Chemical prospecting of the secondary metabolism of endophytic fungi isolated from apple (Malus domestica) and guava fruit (Psidium guajava)

Poucos são os estudos dirigidos aos fungos endofíticos associados a frutos comestíveis no que tange a química do metabolismo secundário destes organismos. Neste sentido, esforços para o melhor conhecimento com relação à capacidade metabólica da microbiota fúngica existente nestes hospedeiros são relevantes já que, compostos das mais diversas classes biossintéticas e bioatividades podem ser potencialmente incorporados diretamente à dieta humana. Portanto, a proposta do trabalho envolveu a exploração química e metabólica de fungos isolados a partir de frutos saudáveis de maçã, a espécie Talaromyces rugulosus e a espécie Setophoma sp., isolada de goiaba. O estudo baseou-se na prospecção química do metabolismo fúngico aplicando-se a abordagem OSMAC. Neste enfoque, além do screening de compostos conhecidos, a investigação foi direcionada ao encontro de novos produtos naturais biossintetizados pelas espécies. Para uma detecção rápida e eficaz, a metodologia de derreplicação via UHPLC-HRMS e consultas a bancos de dados comerciais e in house foi amplamente utilizada. A prática destas abordagens integradas permitiu o estabelecimento do perfil químico inerente a cada micro-organismo o que conduziu à identificação de sete novos depsídeos produzidos por Setophoma sp. e novos alcaloides halogenados por T. rugulosus através de dados espectroscópicos de RMN e de HRMS-MS. Pela mesma abordagem, também houve o conhecimento sobre a indução da produção de conhecidas perilenequinonas por Setophoma sp. quando em co-cultivo a outras espécies fúngicas. Alguns dos novos policetídios isolados deste micro-organismo apresentaram moderata atividade antimicrobiana frente à bactéria S.aureus, enquanto que a perilenequinona estenfiperilenol, demonstrou aparente inibição ao crescimento de espécies do gênero Penicillium. A capacidade do sistema enzimático de T. rugulosus em biotransformar substratos naturais à composição dos frutos de maçã, como alguns ácidos orgânicos e flavonóides também foi avaliada. Não foram detectados produtos de biotransformação, porém constatou-se alta indução metabólica de ácido multicolâncio pela ação dos substratos testados, evidenciando um possível marcador da espécie quando em estresse ambiental. Por fim, considerando-se os frutos uma rica fonte nutricional à microbiota ali existente, podendo favorecer a biossíntese de metabólitos secundários in loco por estes organismos, foram monitorados alguns compostos comumente produzidos por T. rugulosus nos meios de cultura avaliados (que mimetizam o habitat natural microbiano. Através das técnicas analíticas de UHPLC-MS/MS via experimentos de MRM dinâmico, foram detectados dois metabólitos potencialmente produzidos por T. rugulosus nos extratos de maçãs comerciais avaliados.Few studies are targeted concerning the chemistry of the secondary metabolism from endophytic fungi associated to edible fruits. In this sense, it is worth to explore the the microbial metabolic skills, particularly from the fungi species naturally present in this host, since a plethora of compounds from different biossintetic groups with diverse bioactivities may have been directly introduced to human diet. Therefore, the aim of the work encompassed the chemical and metabolic investigation of the fungus isolated from sympthomless apple fruits, the specie Talaromyces rugulosus, as well as the fungus Setophoma sp. isolated from healthy guava fruits. The study was based on the chemical prospecting of the fungal metabolism by means of OSMAC approach. In this step, besides the screening of known metabolites, the investigation was carried out in order to encounter new natural products biossintetized by the studied strains. Aiming to reach a fast and effective dectection, the UHPLC-HRMS based dereplication combined to dedicated database queries was extensively applied. The use of these integrated approaches allowed the establishment of a broad chemical profile owned to each microorganism and has led to the identification of seven new depsides produced by Setophoma sp. and novel halogenated alkaloids by T. rugulosus through spectroscopic data, chiefly NMR and HRMS-MS. In addition to these results, the induction of known perilenequinones produced by Setophoma sp. strain was observed when it was submitted to the co-cultive with other fungi species. Some of the novel poliketides showed moderate antimicrobial activity against S.aureus, while the perilenequinones comprised a seeming inhibition of some tested Penicillium species. Concerning T. rugulosus, it was also verified if the fungus showed to be skillfull in biotransformations of compounds naturally owned to apples chemical composition, such as flavonoids and organic acids. Whereas any product from this proposal was detected, a remarkable production of multicolanic acid was observed by the use of the tested substrates into the culture medium, suggesting a likely marker for this specie. Finally, taking into account the fact that fruits represent a rich source of nutrients for its associated microbial inhabitants, it is worth to consider that secondary metabolites biosynthesis in loco be favoured. Therefore it was proposed the monitoring of the most common metabolites produced by T. rugulosus into commercial apple extracts. The detection study was carried out by UHPLC-MS/MS via dynamic MRM experiments, which allowed the detection of compounds potentially produced by the fungus in the evaluated apple extracts