A radiação ultravioleta (RUV) causa efeitos deletérios em ecossistemas aquáticos e terrestres. Um dos mecanismos de defesa criados pelos organismos para evitar estes danos é o acúmulo de compostos que absorvem RUV, dentre os quais os aminoácidos tipo micosporina (MAAs, do inglês mycosporine-like amino acids) representam uma classe importante. As MAAs são substâncias solúveis em água caracterizadas pela presença de uma unidade ciclo-hexenona ou ciclo-hexenimina conjugada com nitrogênio substituído por um aminoácido, aminoálcool ou grupo amino, apresentando absorção máxima entre 308 e 362 nm e altos coeficientes de absortividade molar. Dado o importante papel desempenhado pelas MAAs na fisiologia e bioquímica celular de algas, seja atuando como protetoras de RUV ou como antioxidantes, o objetivo desta tese foi expandir o corpo de conhecimentos disponíveis sobre a ocorrência e distribuição destes compostos em macroalgas brasileiras. Para atingir tal meta, foi necessário desenvolver procedimentos analíticos de isolamento por cromatografia líquida de alta eficiência (high procedure liquid chromatography, HPLC), de modo a gerar padrões que pudessem ser utilizados para a qualificação e quantificação de MAAs em extratos de algas. Foi necessário também desenvolver dois novos métodos de análise por HPLC acoplada a espectrometria de massas (HPLC-MS) - sendo um utilizado como método diagnóstico, capaz de indicar se há MAAs presentes em determinada amostra, e outro utilizado como método para quantificação. Todos os métodos trouxeram bons resultados, e os métodos por HPLC-MS foram utilizados para o estudo de diversas macroalgas coletadas na região intertidal de praias do litoral Sul do estado do Espírito Santo - Brasil. Apesar da localização restrita, é o maior estudo desta natureza realizado até então com algas do litoral brasileiro. Além disso, 11 dos 32 gêneros e 34 das 45 espécies presentes nesta tese nunca haviam sido alvo de nenhum estudo relacionado a MAAs. Nessas amostras, foi possível encontrar oito MAAs: chinorina, palitina, porphyra-334, asterina-330, palitinol, micosporina-2-glicina, o par cis/trans usujireno/paliteno e uma molécula desconhecida com relação massa-carga de 317 m/z ([M+H]+). Dentre elas, as três primeiras foram quantificadas de forma absoluta, e pôde-se perceber que as rodófitas apresentam níveis de MAAs sensivelmente maiores que as clorófitas e feófitas. Em relação à variedade, foi possível notar que, dentre as amostras que possuem dados do conteúdo de MAAs na literatura (seja para a espécie ou para o gênero), praticamente todas apresentam maior variedade de MAAs do que o anteriormente descrito. Foi encontrada a maior variedade de MAAs já descrita para uma alga parda: seis MAAs diferentes nas espécies Dictyopteris delicatula e Padina gymnospora coletadas na praia de Castelhanos - ES. Pôde-se detectar, pela primeira vez, a presença de MAAs em 32 espécies de macroalgas. Algumas espécies mostram-se fontes muito interessantes de MAAs para diferentes usos pela indústria, seja para a obtenção de compostos puros ou para a utilização de seus extratos como ingredientes de formulações de filtros solares. A molécula desconhecida, cujo íon quasimolecular [M+H]+ apresenta m/z 317, foi tentativamente identificada como sendo a micosporina-glicina-alanina. Este é o primeiro trabalho a descrever a ocorrência desta molécula in natura. / Ultraviolet radiation (UVR) exerts deleterious effects on aquatic and terrestrial ecosystems. One defense mechanism created by organisms to avoid this damage is the accumulation of UV-absorbing compounds, among which the mycosporine-like amino acids (MAAs) represent an important class. MAAs are water-soluble compounds characterized by the presence of a cyclohexenone or cyclohexenimine ring conjugated with amino acids, amino alcohols or other amino groups, presenting absorption maxima ranging from 309 nm to 362 nm and high molar extinction coefficients. Given their important role in algae physiology and cellular biochemistry, as photoprotective compounds or antioxidants, the objective of this thesis is to expand the available knowledge on the occurrence and distribution of MAAs in Brazilian macroalgae. To