Revista FAPESP divulga nosso último artigo – Nature Chemistry

A edição de hoje da Revista Pesquisa FAPESP divulga nosso último artigo, publicado na revista Nature Chemistry.

De autoria de Rodrigo de Oliveira Andrade, o artigo traz uma apreciação do artigo da Nature Chemistry, de trabalho realizado em conjunto com o grupo do Professor Richmond Sarpong, do Departamento de Química da University of California, Berkeley, e com o grupo da Professora Sonia Jancar, do Instituto de Ciências Biomédicas da USP.

Confira o artigo de Rodrigo nesse link.

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Bolsas de Estágio BEPE aprovadas!

Recentemente as alunas de doutorado do QOSBio, Mirelle Takaki e Laura P. Ióca, foram outorgadas com Bolsa de Estágio de Pesquisa no Exterior (BEPE) da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

O projeto de Mirelle será de adquirir conhecimento sobre técnicas de metabolômica de última geração, desenvolvidas pelo grupo do Professor Roger Linington, da Simon Fraser University, em Vancouver, Canadá. O grupo de Prof. Linington tem desenvolvido diversas ferramentas de metabolômica, bancos de dados, e estratégias ômicas, para a investigação do metabolismo de micro-organismos. O projeto de Mirelle terá como foco o estudo do metabolismo de linhagens fúngicas fitopatogênicas, objetivando entender possíveis mecanismos de fitopatogenicidade.

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Campus da Simon Fraser University em Vancouver.

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O projeto de Laura objetiva a investigação e expressão de gene clusters da bactéria Pseudovibrio brasiliensis (aka Pseudovibrio denitrificans Ab134), em particular gene clusters do tipo NRPSs. Laura deverá identificar os produtos de expressão, investigar sua biossíntese e suas atividades biológicas. O projeto será desenvolvido no grupo da Profa. Alessandra Eustáquio, do College of Pharmacy da University of Illinois em Chicago.

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Parte do campus da University of Illinois em Chicago.

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O grupo de São Carlos deseja um ano de muito sucesso no trabalho intenso de Mirelle e Laura durante seus estágio BEPE!

Revisão por Pares: Essencial para a Boa Ciência

Em meu antigo blog, “química de produtos naturais”, mantido entre 2009 e 2012, posts sobre a revisão por pares e sua importância foram tema constante. Os textos “Ciência Profissional”, “A avaliação por pares… transparente“, “O que está acontecendo com a revisão por pares?“, e “Avaliar a avaliação por pares?” foram alguns dos postados no “química de produtos naturais”, e ilustram a importância do processo de revisão por pares.

Por isso, foi com grata satisfação que recebi certificado de revisor “top” do Journal of the Brazilian Chemical Society em 2016. Considero que uma boa revisão por pares é essencial para a realização da boa ciência. Agradeço à editoria do Journal of the Brazilian Chemical Society pela consideração pelo meu trabalho. Muito obrigado.

Roberto G. S. Berlinck

Derivados da dibromotirosina pela primeira vez produzidos por bactéria

Esponjas marinhas são os animais mais primitivos da Terra, tendo supostamente surgido há entre 500 milhões e 1 bilhão de anos. Este longo período de evolução possibilitou as esponjas marinhas a estabelecer associações estáveis e mutuamente benéficas com uma grande diversidade de micro-organismos. Estas associações são essenciais para a manutenção fisiológica e ecológica das esponjas, e também contribuem de maneira significativa para o sucesso ecológico destes animais no ambiente em que se encontram.

Quando a química destes animais começou a ser sistematicamente investigada há cerca de 50 anos, se observou que a química dos metabólitos secundários isolados destes animais é extremamente particular. Esponjas marinhas acumulam classes únicas e exclusivas de metabólitos secundários: alcaloides alquilpiridínicos e alquilpiperidínicos, alcaloides bromopirrólicos, alcaloides guanidínicos e alcaloides derivados da dibromotirosina, além de uma enorme diversidade de terpenos, policetídeos, derivados do ácido shiquímico, e outros metabólitos diversos.

