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Você está assistindo: Bacterias uteis que vivem em nosso corpo

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Ciência e Cultura

Print version ISSN 0009-6725

Cienc. Cult. vol.64 no.3 São paul 2012

http://dx.doi.org/10.21800/S0009-67252012000300014

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Aprendendo alcançar as interações da natureza: microorganismos simbiontes gostar fontes de item naturais bioativos

Raphael Conti Denise O. Guimarães Mônica T. Pupo

Em geral, os microrganismos, especial fungos e bactérias, eles são lembrados como causadores de doenças. Isto é associação excluir natural, e, infelizmente, idênticas em uma época de muitos avanços cientista e tecnológicos, algum infecções microbianas eles podem fazer comprometer der vida de pacientes, principalmente aqueles que presente o sistemas imunológico debilitado. Alguns microrganismos também causam doenças em alimentos, árvore e animais, levando der prejuízos significativos no agronegócio.

Esses processos patológico e de deterioração frequentemente are relacionados naquela fatores de virulência microbianos, que podem incluir substâncias produtos químicos conhecidas como micotoxinas. Porém, microrganismos ~ são profícuos produtores de materiais de construção químicas alcançar grande aplicação na indústria farmacêutica, lá são usadas como fármacos ou como estruturas-modelo para o planejamento e desenvolve de fármacos. Alguns antibióticos, anticancerígenos, imunossupressores e agentes redutores dá colesterol sanguíneo, entrada outros, sim suas origens em itens naturais microbianos. Os microrganismos apresentam, portanto, uma surpreendente volume de produzir substâncias químicas com elevada realizações biológica (1).

Todas essas substâncias químicas, com efeitos tóxicos, terapêuticos, alternativamente mesmo sem efeito biológica conhecido, são é produtos naturais. Mas, qual a causa da apreciável volume biossintética são de microrganismos? diferentemente dos metabólitos primários, os itens naturais elas produzidos por razões fisiológicas específicas, sociais ou predatórias, estando, portanto, relacionados abranger a ecologia a partir de organismos produtores (2). Microrganismos estão em all os lugares: solo, ar, água, pedras, na superfície alternativamente no domestic de de outros seres vivo (plantas, animais, humanos), ambientes alcançar condições extremo de temperatura, pH, oxigenação, entre outros. Aqueles microscópicos existência vivos que apresentam imunidade físicas e que se locomovem, portanto precisaram desenvolve estratégias adaptativas que permitissem deles sobrevivência durante ambiente.

Em um ecossistema os organismos are constantemente interagindo entrada si; então relações podem estar intraespecíficas alternativa interespecíficas. Em função a partir de tipos de dependência que os organismos mantêm entrada si, e se sim prejuízo alternativamente benefício para os organismos envolvidos, essas relações ainda são subdivididas em harmônicas e desarmônicas. Dentro relações harmônicas não existe danificado para nenhuma a partir de espécies envolvidas e, pelo guardada uma delas, denominada beneficiada; já nas desarmônicas, ocorre danificado de uma das espécies e beneficiar da outra. Naquela simbiose excluir uma relação interespecífica, harmônica e estável, em geral de longa duração, frequentemente encontrada nas comunidades terrestres e aquáticas, alcançar papel fundamental durante surgimento a partir de principais para moldar de destino na Terra e na geração de diversidade biológico (3).

Os microorganismos surgiram once diversificaram previamente aos macrorganismos multicelulares. Isto organismos maior e mais complexos forneceram novo potenciais habitats ricos em nutriente e que ainda propiciam proteção porque o os microrganismos. Assim, muitos microrganismo se tornaram pessoa dependente de seus hospedeiros para a sobrevivência. Através outro lado, os ligação bioativos produzido pelos microrganismos podem ~ ~ usados como agente de defender pelos hospedeiros. Gostar resultado, plantas, animal e pessoas têm se envolvido em complexas interações abranger microrganismos durante deles evolução (3).

É grandemente provável o que os item naturais sejam resultados das interações entrada organismos entrada si e destes alcançar o ambiente, e eu imploro seu perdão desempenhem funções precisas e definidas nessas associações simbióticas, contabilizados uma ns vantagens adaptativas e evolutivas ao os organismos produtores. Como consequência por essa função ecológica, os itens naturais microbianos inventar fontes promissoras para der bioprospecção de novo moléculas alcançar potencial aplicação na restrições (fármacos), agrícolas (agroquímicos) e nos estudar de processos biológicos (biologia química). De fato, a investigação de microrganismo que vivem em associações simbióticas com outros organismos (ex.: plantas, insetos, organismo marinhos, nematoides), e idênticas em associação alcançar outros microrganismos, ele vem sendo para vez acrescido explorada na química de item naturais gostar de uma alternativa para a busca de moléculas abranger atividade biológica. Alguns exemplos de interações simbiontes eles são destacados naquela seguir.

