ABSTRACT
Abstract Xylella fastidiosa is a plant-pathogenic bacterium that lives inside host xylem vessels, where it forms biofilm which is believed to be responsible for disrupting the passage of water and nutrients. Pectobacterium carotovorum is a Gram-negative plant-specific bacterium that causes not only soft rot in various plant hosts, but also blackleg in potato by plant cell wall degradation. Chagas disease, which is caused by Trypanosoma cruzi, has been commonly treated with nifurtimox and benzonidazole, two drugs that cause several side effects. As a result, the use of natural products for treating bacterial and neglected diseases has increased in recent years and plants have become a promising alternative to developing new medicines. Therefore, this study aimed to determine, for the first time, the chemical composition of essential oil from Psidium guajava flowers (PG-EO) and to evaluate its in vitro anti-Xylella fastidiosa, anti-Pectobacterium carotovorum, anti-Trypanosoma cruzi and cytotoxic activities. PG-EO was obtained by hydrodistillation in a Clevenger apparatus while its chemical composition was determined by gas chromatography-flame ionization detection (GC-FID) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Major compounds identified in PG-EO were α-cadinol (37.8%), β-caryophyllene (12.2%), nerolidol (9.1%), α-selinene (8.8%), β-selinene (7.4%) and caryophyllene oxide (7.2%). Results showed that the PG-EO had strong trypanocidal activity against the trypomastigote forms of Trypanosoma cruzi (IC50 = 14.6 μg/mL), promising antibacterial activity against X. fastidiosa (MIC = 12.5 μg/mL) and P. carotovorum (MIC = 62.5 μg/mL), and moderate cytotoxicity against LLCMK2 adherent epithelial cells in the concentration range (CC50 = 250.5 μg/mL). In short, the PG-EO can be considered a new source of bioactive compounds for the development of pesticides and trypanocide drugs.
Resumo Xylella fastidiosa é uma bactéria patogênica que vive dentro dos vasos do xilema hospedeiro, onde forma um biofilme responsável por interromper a passagem de água e nutrientes. Pectobacterium carotovorum é uma bactéria Gram-negativa que causa não só podridão macia em várias plantas hospedeiras, mas também canela-preta na batata por degradação da parede celular da planta. A doença de Chagas, causada pelo Trypanosoma cruzi, é comumente tratada com nifurtimox e benzonidazol, duas drogas que causam vários efeitos colaterais. Como resultado, o uso de produtos naturais para o tratamento de doenças bacterianas e negligenciadas aumentou nos últimos anos e as plantas continuam sendo uma alternativa promissora para o desenvolvimento de novos medicamentos. Portanto, este estudo teve como objetivo determinar, pela primeira vez, a composição química do óleo essencial de flores de Psidium guajava (PG-EO) e avaliar suas propriedades anti-Xylella fastidiosa, anti-Pectobacterium carotovorum, anti-Trypanosoma cruzi e citotóxica in vitro. PG-EO foi obtido por hidrodestilação em um aparelho Clevenger, enquanto sua composição química foi determinada por cromatografia em fase gasosa com detecção por ionização por chama (CG-DIC) e por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massa (CG-EM). Os principais compostos identificados no PG-EO foram α-cadinol (37,8%), β-cariofileno (12,2%), nerolidol (9,1%), α-selineno (8,8%), β-selineno (7,4%) e óxido de cariofileno (7,2%). Os resultados mostraram que o PG-EO apresentou forte atividade tripanocida contra as formas tripomastigotas de T. cruzi (CI50 = 14,6 μg/mL), promissora atividade antibacteriana contra X. fastidiosa (MIC = 12,5 μg/mL) e P. carotovorum (MIC = 62,5 μg/mL) e citotoxicidade moderada contra células epiteliais aderentes (LLCMK2) na faixa de concentração (CC50 = 250,5 μg/mL). Em suma, o PG-EO pode ser considerado uma nova fonte de compostos bioativos para o desenvolvimento de pesticidas e drogas tripanocidas.
Subject(s)
Oils, Volatile/pharmacology , Myrtaceae , Psidium , Microbial Sensitivity Tests , Plant Leaves , Flowers , XylellaABSTRACT
Abstract Xylella fastidiosa is a plant-pathogenic bacterium that lives inside host xylem vessels, where it forms biofilm which is believed to be responsible for disrupting the passage of water and nutrients. Pectobacterium carotovorum is a Gram-negative plant-specific bacterium that causes not only soft rot in various plant hosts, but also blackleg in potato by plant cell wall degradation. Chagas disease, which is caused by Trypanosoma cruzi, has been commonly treated with nifurtimox and benzonidazole, two drugs that cause several side effects. As a result, the use of natural products for treating bacterial and neglected diseases has increased in recent years and plants have become a promising alternative to developing new medicines. Therefore, this study aimed to determine, for the first time, the chemical composition of essential oil from Psidium guajava flowers (PG-EO) and to evaluate its in vitro anti-Xylella fastidiosa, anti-Pectobacterium carotovorum, anti-Trypanosoma cruzi and cytotoxic activities. PG-EO was obtained by hydrodistillation in a Clevenger apparatus while its chemical composition was determined by gas chromatography-flame ionization detection (GC-FID) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Major compounds identified in PG-EO were -cadinol (37.8%), -caryophyllene (12.2%), nerolidol (9.1%), -selinene (8.8%), -selinene (7.4%) and caryophyllene oxide (7.2%). Results showed that the PG-EO had strong trypanocidal activity against the trypomastigote forms of Trypanosoma cruzi (IC50 = 14.6 g/mL), promising antibacterial activity against X. fastidiosa (MIC = 12.5 g/mL) and P. carotovorum (MIC = 62.5 g/mL), and moderate cytotoxicity against LLCMK2 adherent epithelial cells in the concentration range (CC50 = 250.5 g/mL). In short, the PG-EO can be considered a new source of bioactive compounds for the development of pesticides and trypanocide drugs.