achieve this goal, it was necessary to develop an isolation methodology by high procedure liquid chromatography (HPLC), so as to generate standards for qualifying and quantifying MAAs in macroalgae extracts. It was also necessary to develop two new analysis methods by HPLC coupled to mass spectrometry (HPLC-MS) - one utilized as a diagnosis method, capable of indicating if there are MAAs in a given sample; and the other utilized as quantification method. All methods gave good results, and the ones relying on HPLC-MS were used to study several macroalgae collected at the intertidal region of beaches located in the south coast of Espírito Santo State - Brazil. This is the biggest study of this nature ever done with Brazilian macroalgae; besides that, 11 out of 32 genera and 34 out of 45 species herein tested had never had their content of MAA assessed. In these samples, it was possible to find eight MAAs: shinorine, palythine, porphyra- 334, asterina-330, palythinol, mycosporine-2-glycine, the cis/trans pair usujirene/palythene and an unknown molecule with mass-to-charge ratio of 317 m/z ([M+H]+). Among them, absolute quantification was performed for the first three ones, and it was possible to notice that red algae have higher MAA levels than green and brown algae. In terms of variety, it could be seen that, amongst the samples that have MAA data available in the literature (either for the species or for the genus), nearly all present a higher MAA variety than the previously described one. The highest variety ever recorded from brown algae is presented in this work: six different MAAs in Dictyopteris delicatula and Padina gymnospora, both collected at Castelhanos Beach - ES. For the first time, it was possible to detect MAAs in 32 species of macroalgae. Some species seem to be very interesting sources of MAAs for industrial purposes, either for obtaining pure compounds or for utilizing their extracts as ingredients of sunscreen formulas. The unknown molecule, with mass-to-charge ratio of 317 m/z ([M+H]+), was tentatively identified as mycosporine-glycine-alanine. This is the first work to describe the occurrence of this molecule in natura.

Muitas espécies de Gracilaria são de importância econômica devido à exploração do ágar e, em menor escala, por serem consumidas diretamente na alimentação. Recentemente pesquisas têm mostrado um bom potencial biológico dessas espécies, porém com pouca investigação relacionada a identificação das substâncias bioativas. Sob esta perspectiva, o objetivo geral deste estudo foi investigar os componentes químicos majoritários e avaliar o potencial biológico e nutricional de três espécies nativas obtidas no litoral do nordeste brasileiro: Gracilaria birdiae E. M. Plastino & E. C. Oliveira Gracilaria caudata J. Agardh e Gracilaria domingensis (Kützing) Sonder ex Dickie. A análise da composição química levou a identificação de cerca de 50 substâncias distribuídas em alcanos, ácidos graxos livres, monossacarídeos, ácidos sulfônicos, aminoácidos livres, esteróis, heterosídeos, lipídios polares, monoacilgliceróis, polissacarídeos sulfatados, aminoácidos do tipo micosporinas e sais halogenados. Ésteres de ácidos graxos, ácidos carboxílicos aromáticos, fitol e o derivado fitona, diidroactinidiolideo também foram detectados em pequenas quantidades. Gracilaria caudata e G. domingensis foram muito semelhantes quimicamente. Já G. birdiae foi menos diversa, compartilhando, porém, muitas das substâncias majoritárias. Os resultados desse trabalho sugerem grande diversidade química para espécies de Gracilaria, ampliando o conhecimento disponível para Rhodophyta. Atividades biológicas promissoras foram detectadas para diversos ensaios. O extrato hexânico de G. caudata foi ativo frente as artêmias, com o isolamento biomonitorado de duas possíveis substâncias bioativas. O isolamento biomonitorado guiado pela atividade bioestimulante in vitro de plântulas de Lactuca sativa L. (alface) resultou no ácido palmítico como sendo responsável pelo aumento em 83% do crescimento de raiz. Os polissacarídeos sulfatados presentes nos extratos aquosos de G. caudata e G. domingensis foram bioestimulantes de raiz e folha de