Investigação sobre associações entre fonte de nitrogênio e produção de compostos bioativos por Streptomyces clavuligerus em cultivos submersos - Souza, Milena Alves de [UNESP] (2017)
Streptomyces clavuligerus produz vários compostos bioativos importantes, como os beta-lactâmicos ácido clavulânico (AC), um inibidor de beta-lactamases utilizado em combinação com antibióticos beta-lactâmicos, e mais vinte clavamas (várias com atividade antifúngica), o antibiótico cefamicina (CefC), utilizado comercialmente para a produção de antibióticos semi-sintéticos, além de bioativos não beta-lactâmicos como tunicamicina e holomicina. Estudos têm mostrado que tanto a natureza como a concentração de fontes de nitrogênio influenciam a produção de bioativos em S. clavuligerus, pois muitos precursores destes biocompostos derivam de intermediários nitrogenados do metabolismo primário. Um aminoácido importante para o cultivo de S. clavuligerus é a lisina, que atua no metabolismo primário via cadaverina aminotransferase, e no metabolismo secundário via 1-piperideina-6-carboxilato, para a produção do raro aminoácido ácido alfa-aminoadípico, um precursor de CefC e de todos os demais antibióticos beta-lactâmicos. Outra fonte de nitrogênio de destaque é o glutamato de sódio, que apresenta efeitos positivos na produção de AC por fornecer átomos de carbono para a molécula deste biocomposto. Estudos têm relatado a produção de bioativos utilizando lisina ou glutamato de sódio nos meios de cultivo, mas não há relatos na literatura sobre a influência conjunta destes aminoácidos. Este trabalho trata da investigação de relações entre, a utilização conjunta de lisina e glutamato de sódio e a produção dos compostos beta-lactâmicos AC e CefC por S. clavurigerus em cultivos submersos empregando-se meios quimicamente definidos. Inicialmente foram realizadas fermentações em batelada em mesa incubadora rotativa (28°C, 260 rpm e um pH inicial de 6,5). O conjunto de resultados em frascos agitados utilizando-se uma ampla faixa de combinações de concentração dos aminoácidos mostraram que não é possível otimizar concomitantemente a produção de AC e CefC. Porém, a combinação de 43,7 mmol/L de lisina e 18 mmol/L de glutamato resultou em produções finais relevantes dos bioativos, 146,6 mg/L de AC e 140,51 mg/L de CefC. Nesta condição, foram obtidos biomassa de 8,44 g/L, pH final igual a 6,8 e concentração de amônio de 487 mg/L. Esta combinação foi, então, utilizada para validação em biorreator de bancada, com controles de pH em 6,5, 1 vvm de vazão de ar, (fluxometro de massa) e de oxigênio dissolvido em 50% da saturação por meio de variação automática da agitação. Nestas condições obtiveram-se concentrações finais de 248,28 mg/L de AC, 125,54 mg/L de CefC, com biomassa máxima e concentração final de amônio de 4,96 g/L e 457 mg/L, respectivamente. Desta forma, as produções especificas dos bioativos ao final do processo em biorreator foram 200% maior de AC e 40% de CefC, quando comparadas com os resultados obtidos em frascos agitados. Foi observado também que a molécula de AC é muito mais instável a pHs alcalinos e a maiores concentrações de amônio do que a molécula de CefC. O aumento do pH mostrou-se diretamente associado ao consumo de glutamato enquanto o acúmulo de amônio manteve uma relação direta com o consumo das fontes de nitrogênio.