Muitas substâncias das espécies de Lychnophorinae (Asteraceae) são relatadas como inibidoras da síntese de mediadores da cascata do processo inflamatório. Nesse processo, duas enzimas são essenciais e atuam no metabolismo do ácido araquidônico, formado em processos inflamatórios: ciclooxigenase (COX) e lipoxigenase (LOX). A análise de impressões digitais metabólicas é um método capaz de fornecer informações sobre o objeto de estudo através da utilização de ferramentas estatísticas, além de possibilitar a correlação desses dados com outros utilizando métodos in silico. O objetivo deste estudo foi analisar 26 espécies da subtribo Lychnophorinae quanto à atividade inibitória in vitro das vias COX- e LOX-dependentes e identificar as substâncias responsáveis por essa atividade através de análises in silico de correlação entre bioatividade e impressão digital metabólica. As impressões digitais metabólicas dos extratos hidrometanólicos das espécies de Lychnophorinae foram obtidas utilizando UHPLC-UV-(DAD)-MS (OrbitrapTM). Os ensaios de triagem de inibição das vias COX-1 e 5-LOX-dependentes revelaram que 20 espécies possuem atividade inibitória dupla para ambas as vias com valores de IC50 menores que 100 ?g.mL-1. Dentre essas, 11 espécies apresentaram valores de IC50 menores que 40 ?g.mL-1, e cinco apresentaram valores de IC50 menores que 10 ?g.mL-1. Utilizando-se as impressões digitais metabólicas e os resultados de inibição enzimática foram realizadas análises estatísticas multivariadas supervisionadas e não supervisionadas (PCA, PLS e OPLS) visando à identificação de substâncias discriminantes (ativas). Através das análises de correlação, obtiveram-se as prováveis substâncias que detém o potencial inibitório. As cinco substâncias com maior potencial discriminante foram identificadas por técnicas de desreplicação e são: a lactona sesquiterpênica (4,5-diidro-15-desoxigoyazensolido), dois flavonóides glicosilados (3-O-(acetil-hexosídeo)-quercetina e 7-O-(cumaroil-hexosídeo)-apigenina), e um hidroxinerolidol. Assim, este estudo revelou o ótimo potencial inibidor das enzimas COX-1 e 5-LOX dos extratos hidrometanólicos das espécies de Lychnophorinae. Além disso, indicou as substâncias mais discriminantes responsáveis por essa atividade, sendo as substâncias acima mencionadas as propostas como as principais responsáveis pela atividade inibidora das enzimas COX e LOX / Several compounds from Lychnophorinae species (Asteraceae) are reported as inhibitors of cascade mediators that elicits the inflammatory process. During this process, two enzymes are essential in the metabolism of the arachidonic acid: cyclooxygenase (COX) and lipoxygenase (LOX). The analysis of metabolic fingerprinting is a method that provides information about the object of study by using statistical tools, and enables the correlation of these data with others using in silico methods. This work therefore aimed to analyze 26 species of the Lychnophorinae subtribe for in vitro inhibition of COX-1 and 5-LOX and (to) identify the bioactive compounds responsible for this activity by in silico correlation analysis between bioactivity and metabolic fingerprint. The metabolomic analysis was carried out using UHPLC-DAD-ESI-Orbitrap and a metabolic fingerprint for each extract was obtained. The in vitro inhibition screening assays of COX-1 and 5-LOX revealed that 20 extracts presented dual inhibitory activity on both enzymes with IC50 values lower than 100 ?g.mL-1. Among them, 11 species showed IC50 values lower than 40 ?g.mL-1 and five lower than 10 ?g.mL-1. In order to identify discriminant substances (active), supervised and non-supervised multivariate statistical analysis (PCA, PLS e OPLS) were performed using the metabolic fingerprints and the results of enzyme inhibition. Through correlation analysis, it was possible to locate the substances most likely to be responsible for the pharmacological activity in both enzymes simultaneously; among them, five were chosen as the most likely. The substances were identified by dereplication as: a sesquiterpene lactone (4,5-dihydro-15-desoxygoyazensolide), two flavonoids (3-O-(acetil-hexoside)-quercetin and 7-O-(cumaroil-hexoside)-apigenine), and a hidroxynerolidol. In summary, in this work it was possible to reveal crude extracts with outstanding inhibitory potential of both, COX-1 and 5-LOX, enzymes as well as to propose the most probable compounds responsible for this action, and the compounds mentioned above were proposed as the main responsible for the inhibitory activity.