alface. Além disso, esses polissacarídeos de G. domingensis inibiu a atividade da enzima transcriptase reversa do HIV-1. Para G. birdiae vários extratos se mostraram com potenciais citotóxico e fitotóxico. Os aminoácidos tipo micosporinas (asterina 330, chinorina, palitina, palitinol e porphyra 334), por serem substâncias comuns em algas vermelhas, foram isolados e avaliados quanto ao potencial biológico. A palitina inibiu a atividade da enzima transcriptase reversa do HIV-1, enquanto porphyra 334, chinorina e também palitina apresentaram boa atividade antioxidante com o ensaio do reagente Folin-Ciocalteu. Quanto ao aspecto nutricional, os resultados indicaram que as três algas avaliadas, principalmente G. birdiae, foram ricas em fibras dietéticas e sais minerais, formando um grupo alimentar único bem diferente dos alimentos tradicionais na mesa dos brasileiros. Em resumo, os resultados obtidos para as espécies de Gracilaria avaliadas reforçaram a ideia de ampla diversidade química para as rodófitas, mostraram resultados promissores em diferentes ensaios, além de apontarem um potencial uso como fonte suplementar nas dietas dos brasileiros / Many Gracilaria species are economically important due to the exploitation of agar and, to a lesser extent, because they are consumed directly in the food. Recent studies have shown a good biological potential of these species, but with few studies aimed at the identification of bioactive substances. From this perspective, the general objective of this study was to investigate the major chemical components and to evaluate the biological and nutritional potential of three native species obtained in the northeast Brazilian coast: Gracilaria birdiae E. M. Plastino & E. C. Oliveira Gracilaria caudate J. Agardh and Gracilaria domingensis (Kützing) Sonder ex Dickie. The chemical composition analysis resulted in the identification of about 50 metabolites distributed as alkanes, free fatty acids, monosaccharides, sulfonic acids, free amino acids, sterols, heterosides, polar lipids, monoacylglycerols, sulfated polysaccharides, mycosporine-like amino acids and halogenated salts. Esters of fatty acids, aromatic carboxylic acids, phytol and the phytone derivative, dihydroactinidiolide were also detected in small amounts. G. caudate and G. domingensis were chemically similar. On the other hand G. birdiae was less diverse, sharing, however, many of the major metabolites. The results of this work suggest a great chemical diversity for Gracilaria species, increasing the knowledge available for Rhodophyta. Promising biological activities were detected for several assays. The hexane extract of G. caudate was active in brine shrimp lethality assay, with the biomonitoring isolation of two possible bioactive substances. The biomonitoring isolation guided by in vitro biostimulant activity of young Lactuca sativa L. (lettuce) seedlings resulted in palmitic acid as responsible for 83% increase in root growth. The sulfated polysaccharides present in the aqueous extracts of G. caudate and G. domingensis were biostimulant of root and lettuce leaf. In addition, these polysaccharides from G. domingensis inhibited the activity of the HIV-1 reverse transcriptase enzyme. For G. birdiae several extracts showed cytotoxic and phytotoxic potentials. Mycosporine-like amino acids (asterina 330, shinorine, palythine, palythinol and porphyra 334), known as common red algae substances, were isolated and evaluated for biological potential. Palythine inhibited the activity of the HIV-1 reverse transcriptase enzyme, while porphyra 334, shinorine and palythine showed good antioxidant activity using the Folin-Ciocalteu reagent assay. Regarding the nutritional aspect, the results indicated that from the three algae evaluated, highlighting G. birdiae, all were rich in dietary fibers and minerals, forming a unique food that is very different from the traditional Brazilian food. In summary, the results obtained for the Gracilaria species studied reinforced the idea of a wide chemical diversity for red algae, showing promising results in different bioassays, besides indicating a potential use as a supplementary food source in Brazilian diets

