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Neste artigo, três cepas diferentes do tipo P. aeruginosa foram utilizadas para representar três filogrupos, cada um com diferentes níveis de produção de RL e proporções de mRL e dRL. Essas cepas incluem PAO1 (um isolado de ferida da Austrália, 195522), PA14 (um isolado de planta dos EUA, 197723) e PA7 (um isolado clínico da Argentina, 201024). Como controle negativo, foi empregado o mutante PAO1 rhlA, que é incapaz de produzir RL. Todas as linhagens foram cultivadas por 24 h em meio PPGAS, projetado especificamente para promover altos níveis de RL25, a 37 °C. As culturas PPGAS foram inoculadas em uma densidade óptica de 0,05 a 600 nm, utilizando-se meio LB26 durante a noite. Normalmente, as cepas de P. aeruginosa atingem uma densidade óptica de 2 medida a 600 nm em meio PPGAS após 24 h, o que corresponde aproximadamente a 1 x 109 bactérias por mL. Para coletar os sobrenadantes da cultura para detecção e quantificação de RL, as culturas foram centrifugadas a 3.000 x g a 4 °C por 15 min, e o pellet celular foi descartado. Os resultados obtidos usando esses dois métodos (Figura 2 e Figura 3) ilustram que tanto os tipos de RL produzidos por cada cepa quanto a quantidade de sua produção diferem entre as três cepas analisadas. Conforme ilustrado na Figura 2, PAO1 produz aproximadamente 30% mRL e 70% dRL, enquanto PA14 produz uma proporção igual de 50% mRL e 50% dRL, e PA7 produz exclusivamente mRL. Esse perfil de produção de RL é consistente com relatos anteriores12,14.
A Figura 3A ilustra a quantidade de equivalentes de ramnose presentes na RL produzida por cada um desses três tipos de cepas. A partir das quantidades de ramnose detectadas, é evidente que a cepa PA14 produz a maior quantidade de RL, enquanto a cepa PA7 produz a menor quantidade. No entanto, esses resultados sozinhos não podem ser usados para estimar a concentração de μM de RL produzida por cada cepa. Além disso, o método do orcinol sozinho não pode fornecer uma concentração aproximada de RL, pois depende da caracterização das proporções de mRL e dRL produzidas por cada cepa de interesse. Portanto, para obter uma estimativa da concentração de μM de RL, deve-se considerar a proporção de cada tipo de RL determinada na CPD, devendo ser incluída uma curva padrão com diferentes concentrações de ramnose (Figura 3B).
O método do orcinol pode ser utilizado para quantificar a concentração de RL quando apenas um tipo desse biossurfactante é produzido. Nesses casos, a concentração de μM da ramnose detectada corresponde diretamente à concentração de μM de mRL. Para dRL, uma vez que duas ramnoses são produzidas pela hidrólise de cada molécula de dRL, a concentração de μM de ramnose detectada em RL precisa ser dividida por 2 para obter sua concentração de μM (consulte a Figura 4).
No entanto, a maioria das cepas de P. aeruginosa produz os dois tipos de RL em proporções variadas (como mostrado na Figura 2), tornando possível determinar apenas uma concentração aproximada do RL total. Levando isso em consideração, estimamos a produção de RL por cada cepa da seguinte forma: Para a cepa PA7, uma vez que produz apenas mRL, a ramnose que faz parte do RL (44,6 μg/mL + 4,5 μg/mL) corresponde diretamente à concentração de μM (244,78), representando a concentração desse biossurfactante no sobrenadante da cultura, pois cada molécula de RL contém uma porção ramnose. No entanto, para a cepa PAO1, embora a concentração de ramnose detectada tenha sido de 111,55 μg/mL + 11,41 μg/mL, apenas 30% corresponde ao mRL. Portanto, 70% das moléculas de RL contêm duas ramnoses por molécula. Para estimar a concentração de RL, a concentração de ramnose μM (612,24) foi dividida por 5, considerando que 1/5 corresponde à concentração de μM de mRL (122,49) e 2/5 (244,89) a dRL. Assim, a concentração aproximada de μM de RL produzida por esta cepa é de 367,39.
Para a cepa PA14, a concentração de ramnose detectada foi de 194,39 μg/mL + 11,5 μg/mL, que foi convertida para a concentração de μM (1.066,9) e dividida por 3. O resultado representa a concentração de cada tipo de RL, considerando que cada tipo foi produzido a 50% e que o dRL contém 2 ramnoses por molécula. Assim, esta estirpe produz 355,63 μM de mRL e a mesma concentração de dRL, resultando numa concentração aproximada de μM de RL de 711,27, quase o dobro da estirpe PAO1 e quase três vezes a concentração produzida pela estirpe PA7.

Figura 1: Composição química dos principais congêneres de mono-ramnolipídios e di-ramnolipídios. (A) Mono-ramnolipídios. (B) Di-ramnolipídios. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Detecção de mono-ramnolipídios e di-ramnolipídios por cromatografia em camada delgada. (A) Imagem de uma placa TLC mostrando os padrões RL e o RL produzido pelas cepas PAO1, PA14, PA7 e o mutante ΔrhlA derivado de PAO1. (B) Estimativa da proporção de cada tipo de RL (mRL e dRL) em cada uma das amostras testadas em (A), usando o software ImageJ. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Quantificação da concentração de RL usando o método do orcinol. (A) Concentração de ramnose (μg / mL) contida em RL extraída dos sobrenadantes de cultura das cepas PAO1 (barra preta), PA14 (barra cinza claro) e PA7 (barra cinza escuro). As barras denotam o desvio padrão. (B) A curva de calibração da ramnose para o experimento mostrado em (A). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Validação do método orcinol comparado com UPLC-MS/MS para quantificação de dRL. (A) O padrão dRL foi quantificado usando UPLC-MS/MS. (B) O método orcinol comparado com a concentração de ramnose expressa em mM. (C) A mesma concentração de mM de dRL que a ramnose dá aproximadamente o dobro da absorbância a 421 nm, como esperado. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura suplementar 1: Representação esquemática do protocolo. Clique aqui para baixar este arquivo.
Arquivo Suplementar 1: Protocolo detalhado para quantificar dRL por UPLC-MS/MS. Clique aqui para baixar este arquivo.