Vernonia herbacea, Asteraceae, possui órgãos subterrâneos de reserva ramificados, os rizóforos, que acumulam frutanos do tipo inulina como carboidratos de reserva. Os frutanos são polímeros de frutose que são sintetizados pelas enzimas SST (sacarose: sacarose frutosiltransferase) e FFT (frutano:frutano frutosiltransferase) e despolimerizados pela FEH (frutano exohidrolase). Plantas desta espécie entram em dormência no final do outono, quando perdem os ramos aéreos e rebrotam na primavera seguinte; subseqüentemente ocorre a floração e o crescimento vegetativo no verão; ocorrem variações no teor e na composição dos frutanos durante o ciclo fenológico das plantas. O rizóforo apresenta crescimento geotrópico positivo, cujo ápice apresenta tecidos mais jovens em crescimento e a rebrota dos novos órgãos aéreos se dá pelo desenvolvimento das gemas situadas na região proximal do rizóforo, localizada próximo à superfície do solo. Considerando estas variações este trabalho visou à análise da distribuição espacial das atividades da SST, FFT, Invertase e FEH, bem do teor e composição dos frutanos nas regiões proximal, mediana e distal dos rizóforos de plantas de Vernonia herbacea, em diferentes fases de desenvolvimento e em plantas induzidas à brotação pela remoção dos órgãos aéreos. Também foram analisados esses parâmetros em plantas na fase vegetativa com os órgãos aéreos intactos ou excisados, mantidas em condições ambientais naturais ou em baixa temperatura. De maneira geral, as enzimas SST e FFT apresentaram atividades mais elevadas em plantas na fase vegetativa, enquanto a FEH apresentou atividade mais elevada em plantas na fase de brotação natural ou induzida e nos tratamentos sob baixa temperatura. Com relação à distribuição espacial das atividades enzimáticas, a SST e FFT apresentaram atividade mais elevada na região distal, que diminuiu no sentido proximal dos rizóforos. A FEH por sua vez apresentou atividade mais elevada na região proximal, diminuindo no sentido distal. Em geral, o conteúdo de fruto-oligossacarídeos foi mais elevado na região distal e diminuiu em direção à região proximal dos rizóforos. Os tratamentos com baixa temperatura levaram a uma maior proporção de frutooligossacarídeos, enquanto nas plantas induzidas à brotação, a proporção de fruto-polissacarídeos foi superior. Os menores valores de grau de polimerização médio (GP) das cadeias de frutanos foram detectados na região distal, sugerindo que as cadeias de frutanos nesses tecidos não apresentam o GP característico da espécie. Valores elevados de GP foram detectados na região proximal, e valores mais elevados ainda, em plantas na fase de brotação e sob baixa temperatura, coincidindo com atividades mais elevadas de FEH. Estes resultados sugerem que o mecanismo de ação da FEH em V. herbacea seja do tipo “single chain”, pelo qual uma molécula da enzima se liga à cadeia de frutano degradando-a até a molécula de sacarose. Os experimentos realizados possibilitaram algumas deduções a respeito do mecanismo de ação das enzimas envolvidas no metabolismo de frutanos, e um maior conhecimento sobre a dinâmica de variação temporal e espacial destes carboidratos, em diferentes fases de desenvolvimento das plantas e em condições adversas ao desenvolvimento vegetal. / Vernonia herbacea, Asteraceae, bears branched underground reserve organs, rhizophores, that accumulate inulin-type fructans as reserve carbohydrates. Fructans are fructose polymers, that are synthesized by SST (sucrose: sucrose fructosyltransferase) and FFT (fructan:fructan frutosyltransferase) and mobilized by FEH (fructan exohydrolase). Plants of this species enter dormancy at the end of autumn, with senescence and abscission of the aerial organs and sprout in the following spring; flowering occurs subsequently followed by a period of vegetative growth in the summer. The concentration and composition of fructans vary during the phenological cycle