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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78322
Tipo: | Tese |
Título : | Estudo do mecanismo de ação antifúngica de quitooligossacarídeos de quitosana e prospecção de outras aplicações biotecnológicas |
Título en inglés: | Study of the antifungal mechanisms of action of chitosan chitooligosaccharides and investigation of other biotechnological applications |
Autor : | Azevedo, Mayara Itala Geronimo de |
Tutor: | Grangeiro, Thalles Barbosa |
Palabras clave en portugués brasileño: | Espécies de Candida;Larvicida;Defesa de plantas |
Palabras clave en inglés: | Candida species;Plant defense;Insecticidal |
Áreas de Conocimiento - CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA |
Fecha de publicación : | 2024 |
Citación : | AZEVEDO, Mayara Itala Geronimo de. Estudo do mecanismo de ação antifúngica de quitooligossacarídeos de quitosana e prospecção de outras aplicações biotecnológicas. 2024. 107 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024. |
Resumen en portugués brasileño: | A quitosana é um polissacarídeo natural derivado da quitina que possui diversas aplicações biotecnológicas. Entretanto, a insolubilidade em valores neutros de pH e alta viscosidade são fatores que limitam a aplicabilidade desse polímero. Em contrapartida, os oligossacarídeos obtidos da hidrólise de quitosana, denominados de quitooligossacarídeos (QOS), não possuem as limitações físico-químicas da mesma e apresentam atividades biológicas que podem ter aplicações práticas, como ação antimicrobiana, inseticida, antitumoral, e anti-HIV, bem como elicitação de defesas de plantas. QOS podem ser produzidos por métodos físicos, químicos e enzimáticos, porém o método enzimático é mais eficiente na produção de moléculas com grau de polimerização bem definidos e não traz malefícios ao meio ambiente. O presente trabalho teve como objetivo explorar o potencial de QOS produzidos por via enzimática pela quitosanase CvCsn46 de Chromobacterium violaceum frente as seguintes atividades biológicas: ação antifúngica, proteção de frutos e ação inseticida. A investigação sobre a atividade antifúngica contra diferentes espécies de Candida (C. albicans, C. krusei, C. parapsilosis e C. tropicalis) mostrou que os QOS produzidos apresentaram atividade inibitória contra 8 das 10 estirpes utilizadas, com a MIC variando de 78 a 1.250 μg/mL e atividade letal contra 6 as 10 estirpes, com CLM variando de 156 a 625 μg/mL. Aprofundando as análises com duas espécies não- albicans (C. krusei ATCC 6258 e C. parapsilosis ATCC 22019), foi observado que o tempo de morte de C. krusei quando em contato com QOS na concentração letal (312 μg/mL) é de 4 horas e de C. parapsilosis (CLM = 312 μg/mL) é de apenas 2 horas. Resultados dos testes relacionados a formação e degradação de biofilme apontaram que apesar de QOS não apresentar efeito sobre a formação do biofilme das duas espécies testadas, essas moléculas foram capazes de degradar 41.5% do biofilme de C. krusei e 22.5% do biofilme de C. parapsilosis quando o dobro da MIC foi utilizado. Análises sobre o modo de ação dos QOS mostraram que essas moléculas afetam severamente a membrana celular dessas leveduras, além de estimular a produção de espécies reativas de oxigênio e provocar danos morfológicos, evidenciados por análises de citometria de fluxo, microscopia de fluorescência e microscopia eletrônica de varredura. Nas análises sobre a capacidade de QOS na proteção de frutos na fase de pós-colheita, foi utilizado o melão Cantaloupe minimamente processado. As frutas tratadas com QOS (1 g/L) foram capazes de manter a sua firmeza, pH e conteúdo de vitamina C quando comparadas com o controle, além de demonstrar melhor capacidade antioxidante total e enzimática antioxidante. No que concerne ao efeito inseticida, apesar de QOS não demonstrar atividade larvicida contra larvas de Aedes aegypti quando essas moléculas foram utilizadas sozinhas, QOS foi capaz de 9 potencializar a atividade larvicida das toxinas Bt. A ação conjunta da CL20 (11.01 ng/mL) das toxinas Bt com QOS em diferentes concentrações (de 500 a 32 μg/mL) causaram severos danos ao intestino médio das larvas tratadas. O presente trabalho demonstrou a atividade de quitooligossacarídeos produzidos pela quitosanase de C. violaceum contra fungos, na proteção de frutos pós-colheita e contra insetos, evidenciando o potencial de QOS em diversas áreas. |