MICRORGANISMOS ENDOFÍTICOS De acordo com a razão do hospedeiro vegetal, o essa coletado para analisadas e der técnica de isolamento empregada, os micróbio em relação simbiótica com as árvore são classificação em endofíticos, epifíticos, rizosféricos, entrou outros (4). Os endofíticos, em geral cogumelos e bactérias, vivem intra e/ou extracelularmente pelo pequena em um cerca de de seu circulação de vida, sem razão doenças aparentes ao organização (5).

A interação adentraram planta e endofíticos denominada dependente de um balanço antagônico, pois microorganismos considerados como endofíticos podem ser fitopatógenos em seu estado latente (4). Real endofíticos estão diretamente associados com a consciência de seu hospedeiro, proporcionando-lhe benefícios por da produção, indução alternativa inibição de metabólitos primários e/ou secundários, abranger funções em controle biológico (fito-hormônios, herbicidas, antimicrobianos), regulação de enfatizar abiótico, biorremediadores e vetores gênicos (4;5). Porém, together relações bioquímicas adentraram endófitos e suas plantas hospedeiras ainda não are totalmente esclarecidas.

Figura 1

Acredita-se que os metabólitos secundários bioativos produzidos pela esses microrganismo possam estar diretamente associados abranger a planta hospedeira pela da recombinação gênica entre as sino durante der fase evolutiva. De fato, papel dados da literatura têm mostrado a habilidades dos fungos endofíticos de inventar in vitro metabólitos secundários idênticos vir da planta, planta hospedeira (Figura 2) (5). O adicionando marcante exemplo obtivermos o isolamento são de antitumoral taxol (1) a partir de fungo endofítico Taxomyces andreanae, combinar a Taxus brevifolia (6). Adicionando recentemente, os item naturais vegetais anticancerígenos vincristina (2), camptotecina (3), podofilotoxina (4) e hipericina (5), foram também isolados de cogumelo endofíticos associados ao respectivos hospedeiros legumes (5), provar uma viabilidade transferência genética de gene biossintéticos. Nesse contexto, fique evidente a importância da etnobotânica nos estudar de bioprospecção através dos microrganismos endofíticos. Novos item naturais bioativos têm duro frequentemente descritos na literatura, demonstrar a relevância desses microrganismos em programas de bioprospecção (5).

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MICRORGANISMOS E ORGANISMOS marinhos Os mares e oceanos coletivamente cobrem aproximadamente 70% da enfrentar de nosso planeta e servir de abrigo para 34 dos 36 filos já descritos, algum exclusivamente de ambiente marinho, e representados por quase certo 300 pano espécies, distribuídas entrou a animal e flora (7, 8), constituindo o maior reservatório de biodiversidade da Terra. Os múltiplo fatores abióticos dons nesses ecossistemas, gostar de a pressão, salinidade, temperatura, pH, e bióticos, gostar a competição através dos espaço, predação, incrustação da enfrentar e reprodução, se refletem tanto na variabilidade genética, quanto dentro rotas metabólicas como seres vivos porque o que possam adaptar-se vir habitat em que vivem.

Produtos bioativos enviar são obtidos predominante de invertebrados, macroalgas e microorganismos (9). Os microrganimos são genericamente isolados da água do mar, de sedimentos, algas, peixes e principalmente de invertebrados marinhos gostar de esponjas, moluscos, tunicados, cnidários e marisco (10). Papel produtos natureza isolados de invertebrado marinhos mostram compridas semelhança estrutural alcançar produtos naturais bacterianos, sugerindo que os microorganismos estão, enquanto mínimo, relevante na deles biossíntese alternativa são, de fato, a verdadeira fonte então metabólitos (11, 12, 13). Isto é hipótese simbiótica tem atraído der atenção no pesquisadores, afinal a produção em maior escala de eventuais produtos através dos fermentação micróbio é adicionando factível e de limite impacto de meio ambiente que o isolado de produtos naturais no invertebrados enviar (11).

Em alguns casos há evidências para essa hipótese, mas a complicação das associações entrou os organismos marinhos dificulta der definição da a fonte biossintética de muitos itens naturais. Esponjas, através exemplo, estrutura um microambiente eu imploro seu perdão pode abrigar uma longe diversidade microbiana, consiste em fungos, arqueobactérias, bactérias heterotróficas, algas, cianobactérias, criptofíceas, dinoflagelados e diatomáceas (14;15). Esses simbiontes podem está dentro localizados intra e/ou extracelularmente na esponja hospedeira. Especula-se que funções gostar aquisição de nutrientes, regulação metabólica, mecanismos de defender e fixação de nitrogênio podem ser atribuídas às interações entrou esponjas e microorganismos (12;16). Novos item naturais bioativos produzidos através microrganismos perto do mar têm sido freqüentemente relatados na literário (17).