of the plants. Considering this variation in fructans, and the positive geotropic growth of the rhizophores, with the apex presenting younger tissues (distal region) and the resprouting of the new aerial organs occurring in the opposite end of the organ (proximal region), close to the soil surface, the aim of this work was to analyze the spatial distribution of fructans and fructan metabolizing enzymes in the different regions of the rhizophores (distal, median and proximal) in plants of Vernonia herbacea in different developmental phases and plants induced to sprouting by the excision of the aerial organs. These parameters were also analyzed in intact plants in the vegetative phase and in excised plants, kept in natural environmental conditions or in low temperature. In general SST and FFT presented higher activities in plants in the vegetative phase, while FEH presented higher activity during sprouting, either under natural or induced sprouting and in plants under low temperature. Concerning the spatial distribution of the enzyme activities, SST and FFT presented higher activity in the distal region, decreasing towards the proximal region of the rhizophores. The FEH, on the other hand, presented higher activity in the proximal region, decreasing towards the distal region. In general, the content of fructo-oligosaccharides in the phenological phases studied was higher in the distal region and decreased towards the proximal region of the rhizophores. Low temperature led to a higher proportion of fructo-oligosaccharides, while in plants induced to sprouting the proportion of fructo-polysaccharides was higher. The lower values of average degree of polymerization (DP) of fructans chains were detected in the distal region. This indicates that fructan chain length in younger tissues is shorter then that characteristic of the species. Higher values of mean DP were detected in the proximal region and even higher DP was detected in this region in sprouting plants and in plants under low temperature, coinciding with the higher FEH activity detected in these conditions. These results suggest a mechanism of action for the FEH in V. herbacea of the "single chain" type, in which a molecule of the enzyme binds to the fructan chain degrading it completely before binding to the next fructan molecule. These studies allowed us to draw several conclusions regarding the mechanism of action of enzymes involved in the metabolism of fructans in Vernonia herbacea and regarding the dynamics of distribution of these carbohydrates and the related enzymes in different phases of development and in adverse conditions for plant development.

O nitrogênio é um dos elementos mais limitantes no desenvolvimento de plantas. Vernonia herbacea (Vell.) Rusby, Asteraceae do cerrado, possui órgãos subterrâneos (rizóforos) que armazenam frutanos do tipo inulina. Estudos anteriores mostraram que o tratamento com solução nutritiva contendo 1,3 mmol L-1 NO3 - (Nlimitado) promoveu o acúmulo de frutanos nos rizóforos em detrimento do aumento de biomassa aérea e que o inverso ocorreu com plantas que receberam 10,7 mmol L-1 NO3 - (N-suficiente). Entretanto, não foram obtidas informações quanto às atividades das enzimas, em plantas sob esses tratamentos. Considerando a importância de estudos de nutrição mineral para a adequação de tratamentos de fertilização visando à produtividade de plantas de interesse econômico e em vista do teor elevado de frutanos em V. hebacea, este projeto teve como objetivos analisar o efeito do nitrogênio no crescimento e na alocação da biomassa, bem como no conteúdo e na composição de frutanos, nas atividades das enzimas de síntese (SST e FFT) e degradação (FEH e INV) de frutanos nos rizóforos e na atividade da redutase do nitrato (RN) e conteúdo de nitrato em folhas de V.herbacea. No presente trabalho, plantas de V. herbacea tratadas com baixo teor de nitrogênio (2,5 mmolL-1 de