente identificadas por sequenciamento do tipo Sanger do gene marcador molecular rRNA 16S. Todas as linhagens apresentaram atividade antibacteriana para B.subitilis e E. coli e apenas duas delas para P. aeruginosa. A análise do gene rRNA 16S mostrou que as linhagens selecionadas pertencem a gêneros já conhecidos por seu potencial biotecnológico, são eles: Paenibacillus, Pseudomonas, Enterobacter, Kitasatospora, Sphingomonas, Xanthobacter, Burkholderia e Methylobacterium. As linhagens bacterianas isoladas e com atividade antibacteriana contra P. aeruginosa foram denominadas linhagem K002 e linhagem K003 e tiveram seus genótipos e fenótipos caracterizados. Seus genomas foram sequenciados nas plataformas Illumina e Oxford Nanopore Technologies. A classificação taxonômica baseada em genomas mostrou que a espécie mais próxima da linhagem K002 é Kitasatospora xanthocidica (dDDH 32,8- 37,8% e ANI 86,86%) indicando que pode se tratar de uma nova espécie. A linhagem K003 foi confirmada como uma Methylobacterium radiotolerans (dDDH 90,3-94% e ANI 97,51%). A anotação funcional dos genomas indicou a presença de sessenta clusters gênicos biossintéticos relacionados ao metabolismo secundário para a linhagem K002 e dez para a linhagem K003. A maioria deles pode ser relacionada com o potencial antimicrobiano das linhagens. A presença de determinados clusters gênicos biossintéticos em comum com P.elgii pode indicar a produção de compostos semelhantes entre ele e as linhagens K002 e K003 selecionadas a partir de seu sobrenandante. A metodologia descrita neste trabalho permitiu o isolamento de linhagens de gêneros distintos de bactérias. Os resultados mostram que as linhagens K002 e K003 abrigam vários genes responsáveis pela produção biossintética de metabólitos secundários confirmando seu potencial como uma valiosa fonte de compostos bioativos. Assim, este estudo mostrou a eficiência do uso do sobrenadante de P. elgii em selecionar micro-organismos com potencial para aplicação biotecnológica. Além disso, o fato da linhagem K002 se tratar de uma espécie ainda não descrita pode indicar que a metodologia favorece o isolamento de novas espécies bacterianas.