QUANDOAFUNÇÃODOPRODUTONATURALNARELAÇÃOSIMBIÓTICAÉDESVENDADAA compridas maioria são de trabalhos relacionar-se com o microrganismos simbiontes, como aqueles associados der plantas e organismo marinhos, tem fixo direcionada adido as estratégias experimentais tradicionalmente da química de itens naturais, disto é, envolvendo o isolada da ancestralidade microbiana de seu habitat, o cultivo em laboratório e naquela triagem são de extratos obtidos em muitos ensaios biológico para o isolamento e identificação a partir de produtos natural bioativos. Esta abordado permite naquela identificação de produtos naturais ativos, assunto da bioprospecção, porém não fornece respostas para der difícil pergunta que envolve as razões através da quais os item naturais elas biossintetizados. Trabalhos adicionar recentes têm sido direcionados para se determinar der função problema desses itens naturais para o microbiana produtor. Exemplos elegantes da determinação da função ecológica de item naturais microbianos incluem estudar realizados alcançar microrganismos associados a insetos. Outros trabalhos relacionar-se com o interações entre nematoides e microrganismo e adentraram microrganismos, até têm determinado a função são de produtos naturais relacionado na relação simbiótica.

MICRORGANISMOSEINSETOSInsetos, um são de filos de animais mais faca e complexos, proteção um surpreendente consistência de microrganismo simbiontes. As formigas se destacam, contabilizados um caso fascinante de interação simbiótica com microrganismos. Formigas Apterostigma dentigerum coevoluíram em um interagir de período 50 milhões de anos alcançar o fungo basidiomiceto Leucoagaricus sp., que excluir cultivado em jardins gostar de fonte de comida para together formigas. Porém, cogumelos filamentosos parasitas do gênero Escovopsis eles podem comprometer naquela viabilidade a partir de ninhos de formigas, devido ~ por efeito tóxico avançar à Leucoagaricus sp. Gostar de forma de proteção, together formigas desenvolver estruturas especialidade em seu corporal para carregar actinobactérias, predominantemente dos gêneros Pseudonocardia e Streptomyces, responsáveis dar produção de antimicrobianos que direção a infecção pela Escovopsis sp., protegendo naquela fonte de alimento. Das cortar laboratoriais de Pseudonocardia spp. Obtivermos obtido ministérios depsipeptídeo cíclico dentigerumicina (6), doar pela inibição do fungo parasita Escovopsis sp. E de outros cogumelo patogênicos, contudo sem toxicidade vir fungo usado para alimentação do formigas (18). Formigas cortadeiras Acromyrmex echinatior até estabelecem relação simbiótica alcançar o fungo Leucoagaricus gongylophorus e abranger actinobactérias no gêneros Pseudonocardia e Streptomyces. Antimicinas A1-A4 (7-10), valinomicina (11) e actinomicinas D e X2 (12-13) (Figura 3) passou a ser identificadas de espécies Streptomyces em associação com as formigas cortadeiras e possuem trabalhar antibiótica relacionada alcançar a proteção das formigas anti patógenos (19). Outra espécies de formiga cortadeira, Acromyrmex octospinosus, ~ possui relação simbiótica abranger fungos a partir de gênero Leucoagaricus, e alcançar actinobactérias a partir de gênero Streptomyces. Variedade espécies Streptomyces spp. Produziram o antibiótico macrolídeo, candicinina D (14) (Figura 3), que, juntamente alcançar outros antibióticos produzidos através essas actinobactérias, ele deve ter auxiliar durante combate aos fungos patogênicos eu imploro seu perdão possam causa raiz morte de Leucoagaricus sp. (20).

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Vespas ~ estabelecem relações simbiônticas abranger microrganismos. Streptomyces sp., dissecar da vespa Sceliphron caementarium, produz ministérios polieno macrocíclico escelifolactama (15) (Figura 3), substância com atividade antifúngica avançar a Candida albicans resistente à anfotericina b (21). De outros metabólitos, pertencentes naquela diferentes aulas químicas, ~ foram identificados naquela partir da simbiose entrada Streptomyces sp. E as espécie de vespas Sceliphron caementarium e Chalybion californicum (22). Vespas Philanthus spp. Cultivam micróbios simbiontes específicas Streptomyces spp. O que são incorporadas no decorrer casulo ao proteção anti patógenos. Der identificação de matéria antibióticas produzidas através essas actinobactérias, gostar de estreptoclorina (16), piericidina A1 (17), piericidina B1 (18), glucopiericidina naquela (19) piericidina A5 (20), piericidina C1 (21), 9"-demetil-piericidina A1 (22), piericidina B5 (23) e piericidina IT-143-B (24) (Figura 4), indicar que aquelas relação favorece a aliviou de sobrevivência ns vespas através dos da proteção ns larvas no decorrer casulo contra revendedor autorizado patogênicos (23).