nitrato) apresentaram atividades de síntese (SST e FFT) superiores às tratadas com teor mais elevado de nitrogênio (11,9 mmol L-1 de nitrato), enquanto o inverso, ou seja, atividade elevada de despolimerização (FEH) ocorreu nas plantas que receberam 11,9 mmol L-1 de nitrato. O conteúdo de frutanos foi maior em plantas sob condições limitantes de nitrogênio, coerente com a maior atividade de síntese encontrada nestas plantas. Entretanto, maiores biomassas aérea e subterrânea foram encontradas nas plantas que receberam 2,5 mmolL-1 NO3 -, não sendo possível afirmar que baixos níveis de nitrato limitaram o seu crescimento. Dessa forma, para melhor compreensão do efeito do nitrato no crescimento, na alocação de biomassa e no metabolismo de frutanos em V. herbacea, foi conduzido um novo experimento que teve como objetivos analisar o efeito de diferentes concentrações de nitrato (0, 2,5, 5, 10 e 15 mM de KNO3) nos mesmos parâmetros analisados no experimento anterior em rizóforos e folhas de V. herbacea. Assim foi possível concluir que plantas tratadas com 10 mM apresentaram melhor eficiência no acúmulo total de biomassa e de frutanos nos rizóforos. Neste experimento, também foi demonstrado que plantas de V. herbacea, além dos frutanos, acumulam quantidades elevadas de nitrato nos rizóforos, mas assimilam preferencialmente esse mineral nas folhas. Uma vez que as plantas apresentaram maior massa seca aérea e subterrânea quando receberam soluções nutritivas enriquecidas com 10 mM de nitrato, foi realizado outro experimento para verificar a melhor fonte de nitrogênio no cultivo dessa espécie. As plantas foram submetidas ao cultivo com nitrato (KNO3), amônio ((NH4)2SO4) e a mistura de nitrato e amônio(NH4NO3), ambas na concentração de 10 mM, sendo possível verificar que esta espécie não apresentou preferência pela fonte nitrogenada, e sugerindo que o cultivo pode ser realizado em qualquer uma das fontes nitrogenadas estudadas. / Nitrogen is the most limiting element to plant development. Vernonia herbacea (Vell.) Rusby, Asteracea from the cerrado, bears underground organs (rhizophores) which accumulate inulin-type fructans. Previous studies showed that nutrient solution containing 1.3 mmol L-1 NO3 - (N-Limited treatment) promoted fructan accumulation in rhizophores and decrease of aerial biomass, while the opposite occurred in plants treated with nutrient solution containing 10.7 mmol L-1 NO3 - (N-sufficient treatment). However, as the activities of fructan metabolizing enzymes were not measured in these plants, new experiments were designed with this purpose. Thus, considering the importance of studies on mineral nutrition for the adjustment of the fertilization treatment, aiming at high contents of fructan and increase in plant productivity, the aim of this project was to analyse the effect of nitrogen on growth and biomass allocation, on fructan content and composition, on the activity of enzymes involved in fructan metabolism (SST, FFT, FEH and INV) in rhizophores, as well as on the activity of nitrate reductase (NR) and nitrogen content in leaves and rhizophores of V. herbacea. In the present work, plants treated with a low nitrogen concentration (2.5 mmol L-1 NO3 -) presented higher fructan biossynthetic activities than those treated with higher nitrogen concentration (11.9 mmol L-1 NO3 -). Oppositely, a higher mobilization activity occurred under high nitrogen concentration. Fructan content was higher in plants under low nitrogen concentration, in accordance with the higher biosynthetic activity in this treatment. However, higher aerial and underground biomass were detected in the 2.5 mmol L-1 NO3 - plants, indicating that growth was not limited under low levels of nitrate. Therefore, in order to improve the understanding of the effect of nitrate on growth, biomass allocation and fructan metabolism in V. herbacea, a new experiment was performed in which different concentrations