Desenvolvimento de soluções biotecnológicas antiparasitárias voltadas ao controle Neoechinorhynchus buttnerae a partir de bactérias quitinolíticas oriundas de sedimentos dos rios amazônicos

dc.contributor.advisor1Silva, Gilvan Ferreira da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1000535673605322eng
dc.contributor.referee2Andrade, Edmar Vaz de
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4691893433367918eng
dc.contributor.referee3Sousa, Thiago Fernandes
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9919745458551767eng
dc.creatorCaldas, Luís Felype Garcia de Sousa
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3002431579621980eng
dc.date.issued2025-12-10
dc.description.abstractAquaculture is among the fastest-growing animal food production sectors globally, but its expansion is heavily constrained by the occurrence of parasitic diseases. In Brazil, the farming of tambaqui (Colossoma macropomum) is threatened by acanthocephalosis, caused by the intestinal parasite Neoechinorhynchus buttnerae. This disease currently lacks fully effective and environmentally safe therapies, making it one of the main sanitary obstacles to the sustainable expansion of national fish farming. To address this gap, the present study investigated the biotechnological potential of 37 chitinolytic bacterial strains isolated from Amazon basin sediments, integrating complementary approaches of in vitro phenotypic screening and in silico genomic mining. The results revealed that 18 isolates exhibited activity against the acanthocephalan N. buttnerae, with Streptomyces amazonensis strain MAD 27 standing out for its high efficiency, inducing 100% mortality in N. buttnerae within just 2 to 5 hours, a performance equivalent to the positive control (levamisole hydrochloride). Comparative analysis with extracts confirmed the presence of bioactive secondary metabolites, suggesting a multifaceted mechanism of action that may involve enzymatic activity and compound release. Comparative tests with live and autoclaved cultures of the most effective strains demonstrated that the activity is thermolabile and dependent on the integrity and/or metabolic activity of the microorganism. Genomic analysis of the most promising strains provided the molecular basis for their observed efficacy, revealing Biosynthetic Gene Clusters (BGCs) responsible for producing metabolites already known to possess antiparasitic activity, including Polyketides (such as Antimycin, a potent mitochondrial inhibitor) and Non-Ribosomal Peptides (such as Actinomycin D, a DNA/RNA inhibitor). The presence of these BGCs suggests that the high lethality observed may be mediated by mechanisms of action targeting vital parasite functions. This work establishes Streptomyces amazonensis strain MAD 27 as a prime candidate for the development of sustainable biotechnological solutions, either as a live culture biotherapeutic or as a source of novel drugs. The integrated phenotypic-genomic approach validates bacteria from river sediments as a reservoir of chemical diversity for parasitic control in aquaculture, offering an ecologically safer alternative to conventional treatments.eng
dc.description.resumoA aquicultura figura entre os setores de produção de alimentos de origem animal que mais crescem no mundo, mas sua expansão é fortemente limitada pela ocorrência de doenças parasitárias. No Brasil, a criação de tambaqui (Colossoma macropomum) é ameaçada pela acantocefalose, causada pelo parasita intestinal Neoechinorhynchus buttnerae, enfermidade que atualmente, não existem terapias plenamente eficazes e ambientalmente seguras, o que à torna um dos principais entraves sanitários à expansão sustentável da piscicultura nacional. Para suprir essa lacuna, o presente estudo investigou o potencial biotecnológico de 37 linhagens de bactérias quitinolíticas isoladas de sedimentos da bacia amazônica, integrando abordagens complementares de triagem fenotípica in vitro e mineração genômica in silico. Os resultados revelaram que 18 isolados apresentaram atividade contra o acantocéfalo N. buttnerae, com destaque para a linhagem Streptomyces amazonensis MAD 27, que demonstrou alta eficiência, induzindo 100% de mortalidade em N. buttnerae em apenas 2 a 5 horas, um desempenho equivalente ao controle positivo (cloridrato de levamisol). A análise comparativa com extratos confirmou a presença de metabólitos secundários bioativos, sugerindo um mecanismo de ação multifacetado que pode envolver a ação enzimática e a liberação de compostos. Testes comparativos com culturas vivas e autoclavadas das linhagens mais eficazes demonstraram que a atividade é termolábil e dependente da integridade e/ou atividade metabólica do microrganismo. A análise genômica das linhagens mais promissoras forneceu a base molecular para possivelmente explicar sua eficácia, revelando Clusters Gênicos Biossintéticos (BGCs) responsáveis pela produção de metabólitos já conhecidos por apresentarem atividade antiparasitária, incluindo Policetídeos (como a Antimicina, um potente inibidor mitocondrial) e Peptídeos Não Ribossomais (como a Actinomicina D, um inibidor de DNA/RNA). A presença destes BGCs sugere que a alta letalidade observada pode ser mediada por mecanismos de ação direcionados a alvos vitais do parasita. Este trabalho estabelece a linhagem Streptomyces amazonensis MAD 27 como um candidato de primeira linha para o desenvolvimento de soluções biotecnológicas sustentáveis, seja como bioterápico de cultura viva ou como fonte de novos fármacos. A abordagem integrada fenotípica-genômica valida bactérias de sedimentos de rios como um reservatório de diversidade química para o combate parasitário na aquicultura, oferecendo uma alternativa ecologicamente mais segura aos tratamentos convencionais.eng
dc.description.sponsorshipFAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonaseng
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento Pessoal de Nível Superioreng
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicoeng
dc.description.sponsorshipcaeng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationCALDAS, Luís Felype Garcia de Sousa. Desenvolvimento de soluções biotecnológicas antiparasitárias voltadas ao controle Neoechinorhynchus buttnerae a partir de bactérias quitinolíticas oriundas de sedimentos dos rios amazônicos. 2025. 78 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2025.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11935
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentInstituto de Ciências Biológicaseng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologiaeng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/por
dc.subjectAcantocéfalospor
dc.subjectMineração genômicapor
dc.subjectProdutos naturaispor
dc.subjectPisciculturapor
dc.subject.cnpqCIENCIAS AGRARIAS: MEDICINA VETERINARIA: MEDICINA VETERINARIA PREVENTIVA: DOENCAS PARASITARIAS DE ANIMAISeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS AGRARIAS: RECURSOS PESQUEIROS E ENGENHARIA DE PESCA: AQUICULTURA: PISCICULTURAeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS: PARASITOLOGIAeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS: GENETICA: GENETICA MOLECULAR E DE MICROORGANISMOSeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS: MICROBIOLOGIA: MICROBIOLOGIA APLICADAeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS: MICROBIOLOGIA: BIOLOGIA E FISIOLOGIA DOS MICROORGANISMOSeng
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/97462/DISS_LuisFelypeCaldas_PPGBIOTEC.pdf.jpg*
dc.titleDesenvolvimento de soluções biotecnológicas antiparasitárias voltadas ao controle Neoechinorhynchus buttnerae a partir de bactérias quitinolíticas oriundas de sedimentos dos rios amazônicoseng
dc.title.alternativeDevelopment of antiparasitic biotechnological solutions aimed at the control of Neoechinorhynchus buttnerae from chitinolytic bacteria from sediments of Amazonian riverseng
dc.typeDissertaçãoeng

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