Avaliação da atividade antibiofilme de metabólitos produzidos por bactérias antárticas e associadas à plantas carnívoras sobre Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa

Abstract

Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus são bactérias patogênicas envolvidas em infecções humanas graves, com capacidade de formar biofilmes. A ausência de drogas com capacidade para inibir a formação desses biofilmes representa um problema de saúde global. Microrganismos de diferentes ambientes são conhecidos pela produção de compostos biologicamente ativos com capacidade de tratar infecções relacionadas ao biofilme. Nesse contexto, esse estudo teve como objetivo a busca de metabólitos secundários de bactérias do ambiente antártico e de epífitas de plantas carnívoras do gênero Drosera, que possuam atividade contra a formação de biofilme de P. aeruginosa ATCC 27853 e S. aureus ATCC 6538. O rastreamento de atividade antibiofilme foi realizado de uma bacterioteca contendo 76 isolados do ambiente antártico e 104 microrganismos epífitos provenientes do gênero Drosera. Entre as 180 cepas isoladas, sete do ambiente antártico e cinco associadas à plantas carnívoras foram cultivadas. Os sobrenadantes resultantes foram extraídos por extração líquido/líquido e as amostras mais ativas foram fracionadas por extração de fase sólida. A cepa antártica N52R1 foi identificada como Bacillus siamensis e mostrou atividade contra formação de biofilme de P. aeruginosa e S. aureus. Sugere-se que as moléculas surfactina e pumilacidina B, presentes nas frações, sejam as possíveis responsáveis pela bioatividade. Sobre os 5 sobrenadantes obtidos de bactérias epífitas, BCP-514 (Bacillus subtilis) e BCP-320 (Bacillus mobilis) se destacaram para atividade de antiformação de biofilme contra S. aureus. A análise do genoma de B. mobilis revelou a presença de moléculas envolvidas na síntese de compostos antimicrobianos, como fengicina, bacillibactina, petrobactina, martiapeptídeo A e paeninodina. Os testes de toxicidade em larvas de Galleria mellonella foram bem sucedidos para as frações mais ativas, nas concentrações de 100 e 200 mg/kg. Em conclusão, este trabalho evidencia que os metabólitos secundários, das cepas identificadas, apresentaram capacidade antibiofilme contra a formação de biofilme de P. aeruginosa e S. aureus. Esses dados contribuem para o aumento das possibilidades de desenvolvimento de novos agentes terapêuticos.

Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus are pathogenic bacteria involved in serious human infections, with the ability to form biofilms. The absence of drugs capable of inhibiting the formation of these biofilms represents a global health problem. Microorganisms from different environments are known to produce biologically active compounds capable of treating biofilm-related infections. In this context, this study aimed to search for secondary metabolites of bacteria from the Antarctic environment and epiphytes of carnivorous plants of the genus Drosera, which have activity against biofilm formation of P. aeruginosa ATCC 27853 and S. aureus ATCC 6538. Antibiofilm formation activity tracking was carried out in a bacteriotheque containing 76 isolates from the Antarctic environment and 104 epiphytic microorganisms from the genus Drosera. Among the 180 strains isolated, seven from the Antarctic environment and five associated with carnivorous plants were cultivated. The resulting supernatants were extracted by liquid/liquid extraction and the most active samples were fractionated by solid phase extraction. The Antarctic strain N52R1 was identified as Bacillus siamensis and showed activity against biofilm formation of P. aeruginosa and S. aureus. It is suggested that surfactin and pumilacidin B molecules, present in the fractions, are possibly responsible for the bioactivity. Of the 5 supernatants obtained from epiphytic bacteria, BCP-514 (Bacillus subtilis) and BCP-320 (Bacillus mobilis) stood out for antibiofilm formation activity against S. aureus. Analysis of the genome of B. mobilis revealed the presence of molecules involved in the synthesis of antimicrobial compounds, such as fengycin, bacillibactin, petrobactin, martiapeptide A and paeninodine. Toxicity tests on Galleria mellonella larvae were successful for the most active fractions, at concentrations of 100 and 200 mg/kg. In conclusion, this work shows that the secondary metabolites of the identified strains showed bioactivity capacity against the formation of biofilms of P. aeruginosa and S. aureus. These data contribute to increase the possibilities of developing new therapeutic agents.