of nitrate concentration (0, 2.5, 5.0, 10.0, 15.0 mM) were supplied in the same conditions mentioned above. The results showed that 10 mM nitrate was the most efficient concentration for total plant biomass and fructan accumulation in the rhizophore. It was also shown that, besides fructan, nitrate is accumulated in the rhizophores, but is preferably assimilated in leaves, where RN activity is higher. Considering results obtained with 10 mM nitrate, a third experiment was done in order to compare the effect of different nitrogen sources on growth of V. herbacea. The plants were treated with nutrient solutions containing ammoniun ((NH4)2SO4), nitrate(KNO3) and a mixture of nitrate and ammoniun (NH4NO3), both at a final concentration of 10 mM. No preference for the nitrogen source was observed when growth parameters were analysed. Therefore, the results suggest that plants of V. herbacea can be cultivated under any of the nitrogen sources used in this study.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-07-04T14:51:48Z No. of bitstreams: 1 jordanadamascenogitiranadesantana.pdf: 3160925 bytes, checksum: 910c9f83a7dacd60918a4704f0d0fdeb (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-08T13:39:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 jordanadamascenogitiranadesantana.pdf: 3160925 bytes, checksum: 910c9f83a7dacd60918a4704f0d0fdeb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-08T13:39:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 jordanadamascenogitiranadesantana.pdf: 3160925 bytes, checksum: 910c9f83a7dacd60918a4704f0d0fdeb (MD5) Previous issue date: 2015-07-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Vernonia polyanthes Less. (Asteraceae), popularmente conhecida como assa-peixe, é uma espécie vegetal nativa da América do Sul, principalmente do Brasil. Esta planta medicinal é tradicionalmente utilizada em casos de gripes, resfriados, tosses, febre, bronquite, contusões, hemorroidas, infecções do útero e no tratamento de malária. Farmacologicamente, V. polyanthes tem sido relatada como detentora de propriedades anti-hipertensiva, antinociceptiva, anti-ulcerogênica, anti-inflamatória, leishmanicida e antimicrobiana. Estudos fitoquímicos focando esta espécie, disponibilizados na literatura, relatam a presença de metabólitos secundários pertencentes, principalmente, às classes dos flavonoides e terpenos, especialmente lactonas sesquiterpênicas. O presente estudo descreve a avaliação da atividade antibacteriana do extrato de lavagem foliar (extrato VP) e da lactona sesquiterpênica glaucolídeo A isolada de V. polyanthes, no intuito de corroborar cientificamente com o uso tradicional dessa espécie vegetal e de verificar a potencialidade do extrato VP e desta molécula como prováveis fitoterápico e protótipo de um agente antibacteriano, respectivamente. O extrato VP foi obtido por meio da lavagem das folhas íntegras e secas de V. polyanthes com diclorometano e o glaucolídeo A isolado a partir do fracionamento desse extrato por métodos de cromatografia em coluna. A atividade antibacteriana foi investigada por meio da determinação da Concentração Inibitória Mínima (CIM) pelo método de microdiluição em caldo, segundo recomendações do Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI). Em seguida, procedeu-se ao estabelecimento da Concentração Bactericida Mínima (CBM) e à classificação do efeito farmacológico bactericida ou bacteriostático. Staphylococcus aureus ATCC® 6538™/ATCC® 29213™, Escherichia coli ATCC® 10536™/ ATCC® 25922™, Salmonella enterica subsp. enterica serovar Choleraesuis ATCC® 10708™, Salmonella enterica subsp. enterica serovar Thyphimurium ATCC®13311™ e Pseudomonas aeruginosa ATCC® 9027™/ATCC® 27853™ foram usadas como cepas de referência. O extrato VP revelou atividade antibacteriana frente a 5 das 8 cepas testadas, sendo mais ativo contra S. aureus ATCC® 6538™ e ATCC® 29213, com valores de CIM iguais a 