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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.
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.
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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