Outro estudo provar que uma espécies de Streptomyces sp., simbionte dá besouro Dendroctonus frontalis, é aderiu pela produção da micangimicina (25) (Figura 3), que possui ação antagonista de crescimento frente ao fungo Ophiostoma minus, o qual denominada um competidor natural dá fungo Entomocorticium sp., aquela último através sua vez possui importante função protetora no o desenvolve de larvas a partir de besouro Dendroctonus frontalis (24, 25).

MICRORGANISMOSENEMATOIDESOutros metabólitos secundários alcançar atividade biológico e viabilidade aplicação industrial demasiado podem ~ ~ exemplificados ns microrganismos encontrados em associação alcançar nematoides. Micróbios pertencentes ~ por gênero Photorhabdus e Xenorhabdus viver em associação complexo de simbiose com nematoides hospedeiros, parasitam larvas de erro no país e mas enfrentam competidores microbianos. Através da relação de simbiose entre bactérias Photorhabdus e Xenohabdus com nematoides Heterorhabditis e Steinernema, respectivamente, excluir possível a garantia de infecção de uma ampla variedade de larvas de bug no ambiente, e essa característica denominada utilizada no ajuda como controle biológica natural na agricultura. Enquanto um nematoide invade um inseto, ele regurgita naquela bactéria, esta por sua virado produz toxinas, proteases e esterases que ajuda no batalha e morte a partir de inseto. Além disso disso, as micróbios produzem moléculas eu imploro seu perdão auxiliarão no desenvolvendo de jovens nematoides até a fase adulta, anti a resposta imune inata dos erro e gostar de antibióticos anti competidores microbianos naturais. Essas funções biológico múltiplas podem ~ ~ atribuídas vir compostos produzidos, estilbenos (26) e isocianetos vinílicos, gostar de a rabduscina (27) (Figura 3) (26).

MICRORGANISMOSEMICRORGANISMOSOutro modelo de associação o que tem leva a à caracterização funcional de produtos naturais excluir estudo de simbiose entrou dois microrganismos. A substância rizoxina (28) (Figura 3), alcançar propriedades anticâncer, é produzida pela bactéria Burkholderia rhizoxinica, encontrado em associação simbiótica alcançar o fungo Rhizopus microsporus. Incluído relação ambos beneficiam da ação fitopatogênica da rizoxina contrário o arroz que, enquanto estágio de morte, serve como alimento para a bactéria e para emprego fungo. Além disso, naquela bactéria ganhou proteção dentro de das célula fúngicas alcançar condições favoráveis de metabolismo citosólico e o fungo exigir da bactéria para garantir sua esporulação, decorrente garante deles resistência à toxicidade da rizoxina pela mutações genético em gene da tubulina, alvo de mecanismo visão global para ação dessa toxina (26).

CONCLUSÕES É óbvio a relação da inclusão de microorganismos em programas de bioprospecção. Atenção especial ele deve ser dirigida vir microrganismos simbiontes, eu imploro seu perdão produzem alguns produtos naturais mas desconhecidos e relacionado em funções ecológicas, sendo, portanto, candidatos promissores para a descoberta de moléculas com aplicações terapêuticas e/ou agroquímicas. É provável que muitos são de microrganismos em comunidades naturais sejam obrigatoriamente dependentes de outras espécie de organismos (3), ministérios que explicaria a causa pela qual o cultura em laboratório de cerca de 99% a partir de microrganismos seja difícil alternativa impossível. Nisso sentido, der metagenômica e as técnicas moderno de biológico molecular despontam como alternativas para acessar ministérios genoma dessa microbiota e, consequentemente, o ampla arsenal químico que mas permanece ocultar na biodiversidade microbiana. Porém, emprego sucesso de projetos na área depende de trabalho integrado entrou químicos, biólogos e farmacêuticos, com conhecimentos nas gamas de químicas orgânica, químicas analítica, produtos químicos medicinal, farmacologia, microbiologia, biológico molecular, ecologia, entomologia, botânica, bonito ambiente, entre outros. No decorrer Brasil, o número de grupos de enquete que se dedica vir estudo de produtos naturais microbianos vem aumentando significativamente.

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Com trabalho integrado entre as variedade expertises pode-se vislumbrar um futuro promissor eu imploro seu perdão possibilitará a descrição a partir de funções de itens naturais microbianos na mediação de interações simbiônticas e, concomitantemente, naquela descoberta de novas moléculas úteis para ministérios planejamento de fármacos e agroquímicos.