Raphael Conti

Analysis of 16S rRNA and mxaF genes reveling insights into Methylobacterium niche-specific plant association

The genus Methylobacterium comprises pink-pigmented facultative methylotrophic (PPFM) bacteria, known to be an important plant-associated bacterial group. Species of this group, described as plant-nodulating, have the dual capacity of producing cytokinin and enzymes, such as pectinase and cellulase, involved in systemic resistance induction and nitrogen fixation under specific plant environmental conditions. The aim hereby was to evaluate the phylogenetic distribution of Methylobacterium spp. isolates from different host plants. Thus, a comparative analysis between sequences from structural (16S rRNA) and functional mxaF (which codifies for a subunit of the enzyme methanol dehydrogenase) ubiquitous genes, was undertaken. Notably, some Methylobacterium spp. isolates are generalists through colonizing more than one host plant, whereas others are exclusively found in certain specific plant-species. Congruency between phylogeny and specific host inhabitance was higher in the mxaF gene than in the 16S rRNA, a possible indication of function-based selection in this niche. Therefore, in a first stage, plant colonization by Methylobacterium spp. could represent generalist behavior, possibly related to microbial competition and adaptation to a plant environment. Otherwise, niche-specific colonization is apparently impelled by the host plant.

Antibacterial compound from the endophytic fungus Phomopsis longicolla isolated from the tropical red seaweed Bostrychia radicans

Abstract Endophytic fungi isolated from the red seaweed Bostrychia radicans were studied to identify their molecularly diverse and biologically active natural chemical products. According to 28S ribosomal DNA-based identification, the strain named C81 was 98% identical to Phomopsis longicolla. This strain was cultivated in solid rice medium and produced three major metabolites identified as 18-deoxycytochalasin H (1), mycophenolic acid (2), and dicerandrol C (3). The chemical structures of these compounds were elucidated by 1D and 2D nuclear magnetic resonance as well as by mass spectrometry. Dicerandrol C had significant antimicrobial activity against Staphylococcus aureus (ATCC 6538) and Staphylococcus saprophyticus (ATCC 15305), with minimum inhibitory concentrations of 1 and 2 μg ml-1(1.33 and 2.66 μm), respectively. These results show the presence of promising metabolites and indicate that these natural products should be considered in the development of new antibiotics.

Bioactive extracts and chemical constituents of two endophytic strains of Fusarium oxysporum

Ethyl acetate extracts of cultures grown in liquid Czapek and on solid rice media of the fungal endophyte Fusarium oxysporum SS46 isolated from the medicinal plant Smallanthus sonchifolius (Poepp.) H. Rob., Asteraceae, exhibited considerable cytotoxic activity when tested in vitro against human cancer cells. Chromatographic separation yielded anhydrofusarubin (1) and beauvericin (2) that were identified based on their 1H and 13C NMR data. Compounds 1 and 2 showed the strongest cytotoxic activity against different cancer cell lines. Compound 2 also showed promising activity against Leishmania braziliensis. Hexanic extract of F. oxysporum SS50 grown on solid rice media also afforded a mixture of compounds that displayed cytotoxic activity against different cancer cell lines. Chemical analysis of the mixture of compounds, investigated by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), showed that there was a predominance of methyl esters of fatty acids and alkanes.

Endophytic Actinobacteria from the Brazilian Medicinal Plant Lychnophora ericoides Mart. and the Biological Potential of Their Secondary Metabolites

Endophytic actinobacteria from the Brazilian medicinal plant Lychnophora ericoides were isolated for the first time, and the biological potential of their secondary metabolites was evaluated. A phylogenic analysis of isolated actinobacteria was accomplished with 16S rRNA gene sequencing, and the predominance of the genus Streptomyces was observed. All strains were cultured on solid rice medium, and ethanol extracts were evaluated with antimicrobial and cytotoxic assays against cancer cell lines. As a result, 92% of the extracts showed a high or moderate activity against at least one pathogenic microbial strain or cancer cell line. Based on the biological and chemical analyses of crude extracts, three endophytic strains were selected for further investigation of their chemical profiles. Sixteen compounds were isolated, and 3‐hydroxy‐4‐methoxybenzamide (9) and 2,3‐dihydro‐2,2‐dimethyl‐4(1H)‐quinazolinone (15) are reported as natural products for the first time in this study. The biological activity of the pure compounds was also assessed. Compound 15 displayed potent cytotoxic activity against all four tested cancer cell lines. Nocardamine (2) was only moderately active against two cancer cell lines but showed strong activity against Trypanosoma cruzi. Our results show that endophytic actinobacteria from L. ericoides are a promising source of bioactive compounds.

Mycoleptones A-C and Polyketides from the Endophyte Mycoleptodiscus indicus

Three new azaphilones with an unusual methylene bridge, named mycoleptones A, B, and C (2, 4, and 5), were isolated from cultures of Mycoleptodiscus indicus, a fungus associated with the South American medicinal plant Borreria verticillata. Additionally, four known polyketides, austdiol (1), eugenitin (3), 6-methoxyeugenin (6), and 9-hydroxyeugenin (7), were also isolated. The structural characterization of compounds was carried out by nuclear magnetic resonance spectroscopy, high-resolution mass spectrometry, electronic circular dichroism spectroscopy, time-dependent density functional theory calculations, and X-ray crystallography. Compounds 1-9 were weakly active when tested in antileishmanial and cytotoxicity assays.