A radiação ultravioleta (RUV) causa efeitos deletérios em ecossistemas aquáticos e terrestres. Um dos mecanismos de defesa criados pelos organismos para evitar estes danos é o acúmulo de compostos que absorvem RUV, dentre os quais os aminoácidos tipo micosporina (MAAs, do inglês mycosporine-like amino acids) representam uma classe importante. As MAAs são substâncias solúveis em água caracterizadas pela presença de uma unidade ciclo-hexenona ou ciclo-hexenimina conjugada com nitrogênio substituído por um aminoácido, aminoálcool ou grupo amino, apresentando absorção máxima entre 308 e 362 nm e altos coeficientes de absortividade molar. Dado o importante papel desempenhado pelas MAAs na fisiologia e bioquímica celular de algas, seja atuando como protetoras de RUV ou como antioxidantes, o objetivo desta tese foi expandir o corpo de conhecimentos disponíveis sobre a ocorrência e distribuição destes compostos em macroalgas brasileiras. Para atingir tal meta, foi necessário desenvolver procedimentos analíticos de isolamento por cromatografia líquida de alta eficiência (high procedure liquid chromatography, HPLC), de modo a gerar padrões que pudessem ser utilizados para a qualificação e quantificação de MAAs em extratos de algas. Foi necessário também desenvolver dois novos métodos de análise por HPLC acoplada a espectrometria de massas (HPLC-MS) - sendo um utilizado como método diagnóstico, capaz de indicar se há MAAs presentes em determinada amostra, e outro utilizado como método para quantificação. Todos os métodos trouxeram bons resultados, e os métodos por HPLC-MS foram utilizados para o estudo de diversas macroalgas coletadas na região intertidal de praias do litoral Sul do estado do Espírito Santo - Brasil. Apesar da localização restrita, é o maior estudo desta natureza realizado até então com algas do litoral brasileiro. Além disso, 11 dos 32 gêneros e 34 das 45 espécies presentes nesta tese nunca haviam sido alvo de nenhum estudo relacionado a MAAs. Nessas amostras, foi possível encontrar oito MAAs: chinorina, palitina, porphyra-334, asterina-330, palitinol, micosporina-2-glicina, o par cis/trans usujireno/paliteno e uma molécula desconhecida com relação massa-carga de 317 m/z ([M+H]+). Dentre elas, as três primeiras foram quantificadas de forma absoluta, e pôde-se perceber que as rodófitas apresentam níveis de MAAs sensivelmente maiores que as clorófitas e feófitas. Em relação à variedade, foi possível notar que, dentre as amostras que possuem dados do conteúdo de MAAs na literatura (seja para a espécie ou para o gênero), praticamente todas apresentam maior variedade de MAAs do que o anteriormente descrito. Foi encontrada a maior variedade de MAAs já descrita para uma alga parda: seis MAAs diferentes nas espécies Dictyopteris delicatula e Padina gymnospora coletadas na praia de Castelhanos - ES. Pôde-se detectar, pela primeira vez, a presença de MAAs em 32 espécies de macroalgas. Algumas espécies mostram-se fontes muito interessantes de MAAs para diferentes usos pela indústria, seja para a obtenção de compostos puros ou para a utilização de seus extratos como ingredientes de formulações de filtros solares. A molécula desconhecida, cujo íon quasimolecular [M+H]+ apresenta m/z 317, foi tentativamente identificada como sendo a micosporina-glicina-alanina. Este é o primeiro trabalho a descrever a ocorrência desta molécula in natura. / Ultraviolet radiation (UVR) exerts deleterious effects on aquatic and terrestrial ecosystems. One defense mechanism created by organisms to avoid this damage is the accumulation of UV-absorbing compounds, among which the mycosporine-like amino acids (MAAs) represent an important class. MAAs are water-soluble compounds characterized by the presence of a cyclohexenone or cyclohexenimine ring conjugated with amino acids, amino alcohols or other amino groups, presenting absorption maxima ranging from 309 nm to 362 nm and high molar extinction coefficients. Given their important role in algae physiology and cellular biochemistry, as photoprotective compounds or antioxidants, the objective of this thesis is to expand the available knowledge on the occurrence and distribution of MAAs in Brazilian