Resumo Xylella fastidiosa é uma bactéria patogênica que vive dentro dos vasos do xilema hospedeiro, onde forma um biofilme responsável por interromper a passagem de água e nutrientes. Pectobacterium carotovorum é uma bactéria Gram-negativa que causa não só podridão macia em várias plantas hospedeiras, mas também canela-preta na batata por degradação da parede celular da planta. A doença de Chagas, causada pelo Trypanosoma cruzi, é comumente tratada com nifurtimox e benzonidazol, duas drogas que causam vários efeitos colaterais. Como resultado, o uso de produtos naturais para o tratamento de doenças bacterianas e negligenciadas aumentou nos últimos anos e as plantas continuam sendo uma alternativa promissora para o desenvolvimento de novos medicamentos. Portanto, este estudo teve como objetivo determinar, pela primeira vez, a composição química do óleo essencial de flores de Psidium guajava (PG-EO) e avaliar suas propriedades anti-Xylella fastidiosa, anti-Pectobacterium carotovorum, anti-Trypanosoma cruzi e citotóxica in vitro. PG-EO foi obtido por hidrodestilação em um aparelho Clevenger, enquanto sua composição química foi determinada por cromatografia em fase gasosa com detecção por ionização por chama (CG-DIC) e por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massa (CG-EM). Os principais compostos identificados no PG-EO foram -cadinol (37,8%), -cariofileno (12,2%), nerolidol (9,1%), -selineno (8,8%), -selineno (7,4%) e óxido de cariofileno (7,2%). Os resultados mostraram que o PG-EO apresentou forte atividade tripanocida contra as formas tripomastigotas de T. cruzi (CI50 = 14,6 g/mL), promissora atividade antibacteriana contra X. fastidiosa (MIC = 12,5 g/mL) e P. carotovorum (MIC = 62,5 g/mL) e citotoxicidade moderada contra células epiteliais aderentes (LLCMK2) na faixa de concentração (CC50 = 250,5 g/mL). Em suma, o PG-EO pode ser considerado uma nova fonte de compostos bioativos para o desenvolvimento de pesticidas e drogas tripanocidas.
ABSTRACT
Two strains (15.1 and 15.8) of the thermophilic fungus Scytalidium thermophilum produced high levels of intracellular glucoamylases, with potential for industrial applications. The isoform I of the glucoamylase produced by 15.1 strain was sequentially submitted to DEAE-Cellulose and CM-Cellulose chromatography, and purified 141-fold, with 5.45 percent recovery. The glucoamylase of strain 15.8 was purified 71-fold by CM-Cellulose and Concanavalin A-Sepharose chromatography, with 7.38 percent recovery. Temperature and pH optima were in the range of 50-60ºC and 5.0-6.0, respectively, using starch and maltose as substrates. The glucoamylase of S. thermophilum 15.8 was more stable (t50 > 60 min) than that of S. thermophilum 15.1 (t50= 11-15 min), at 60ºC. The glucoamylase activities were enhanced by several ions (e.g. Mn2+ and Ca2+) and inhibited by β-mercaptoethanol. The glucoamylase from 15.1 strain showed a Km of 0.094 mg/ml and 0.029 mg/ml and Vmax of 202 U/mg prot and 109 U/mg prot, for starch and maltose, respectively. The hydrolysis products of starch and maltose, analyzed by TLC, demonstrated glucose as end product and confirming the character of the enzyme as glucoamylase. Differences were observed in relation to the products formed with maltose as substrate between the two strains studied. S. thermophilum 15.8 formed maltotriose in contrast with S. thermophilum 15.1.
Duas linhagens (15.1 e 15.8) do fungo termofílico Scytalidium thermophilum se mostraram produtoras de grandes quantidades de glucoamilases, com potencial aplicação industrial. A isoforma I de glucoamilase produzida pela linhagem 15.1 foi submetida seqüencialmente a cromatografia em colunas de DEAE-celulose e CM-celulose, sendo purificada 141 vezes com porcentagem de recuperação de 5,45 por cento. A glucoamilase da linhagem 15.8 foi purificada 71 vezes através do uso de colunas de cromatografia de CM-celulose e Concanavalina A-sepharose com porcentagem de recuperação de 7,38 por cento. Temperatura e pH ótimo foram de 50-60ºC e 5,0-6,0 respectivamente, utilizando-se amido e maltose como substratos. A glucoamilase de S. thermophilum 15.8 se mostrou mais estável (t50 > 60 min) que a de S. thermophilum 15.1 (t50 =11-15min) a 60ºC. As glucoamilases tiveram suas atividades enzimáticas aumentadas na presença de vários íons (ex: Mn2+, e Ca2+) e inibidas por β-mercaptoetanol. A glucoamilase da linhagem 15.1 apresentou um Km de 0,094 mg/ml e 0,029 mg/ml and Vmax de 202U/mg prot e 109U/mg prot, para amido e maltose respectivamente. A análise do produto da hidrólise de amido e maltose por TLC, demonstrou que o produto final era glucose, confirmando as características da enzima como glucoamilase. Diferenças entre as duas linhagens foram observadas com relação aos produtos formados tendo maltose como susbstrato, a linhagem 15.8 de S. thermophilum produziu maltotriose como produto final em contrate com a linhagem 15.1.