Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11612/8562
Authors: Silva, Vitória Beatriz
metadata.dc.contributor.advisor: Jumbo, Luis Oswaldo Viteri
Title: Óleos essenciais no controle de fungos causadores da podridão no caudex na rosa-do- deserto (Adenium Obesum): toxicidade, seletividade e modo de ação
Keywords: Óléo essencial;Atividade antifungica;Docking molecular;CYP51A;α/β- tubulin;Essential oil;Antifungal activity;Molecular docking
Issue Date: 3-Feb-2026
Publisher: Universidade Federal do Tocantins
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGB
Citation: SILVA, Vitória Beatriz. Óleos essenciais no controle de fungos causadores da podridão no caudex na rosa-do-deserto (Adenium Obesum): toxicidade, seletividade e modo de ação.2026.100f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) – Universidade Federal do Tocantins, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Gurupi, 2026.
metadata.dc.description.resumo: Os óleos essenciais (OEs) possuem metabólitos secundários com potencial aplicação no controle sustentável de fitopatógenos, representando alternativa aos fungicidas sintéticos. Este trabalho investigou a atividade antifúngica de um óleo essencial de manjericão (Ocimum tenuiflorumem) por meio de abordagens experimentais e computacionais, buscando compreender sua eficácia e seus possíveis mecanismos de ação. Inicialmente, foi realizada a caracterização do patógeno-alvo quanto a aspectos morfológicos, moleculares e de patogenicidade. Os isolados analisados foram isolados e identificados como Fusarium spp. e Neocosmospora keratoplastica, além de confirmados como agentes causais da podridão no caudex de rosas do deserto. Ensaios in vivo avaliaram a eficácia do OE em aplicações preventivas e curativas. O tratamento preventivo mostrou maior eficiência, com redução significativa da área abaixo da curva de progresso da doença (AACPD) à medida que a concentração aumentou, alcançando valores próximos de zero nas maiores doses testadas. Esses resultados indicam capacidade de proteção das plantas e possível interferência nas etapas iniciais de infecção e colonização do patógeno. No tratamento curativo, embora tenha sido observada redução da severidade da doença, o efeito foi menos pronunciado, sugerindo limitação na reversão de infecções já estabelecidas. Avaliações sobre organismos não alvo revelaram que o OE também apresenta atividade antimicrobiana sobre bacilos, reforçando a importância de estudos de seletividade e impacto ambiental. Para investigar os mecanismos de ação, foram empregados métodos de modelagem estrutural e docking molecular com proteínas fúngicas essenciais, incluindo a lanosterol 14α-desmetilase (CYP51A) e o heterodímero α/β-tubulina. Os modelos tridimensionais apresentaram alta confiabilidade, validada por métricas como pLDDT, erro de alinhamento predito (PAE) e análise de Ramachandran. A modelagem do grupo heme na CYP51A evidenciou coordenação axial com resíduo de cisteína conservado, compatível com a arquitetura funcional de citocromos P450. O docking molecular com 27 ligantes identificados no OE revelou afinidades distintas entre os alvos. De modo geral, a CYP51A apresentou energias de ligação mais favoráveis, com destaque para sesquiterpenos hidrofóbicos como dehydroaromadendrano, que exibiram encaixe profundo e predominância de interações hidrofóbicas próximas ao heme ferroso. Compostos menores, como 1,8-cineol, apresentaram afinidade intermediária, enquanto eugenol demonstrou interações mistas, incluindo ligação de hidrogênio e contato estérico desfavorável, justificando sua menor estabilidade no sítio ativo. Na α/β-tubulina, o sesquiterpeno α-copaeno apresentou a melhor afinidade estimada, acomodando-se profundamente no sítio de ligação à colchicina (CBS) e estabelecendo extensos contatos hidrofóbicos na interface do heterodímero. De forma integrada, os resultados experimentais e computacionais indicam que os compostos do OE podem atuar por múltiplos mecanismos, incluindo interferência na biossíntese de ergosterol e na dinâmica dos microtúbulos. Esta tese contribui para a compreensão dos mecanismos de ação de metabólitos naturais e para a prospecção racional de moléculas bioativas com potencial aplicação no manejo sustentável de doenças fúngicas de importância agrícola.
Abstract: Essential oils (EOs) contain secondary metabolites with potential application in the sustainable control of phytopathogens, representing an alternative to synthetic fungicides. This study investigated the antifungal activity of essential oil from holy basil (Ocimum tenuiflorum) through experimental and computational approaches, aiming to understand its efficacy and possible mechanisms of action. Initially, the target pathogens were characterized based on morphological, molecular, and pathogenicity aspects. The analyzed isolates were identified as Fusarium spp. and Neocosmospora keratoplastica, and were confirmed as causal agents of caudex rot in desert rose plants. In vivo assays evaluated the efficacy of the EO in preventive and curative applications. Preventive treatment showed greater efficiency, with a significant reduction in the area under the disease progress curve (AUDPC) as concentration increased, reaching values close to zero at the highest tested doses. These results indicate the oil’s protective capacity and possible interference in the early stages of pathogen infection and colonization. In curative treatments, although disease severity was reduced with increasing concentration, the effect was less pronounced, suggesting limited ability to reverse already established infections. Assessments on non-target organisms revealed that the EO also exhibits antimicrobial activity against bacilli, highlighting the importance of selectivity and environmental impact studies. To investigate the mechanisms of action, structural modeling and molecular docking approaches were applied to essential fungal proteins, including lanosterol 14α-demethylase (CYP51A) and the α/β-tubulin heterodimer. The three- dimensional models showed high reliability, validated by metrics such as pLDDT, predicted aligned error (PAE), and Ramachandran analysis. Modeling of the heme group in CYP51A revealed axial coordination with a conserved cysteine residue, consistent with the functional architecture of fungal cytochrome P450 enzymes. Molecular docking with 27 ligands identified in the EO revealed different affinities toward the targets. Overall, CYP51A exhibited more favorable binding energies, particularly with hydrophobic sesquiterpenes such as dehydroaromadendrane, which showed deep binding and predominantly hydrophobic interactions near the heme group. Smaller compounds, such as 1,8-cineole, displayed intermediate affinity, while eugenol showed mixed interactions, including hydrogen bonding and unfavorable steric contacts, explaining its lower stability within the active site. In α/β- tubulin, the sesquiterpene α-copaene presented the best estimated affinity, fitting deeply into the colchicine binding site (CBS) and establishing extensive hydrophobic contacts at the heterodimer interface. Taken together, the experimental and computational results indicate that EO compounds may act through multiple mechanisms, including interference with ergosterol biosynthesis and microtubule dynamics. This thesis contributes to the understanding of the mechanisms of action of natural metabolites and to the rational prospecting of bioactive molecules with potential application in the sustainable management of fungal diseases of agricultural importance.
URI: http://hdl.handle.net/11612/8562
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