Aprendendo com as interações da natureza: microrganismos simbiontes como fontes de produtos naturais bioativos

em geral, os microrganismos, especialmente fun‐ gos e bactérias, são lembrados como causadores de doenças. Esta associação é natural, e, infelizmente, mesmo em uma época de tantos avanços científicos e tecnológicos, algumas infecções microbianas podem comprometer a vida de pacientes, principalmente aqueles que apre‐ sentam o sistema imunológico debilitado. Diversos microrganismos também causam doenças em alimentos, plantas e animais, levando a prejuízos significativos no agronegócio. Esses processos patológicos e de deterioração frequentemente estão relacionados a fatores de virulência microbianos, que podem incluir substâncias químicas conhecidas como micotoxinas. Porém, microrganismos também são profícuos produtores de substâncias químicas com grande aplicação na indústria farmacêutica, pois são usadas como fármacos ou como estruturas‐modelo para o planeja‐ mento e desenvolvimento de fármacos. Diversos antibióticos, anti‐ cancerígenos, imunossupressores e agentes redutores do colesterol sanguíneo, entre outros, têm suas origens em produtos naturais mi‐ crobianos. Os microrganismos apresentam, portanto, uma surpre‐ endente capacidade de produzir substâncias químicas com elevada potência biológica (1). Todas essas substâncias químicas, com efeitos tóxicos, terapêu‐ ticos, ou mesmo sem efeito biológico conhecido, são denomina‐ das produtos naturais. Mas, qual a razão da apreciável capacidade biossintética dos microrganismos? Diferentemente dos metabó‐ litos primários, os produtos naturais são produzidos por razões fisiológicas específicas, sociais ou predatórias, estando, portanto, relacionados com a ecologia dos organismos produtores (2). Mi‐ crorganismos estão em todos os lugares: solo, ar, água, pedras, na superfície ou no interior de outros seres vivos (plantas, animais, humanos), ambientes com condições extremas de temperatura, pH, oxigenação, entre outros. Esses microscópicos seres vivos não apresentam defesas físicas e não se locomovem, portanto precisa‐ ram desenvolver estratégias adaptativas que permitissem sua so‐ brevivência no ambiente. Em um ecossistema os organismos estão constantemente inte‐ ragindo entre si; tais relações podem ser intraespecíficas ou interes‐ pecíficas. Em função dos tipos de dependência que os organismos mantêm entre si, e se há prejuízo ou benefício para os organismos envolvidos, essas relações ainda são subdivididas em harmônicas e desarmônicas. Nas relações harmônicas não existe prejuízo para ne‐ nhuma das espécies envolvidas e, pelo menos uma delas, é beneficia‐ da; já nas desarmônicas, ocorre prejuízo de uma das espécies e bene‐ fício da outra. A simbiose é uma relação interespecífica, harmônica e estável, em geral de longa duração, frequentemente encontrada nas comunidades terrestres e aquáticas, com papel fundamental no surgimento das principais formas de vida na Terra e na geração de diversidade biológica (3). Os microrganismos surgiram e se diversificaram previamente aos macrorganismos multicelulares. Estes organismos maiores e mais complexos forneceram novos potenciais habitats ricos em nu‐ trientes e que ainda propiciam proteção para os microrganismos. Assim, muitos microrganismos se tornaram dependentes de seus hospedeiros para a sobrevivência. Por outro lado, os compostos bio‐ ativos produzidos pelos microrganismos podem ser usados como agentes de defesa pelos hospedeiros. Como resultado, plantas, ani‐ mais e humanos têm se envolvido em complexas interações com microrganismos durante sua evolução (3). É muito provável que os produtos naturais sejam resultados das interações entre organismos entre si e destes com o ambiente, e que desempenhem funções precisas e definidas nessas associações sim‐ bióticas, representando uma das vantagens adaptativas e evolutivas para os organismos produtores. Como consequência dessa função ecológica, os produtos naturais microbianos constituem fontes pro‐ missoras para a bioprospecção de novas moléculas com potencial aplicação na medicina (fármacos), agricultura (agroquímicos) e nos estudos de processos biológicos (biologia química). De fato, a inves‐ tigação de microrganismos que vivem em associações simbióticas com outros organismos (ex.: plantas, insetos, organismos marinhos, nematoides), e mesmo em associação com outros microrganismos, vem sendo cada vez mais explorada na química de produtos natu‐ rais como uma alternativa para a busca de moléculas com atividade biológica. Alguns exemplos de interações simbiontes são destacados a seguir.

Genome Sequence of Streptomyces sp. Strain RTd22, an Endophyte of the Mexican Sunflower

ABSTRACT We report here the complete genome sequence of Streptomyces sp. strain RTd22, an endophytic actinobacterium that was isolated from the roots of the Mexican sunflower Tithonia diversifolia. The bacteriums 11.1-Mb linear chromosome is predicted to encode a large number of unknown natural products.

Structural and biosynthetic studies on eremophilenols related to the phytoalexin capsidiol, produced by Botrytis cinerea

A thorough study of the fermentation broth of three strains of Botrytis cinerea which were grown on a modified Czapek-Dox medium supplemented with 5 ppm copper sulphate, yielded five undescribed metabolites. These metabolites possessed a sesquiterpenoid (+)-4-epi-eremophil-9-ene carbon skeleton which was enantiomeric to that of the phytoalexin, capsidiol. The isolation of these metabolites when the fungus was stressed, suggests that they may be potential effectors used by B. cinerea to circumvent plant chemical defences against phytopathogenic fungi. The biosynthesis of these compounds has been studied using 2H and 13C labelled acetate.