Otimização do processo fermentativo para produção do antibiótico nigericina por Streptomyces

• Main Author: Silva, André Luiz Scridelli
• Other Authors: Moraes, Luiz Alberto Beraldo de
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2014
• Subjects: Antibiotic; Antibiótico; LC-MS; Nigericin; Nigericina
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-05082014-140438/

Metabólitos secundários produzidos por Streptomyces com atividade antibiótica apresentam relevante importância biotecnológica para as indústrias farmacêuticas e agroquímicas. Dentre estes metabólitos, podemos destacar a nigericina, um antibiótico poliéter usado como aditivo em ração animal atuando como promotor de crescimento e no tratamento de algumas doenças, como a malária, em carcinoma nasofaríngeo, a vaccínia, entre outras. Neste trabalho foram avaliadas duas cepas de actinobactérias potenciais produtoras de nigericina, a EUCAL 26 e a EUCAL 74. As duas actinobatérias foram fermentadas em cinco meios de cultivo diferentes (BD, Czapek, ISP2, M29 e TSB). A cepa EUCAL 26 foi a mais promissora na produção de nigericina em meio Czapeck. A partir da EUCAL 26, foi feito um estudo da máxima produção de nigericina em meio Czapek variando o pH do meio, temperatura de fermentação, e período de fermentação. As melhores condições encontradas foram em pH 7,0 a 25 °C por 27 dias. Foi realizado também um estudo de otimização de aumento de escala de fermentação, de um volume de meio Czapeck de 50 mL, para um volume de 4 L. Também foram avaliados dois resíduos agroindustriais (Farmal e Melaço de Soja) para a produção de nigericina. O meio de Melaço de Soja aumento a produção em aproximadamente 300x quando comparado com o meio Czapeck padrão. Os efeitos dos nutrientes do meio Czapeck também foram avaliados. A retida do K2HPO4 do meio produziu um aumento de 50x na produção de nigericina, quando comparado com o meio Czapeck controle. Também foi avaliado o efeito da adição de -butirolactonas sintéticas, moléculas de sinalização hormonal, para a produção de nigericina. Das 15 -butirolactonas testadas, a DP21A foi a mais eficiente, pois além de aumentar a produção de nigericina em 23x, também diminui o período máximo de sua produção. Todas as analises realizadas neste trabalho para o monitoramento da produção de nigericina, foram feitas empregando a espectrometria de massas sequencial acoplada à cromatografia liquida de ultra eficiência. === Secondary metabolites produced by Streptomyces with antibiotic activity have significant biotechnological importance for the pharmaceutical and agrochemical industries. Among them, nigericin stands out as an antibiotic polyether used as growth promoter in animal feed and for treatment of some diseases such as malaria, nasopharyngeal carcinoma, and vaccinia. In this study, two actinobacteria strains considered potential producers of nigericin named EUCAL 26 and 74 were tested. The two actinobacteria were fermented in five different culture media (BD, Czapek, ISP2, M29 and TSB). EUCAL 26 strain was the most promising in producing nigericin in amid Czapeck media. For EUCAL 26, a study of maximum production of nigericin in Czapek medium at varying the pH, fermentation temperature and fermentation period have been performed. As a result, the best conditions were pH 7.0, at 25 °C for 27 days. In addition, an optimization study for scale-up fermentation have been done, where a volume of 50 mL Czapeck medium have been expanded to 4 L, in order to obtain the highest production of nigericin. Two agroindustrial residues (FARMAL and Honey Soy) have also been evaluated for nigericin production. The honey soy medium increased nigericin production in the rate of 300 when compared with standard Czapeck medium. The effects of nutrients from Czapeck medium have also been evaluated. Removal of K2HPO4 from culture medium resulted in an increase of 50 times when compared with the control Czapeck medium. The effect of adding synthetics -butyrolactones (hormone signaling molecules) for the production of nigericin have also been evaluated. From 15 tested -butyrolactones, DP21A was the most efficient. In addition to increase nigericin yield in 23x it also reduced the period for its maximum production. All analyzes performed in this study to monitor the nigericin production were performed using tandem mass spectrometry coupled to ultra high performance liquid chromatography.