À medida em que informações foram acumuladas sobre a química de esponjas, se verificou que vários metabólitos destes animais foram também isolados de meios de cultivo de micro-organismos diversos, não necessariamente isolados de esponjas. O fato de se encontrar as mesmas substâncias, ou substâncias muito parecidas, em esponjas e meios de cultivo de micro-organismos, levou os cientistas a postularem que os metabólitos de esponjas são, na verdade, produzidos por micro-organismos associados.

Neste trabalho, reportamos pela primeira vez o isolamento de derivados de dibromotirosina a partir do meio de cultivo de uma bactéria, Pseudovibrio denitrificans Ab134. Derivados de dibromotirosina são substâncias comumente isoladas de esponjas marinhas, principalmente da Ordem Verongida. A bactéria aqui estudada foi isolada a partir da esponja Arenosclera brasiliensis (Ordem Haplosclerida). A produção de dibromotirosinas por P. denitrificans Ab134 isolada de A. brasiliensis é extremamente surpreendente, e resolve o problema da origem destes metabólitos estruturalmente únicos. A importância deste trabalho é muito significativa para a comunidade de químicos de produtos naturais marinhos, microbiologistas marinhos, espongólogos e outros especialistas que se dedicam a investigar a química de associações simbióticas.

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A realização deste trabalho só foi possível devido à dedicação de todos alunos envolvidos, em especial a Karen J. Nicácio. A excelente colaboração com os grupos dos Professores Fabiano Thompson (UFRJ), Eduardo Hajdu (UFRJ), Antonio G. Ferreira (UFSCar), Raymond J. Andersen (University of British Columbia), Alessandra Eustáquio (University of Illinois, Chicago), foi também de extrema importância. O sequenciamento do genoma de P. denitrificans Ab134 já foi realizado, objetivando investigar os genes que codificam a biossíntese dos derivados da dibromotirosina produzidos por esta bactéria. Leia nosso trabalho, aqui.

Primeiro Isolamento de Terpenos Nitrogenados de um Nudibrânquio

Nudibrânquios são moluscos exclusivamente marinhos desprovidos de concha. As conchas de moluscos servem para proteção física contra predadores e também para manter a temperatura corporal destes animais. Os moluscos nudibrânquios perderam suas conchas ao longo da evolução. A hipótese que melhor explica a perda da concha por estes animais é que estes se alimentam de outros invertebrados, como esponjas, ascídias, corais, briozoários, e outros moluscos, e sequestram produtos químicos de suas prêsas em benefício próprio: para se defenderem de seus predadores. Inúmeros estudos corroboram esta hipótese.

Neste trabalho realizado em colaboração com os Drs. Vinícius Padula e Eduardo Hajdu, observamos que o nudibrânquio Felimida grahami se alimenta da esponja Darwinella cf. oxeata. A investigação química destes animais levou ao isolamento de uma série de terpenos nitrogenados, dos quais a oxeatina apresenta um novo esqueleto de carbono, e a oxeatamida J apresenta um grupo N-metil uréia, muito raro em produtos naturais. Outras oxeatamidas também foram isoladas, além do membranolídeo. A composição química do manto do molusco, região externa onde as substâncias de proteção se acumulam, foi investigada utilizando-se análises por UPLC-QTOF, indicando a presença de 3 dos terpenos isolados da esponja. O membranolídeo também apresentou atividade contra Trypanosoma cruzi moderada. Leia nosso trabalho, aqui.

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foto: Eduardo Hajdu

Processo “detox” de fungos resulta de adição de Michael do mercaptopiruvato em enona da alfa,beta-dehidrocurvularina