Abstract: | Chitosan is a natural polysaccharide derived from chitin that has several biotechnological applications. However, insolubility at neutral pH values and high viscosity are factors that limit the applicability of this polymer. On the other hand, the oligosaccharides obtained from chitosan hydrolysis, called chitooligosaccharides (QOS), do not have the same physicochemical limitations and present biological activities that can have practical applications, such as antimicrobial, insecticidal, antitumor, and anti-HIV action. as well as elicitation of plant defenses. QOS can be produced by physical, chemical and enzymatic methods, however the enzymatic method is more efficient in producing molecules with a well-defined degree of polymerization and does not cause harm to the environment. The present work aimed to explore the potential of QOS produced enzymatically by chitosanase CvCsn46 from Chromobacterium violaceum against the following biological activities: antifungal action, fruit protection and insecticidal action. The investigation into the antifungal activity against different Candida species (C. albicans, C. krusei, C. parapsilosis and C. tropicalis) showed that the QOS produced presented inhibitory activity against 8 of the 10 strains used, with the MIC varying from 78 to 1,250 μg/mL and lethal activity against 6 to 10 strains, with CLM ranging from 156 to 625 μg/mL. Deepening the analyzes with two non-albicans species (C. krusei ATCC 6258 and C. parapsilosis ATCC 22019), it was observed that the death time of C. krusei when in contact with QOS at the lethal concentration (312 μg/mL) is 4 hours and for C. parapsilosis (CLM = 312 μg/mL) it is only 2 hours. Results of tests related to biofilm formation and degradation showed that although QOS had no effect on biofilm formation in the two species tested, these molecules were able to degrade 41.5% of the C. krusei biofilm and 22.5% of the C. parapsilosis biofilm when twice the MIC was used. Analysis of the mode of action of QOS showed that these molecules severely affect the cell membrane of these yeasts, in addition to stimulating the production of reactive oxygen species and causing morphological damage, evidenced by flow cytometry, fluorescence microscopy and electron microscopy analyses. scan. In the analyzes on the ability of QOS to protect fruits in the post-harvest phase, minimally processed Cantaloupe melon was used. Fruits treated with QOS (1 g/L) were able to maintain their firmness, pH and vitamin C content when compared to the control, in addition to demonstrating better total antioxidant and enzymatic antioxidant capacity. Regarding the insecticidal effect, although QOS did not demonstrate larvicidal activity against Aedes aegypti larvae when these molecules were used alone, QOS was able to enhance the larvicidal activity of Bt toxins. The joint action of LC20 (11.01 ng/mL) of Bt toxins with QOS in different 11 concentrations (from 500 to 32 μg/mL) caused severe damage to the midgut of treated larvae. The present work demonstrated the activity of chitooligosaccharides produced by C. violaceum chitosanase against fungi, in the protection of post-harvest fruits and against insects, highlighting the potential of QOS in several areas. |
URI : | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78322 |
ORCID del autor: | https://orcid.org/0000-0002-1894-6932 |
Lattes del autor: | http://lattes.cnpq.br/1352987913193616 |
ORCID del tutor: | https://orcid.org/0000-0001-8276-3092 |
Lattes del tutor: | http://lattes.cnpq.br/3114375474778667 |
Derechos de acceso: | Acesso Embargado |
Aparece en las colecciones: | DBBM - Teses defendidas na UFC |
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