Metabólitos produzidos por bactérias marinhas com atividade antiformação de biofilme patogênico

Abstract

Biofilmes são comunidades de células microbianas recobertas por uma matriz de substâncias extracelulares (EPS), encontradas aderidas às superfícies, como dispositivos médicos. Essas estruturas são responsáveis por causar diversas doenças infecciosas humanas. A terapia antivirulência tem sido estudada como uma alternativa para combater infecções resistentes, já que visa inibir fatores de virulência ao invés de matar microrganismos, diminuindo a pressão seletiva. Nesse contexto, moléculas marinhas tem se destacado por sua bioatividade. Portanto, esse estudo teve como objetivo identificar novos metabólitos produzidos por microrganismos marinhos com atividade contra o biofilme de bactérias patogênicas. Inicialmente, um rastreamento com oito bactérias isoladas de esponjas marinhas -coletadas da costa brasileira- foi realizado e atividades antibióticas ou antibiofilme de seis bactérias (202, 208, 256, 266, BMPV40 e BMPV Mel) foram encontradas contra espécies de Staphylococcus spp. ou Pseudomonas aeruginosa. Moléculas menores do que 30 kDa produzidas pelo isolado 208 (Priestia sp.) inibiram o biofilme de S. aureus sem interferir no seu crescimento, reduzindo até 92% do biofilme após precipitação de proteínas. A origem proteica dos compostos ativos foi confirmada por testes de inativação por calor e tripsina, seguido por etapas de microscopia, cromatografia e espectrometria de massas. As proteínas parcialmente purificadas (PPP) exibiram ação antibiofilme com concentração mínima de 4 μg/mL e a atividade foi confirmada visualmente por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). PPP não apresentou toxicidade contra Galleria mellonella e eritrócitos humanos. Além disso, uma das frações cromatográficas (n0 24) mostrou-se ativa, sendo identificada uma metalopeptidase com propriedades proteolíticas dependentes de zinco na sua composição. Portanto, a presente tese evidenciou o potencial biotecnológico de bactérias associadas às esponjas marinhas, destacando as atividades antibiótica e antibiofilme de seus metabólitos.

Biofilms are communities of microbial cells enclosed in a self-produced matrix of exopolymeric substances (EPS) attached to biotic or abiotic surfaces, such as medical device. Biofilms are responsible for causing a variety of infection diseases in humans. In this view, antivirulence therapy has been evaluated as an alternative to combat resistant infections, since it aims to inhibit virulence factors instead of killing the microorganisms (main responsible for bacteria resistance acquirement). In this context, marine molecules from microorganisms have been highlighted by its biological activities. Thus, this study aimed to identify new bioactive metabolites from marine microorganisms with antibiofilm activity against pathogenic bacteria. First, a screening with eight marine bacteria isolated from marine sponges collected in Brazilian coast was performed and antibiotic or antibiofilm activities from six bacteria were found against Staphylococcus spp. or Pseudomonas aeruginosa. Molecules smaller than 30 kDa secreted by 208 strain (Priestia sp.) inhibited biofilm without interfere in S. aureus growth, reducing 92% of biofilm mass after protein concentration. The proteinaceous origin of active compound was confirmed by heat shock assay and trypsin inactivation, followed by microscopy techniques, chromatography and mass spectrometry assays. Partial-purified proteins (PPP) showed antibiofilm activity with 4 μg/mL of minimum concentration and its effect was visualized by optical microscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM). PPP was not toxic to Galleria mellonella and human erythrocytes. Furthermore, the fraction n0 24 from anion-exchange chromatography showed bioactivity, in which it was indicated to be constituted by a metallopeptidase with zinc-dependent proteolytic characteristics. Therefore, this thesis showed the biotechnological potential of marine sponge-associated bacteria metabolites, highlighting its antibiotic and antibiofilm activities.