macroalgae. To achieve this goal, it was necessary to develop an isolation methodology by high procedure liquid chromatography (HPLC), so as to generate standards for qualifying and quantifying MAAs in macroalgae extracts. It was also necessary to develop two new analysis methods by HPLC coupled to mass spectrometry (HPLC-MS) - one utilized as a diagnosis method, capable of indicating if there are MAAs in a given sample; and the other utilized as quantification method. All methods gave good results, and the ones relying on HPLC-MS were used to study several macroalgae collected at the intertidal region of beaches located in the south coast of Espírito Santo State - Brazil. This is the biggest study of this nature ever done with Brazilian macroalgae; besides that, 11 out of 32 genera and 34 out of 45 species herein tested had never had their content of MAA assessed. In these samples, it was possible to find eight MAAs: shinorine, palythine, porphyra- 334, asterina-330, palythinol, mycosporine-2-glycine, the cis/trans pair usujirene/palythene and an unknown molecule with mass-to-charge ratio of 317 m/z ([M+H]+). Among them, absolute quantification was performed for the first three ones, and it was possible to notice that red algae have higher MAA levels than green and brown algae. In terms of variety, it could be seen that, amongst the samples that have MAA data available in the literature (either for the species or for the genus), nearly all present a higher MAA variety than the previously described one. The highest variety ever recorded from brown algae is presented in this work: six different MAAs in Dictyopteris delicatula and Padina gymnospora, both collected at Castelhanos Beach - ES. For the first time, it was possible to detect MAAs in 32 species of macroalgae. Some species seem to be very interesting sources of MAAs for industrial purposes, either for obtaining pure compounds or for utilizing their extracts as ingredients of sunscreen formulas. The unknown molecule, with mass-to-charge ratio of 317 m/z ([M+H]+), was tentatively identified as mycosporine-glycine-alanine. This is the first work to describe the occurrence of this molecule in natura.

Muitas espécies de Gracilaria são de importância econômica devido à exploração do ágar e, em menor escala, por serem consumidas diretamente na alimentação. Recentemente pesquisas têm mostrado um bom potencial biológico dessas espécies, porém com pouca investigação relacionada a identificação das substâncias bioativas. Sob esta perspectiva, o objetivo geral deste estudo foi investigar os componentes químicos majoritários e avaliar o potencial biológico e nutricional de três espécies nativas obtidas no litoral do nordeste brasileiro: Gracilaria birdiae E. M. Plastino & E. C. Oliveira Gracilaria caudata J. Agardh e Gracilaria domingensis (Kützing) Sonder ex Dickie. A análise da composição química levou a identificação de cerca de 50 substâncias distribuídas em alcanos, ácidos graxos livres, monossacarídeos, ácidos sulfônicos, aminoácidos livres, esteróis, heterosídeos, lipídios polares, monoacilgliceróis, polissacarídeos sulfatados, aminoácidos do tipo micosporinas e sais halogenados. Ésteres de ácidos graxos, ácidos carboxílicos aromáticos, fitol e o derivado fitona, diidroactinidiolideo também foram detectados em pequenas quantidades. Gracilaria caudata e G. domingensis foram muito semelhantes quimicamente. Já G. birdiae foi menos diversa, compartilhando, porém, muitas das substâncias majoritárias. Os resultados desse trabalho sugerem grande diversidade química para espécies de Gracilaria, ampliando o conhecimento disponível para Rhodophyta. Atividades biológicas promissoras foram detectadas para diversos ensaios. O extrato hexânico de G. caudata foi ativo frente as artêmias, com o isolamento biomonitorado de duas possíveis substâncias bioativas. O isolamento biomonitorado guiado pela atividade bioestimulante in vitro de plântulas de Lactuca sativa L. (alface) resultou no ácido palmítico como sendo responsável pelo aumento em 83% do crescimento de raiz. Os polissacarídeos sulfatados presentes nos extratos aquosos de G. caudata e G. domingensis foram bioestimulantes de raiz e folha de