Processo de detoxificação do fungo Penicillium sp. descrito neste ano de 2016 resulta da adição de mercaptopiruvato no grupo enona da alfa,beta-dehidrocurvularina. Esta descoberta se sucedeu durante a investigação dos metabólitos minoritários produzidos pelo fungo em meio de cultura. De maneira a se incrementar a produção dos metabólitos minoritários, foi aplicada metodologia de planejamento experimental e análise quimiométrica utilizando-se planejamento fatorial fracionário. Experimentos de crescimento do fungo em condições otimizadas levaram à formação de derivados da alfa,beta-dehidrocurvularina que apresentam um anel tetrahidrotiofeno, as ciclotiocurvularinas. Após a identificação das ciclotiocurvularinas por análise espectroscópica (RMN, HRMS e IV), bem como por difração de raios-X, foram realizados experimentos de incorporação de [U-13C]cisteína. Estes experimentos objetivaram confirmar a biossíntese do ciclo tetrahidrotiofeno. Foi observada taxa de incorporação excessivamente alta (99%) do precursor isotopicamente marcado, sugerindo que este seria incorporado por um processo puramente químico, e não regulado enzimaticamente. Experimentos adicionais utilizando-se uma transaminase, a cisteína e a alfa,beta-dehidrocurvularina confirmaram tais hipóteses: a transformação da cisteína em mercaptopiruvato e a reação deste com alfa,beta-dehidrocurvularina constituem processo de eliminação do policetídeo citotóxico quando este é produzido em altas concentrações, um claro processo de detoxificação fúngico. Este trabalho foi realizado durante o doutorado do hoje Dr. Marcos Castro e do mestrado da aluna de doutorado Laura Pavan Ióca. Leia o artigo completo, aqui.

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A enzima oxaD de Penicillium oxalicum oxida indóis formando nitronas

Estudo realizado durante estágio sabático no grupo do Professor David H. Sherman do Life Sciences Institute (University of Michigan) resultou na descoberta da enzima oxaD, que promove a oxidação da roquefortina C formando roquefortina L. A roquefortina L é uma nitrona, grupo bastante raro de metabólitos secundários, dos quais até o momento se conhecem apenas 7 alcaloides, todos produzidos por fungos. A oxaD foi expressa a partir do agregado gênico (gene cluster) de Penicillium oxalicum que codifica a biossíntese da oxalina. Utilizando estratégia de expressão heteróloga em Escherichia coli eletrocompetente, a oxaD foi produzida em larga escala para que seu mecanismo de ação e flexibilidade estrutural de seu substrato natural (roquefortina C) pudessem ser investigados. Derivados da roquefortina C preparados por reações simples demonstraram ser oxidados pela enzima oxaD em maior ou menor extensão, dependendo da variação estrutural da roquefortina C. Derivados indólicos estruturalmente mais diversos não são oxidados por oxaD. A formação da roquefortina L a partir da roquefortina C promovida por oxaD é uma das etapas da biossíntese dos alcaloides oxalina e meleagrina. Este estudo foi realizado por Stelamar Romminger (bolsista CAPES), Sean Newmister (pesquisador de pós-doutorado do grupo do Prof. David Sherman), Claire Gober (aluna de doutorado da Professora Madeleine Joullié), eu mesmo (na bancada!) e outros colaboradores. O estágio sabático foi financiado pela FAPESP, enquanto que o pós-doutorado da Dra. Stelamar Romminger foi financiado pela CAPES. Leia nosso artigo, aqui.

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Derivados de alcaloides guanidínicos também matam Leishmania infantum e Trypanosoma cruzi

Publicado no segundo semestre deste ano, estudo realizado por nosso grupo de colaboração coordenado pelo Dr. André Tempone do Instituto Adolfo Lutz demonstrou que derivados mais simples dos alcaloides guanidínicos isolados da esponja Monanchora arbuscula também matam os parasitas Leishmania (L.) infantum e Trypanosoma cruzi. Os derivados guanidínicos ilustrados induzem despolarização do potencial da membrana de mitocôndrias de Leishmania (L.) infantum, aumentam os níveis de espécies reativas de oxigênio e aumentam a permeabilidade da membrana plasmática dos mesmos parasitas. Os mesmos compostos promovem atividade anti-inflamatória em macrófagos infectados com Leishmania (L.) infantum co-cultivados com esplenócitos, reduzindo a produção das citocinas MCP-1 e γ-IFN. Os derivados guanidínicos ilustrados afetam o metabolismo bioenergético de Leishmania, de maneira a eliminar os parasitas de forma seletiva. O apoio financeiro da parte brasileira deste trabalho é da FAPESP (projeto temático 2013/50228-8, e bolsas de estudo 2011/23703-1 e 2013/07275-5) e do CNPq.  Leia nosso artigo, aqui.

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