alface. Além disso, esses polissacarídeos de G. domingensis inibiu a atividade da enzima transcriptase reversa do HIV-1. Para G. birdiae vários extratos se mostraram com potenciais citotóxico e fitotóxico. Os aminoácidos tipo micosporinas (asterina 330, chinorina, palitina, palitinol e porphyra 334), por serem substâncias comuns em algas vermelhas, foram isolados e avaliados quanto ao potencial biológico. A palitina inibiu a atividade da enzima transcriptase reversa do HIV-1, enquanto porphyra 334, chinorina e também palitina apresentaram boa atividade antioxidante com o ensaio do reagente Folin-Ciocalteu. Quanto ao aspecto nutricional, os resultados indicaram que as três algas avaliadas, principalmente G. birdiae, foram ricas em fibras dietéticas e sais minerais, formando um grupo alimentar único bem diferente dos alimentos tradicionais na mesa dos brasileiros. Em resumo, os resultados obtidos para as espécies de Gracilaria avaliadas reforçaram a ideia de ampla diversidade química para as rodófitas, mostraram resultados promissores em diferentes ensaios, além de apontarem um potencial uso como fonte suplementar nas dietas dos brasileiros / Many Gracilaria species are economically important due to the exploitation of agar and, to a lesser extent, because they are consumed directly in the food. Recent studies have shown a good biological potential of these species, but with few studies aimed at the identification of bioactive substances. From this perspective, the general objective of this study was to investigate the major chemical components and to evaluate the biological and nutritional potential of three native species obtained in the northeast Brazilian coast: Gracilaria birdiae E. M. Plastino & E. C. Oliveira Gracilaria caudate J. Agardh and Gracilaria domingensis (Kützing) Sonder ex Dickie. The chemical composition analysis resulted in the identification of about 50 metabolites distributed as alkanes, free fatty acids, monosaccharides, sulfonic acids, free amino acids, sterols, heterosides, polar lipids, monoacylglycerols, sulfated polysaccharides, mycosporine-like amino acids and halogenated salts. Esters of fatty acids, aromatic carboxylic acids, phytol and the phytone derivative, dihydroactinidiolide were also detected in small amounts. G. caudate and G. domingensis were chemically similar. On the other hand G. birdiae was less diverse, sharing, however, many of the major metabolites. The results of this work suggest a great chemical diversity for Gracilaria species, increasing the knowledge available for Rhodophyta. Promising biological activities were detected for several assays. The hexane extract of G. caudate was active in brine shrimp lethality assay, with the biomonitoring isolation of two possible bioactive substances. The biomonitoring isolation guided by in vitro biostimulant activity of young Lactuca sativa L. (lettuce) seedlings resulted in palmitic acid as responsible for 83% increase in root growth. The sulfated polysaccharides present in the aqueous extracts of G. caudate and G. domingensis were biostimulant of root and lettuce leaf. In addition, these polysaccharides from G. domingensis inhibited the activity of the HIV-1 reverse transcriptase enzyme. For G. birdiae several extracts showed cytotoxic and phytotoxic potentials. Mycosporine-like amino acids (asterina 330, shinorine, palythine, palythinol and porphyra 334), known as common red algae substances, were isolated and evaluated for biological potential. Palythine inhibited the activity of the HIV-1 reverse transcriptase enzyme, while porphyra 334, shinorine and palythine showed good antioxidant activity using the Folin-Ciocalteu reagent assay. Regarding the nutritional aspect, the results indicated that from the three algae evaluated, highlighting G. birdiae, all were rich in dietary fibers and minerals, forming a unique food that is very different from the traditional Brazilian food. In summary, the results obtained for the Gracilaria species studied reinforced the idea of a wide chemical diversity for red algae, showing promising results in different bioassays, besides indicating a potential use as a supplementary food source in Brazilian diets