0,625 mg/mL, refletindo efeito bacteriostático e CBM de 2,5 mg/mL e 1,25 mg/mL, respectivamente. O glaucolídeo A apresentou atividade antibacteriana frente às referidas cepas de S. aureus, com valores de CIM de 250 µg/mL e 500 µg/mL, efeito bacteriostático e CBM de 500 µg/mL e > 500 µg/mL, nessa ordem, sendo inativo contra as demais cepas nas concentrações testadas. Os resultados do presente estudo sugerem que V. polyanthes e glaucolídeo A apresentam potencial antibacteriano, especialmente frente à S. aureus, sendo a atividade do extrato VP resultante, provavelmente, de um sinergismo entre essa lactona sesquiterpênica e outros metabólitos secundários presentes nessa planta medicinal. / Vernonia polyanthes Less. (Asteraceae), popularly known as "assa-peixe", is a native species of South America, especially in Brazil. This medicinal plant is traditionally used in cases of cold, flu, cough, fever, bronchitis, bruise, hemorrhoid, uterus infection and malaria's treatment. Pharmacologically, V. polyanthes has been reported as anti-hypertensive, antinociceptive, anti-ulcerogenic, anti-inflammatory, leishmanicidal and antimicrobial. Phytochemical studies focusing this plant, available in the literature, report the presence of secondary metabolites mainly belonging to the flavonoids and terpene classes, especially sesquiterpene lactones. The present study investigated the antibacterial activity of the leaf rinse extract (VP extract) and the sesquiterpene lactone glaucolide A isolated from V. polyanthes in order to scientifically corroborate with the traditional use of this plant species and to verify the potential of VP extract and this molecule as probable herbal and an antibacterial agent prototype, respectively. VP extract was obtained by washing the dried intact leaves of V. polyanthes with dichloromethane and the glaucolide A, isolated from the VP extract fractionation by column chromatography methods. Antibacterial activity was established by the determination of the Minimal Inhibitory Concentration (MIC) using the microdilution method according to the Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI) guidelines followed by the Minimal Bactericidal Concentration (MBC), classifying the pharmacological effect as bacteriostatic or bactericidal. Staphylococcus aureus ATCC® 6538™/ATCC® 29213™, Escherichia coli ATCC® 10536™/ATCC® 25922™, Salmonella enterica subsp. enterica serovar Choleraesuis ATCC® 10708™, Salmonella enterica subsp. enterica serovar Thyphimurium ATCC® 13311™ and Pseudomonas aeruginosa ATCC® 9027™/ATCC® 27853™ were used as reference bacterial strains. The VP extract revealed antibacterial activity against 5 of 8 tested strains, being more active against S. aureus ATCC® 6538™ and ATCC® 29213™ with MIC values of 0.625 mg/mL, demonstrating bacteriostatic effect and MBC of 2.5 mg/mL and 1.25 mg/mL, respectively. Glaucolide A showed antibacterial activity against S. aureus with MIC values of 250 µg/mL and 500 µg/mL and, revealing bacteriostatic effect and CBM of 500 µg/mL and > 500 µg/mL, in this order, being inactive against the other strains at the concentrations tested. Our results suggest the antimicrobial potential of V. polyanthes and glaucolide A, notably against S. aureus, and the VP extract activity is probably due to the synergism between this sesquiterpene lactone and other secondary metabolites of this medicinal plant.

Orientador: Thomas Michael Lewinsohn / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-07T17:54:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlmeidaNeto_Mario_D.pdf: 4855549 bytes, checksum: 4daf7795fa92679c987ea39ce90c2f73 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Examinei os efeitos da degradação antrópica sobre diferentes aspectos da diversidade de espécies e interações entre plantas da família Asteraceae e os insetos herbívoros cujas larvas se alimentam no interior de seus capítulos. Toda a amostragem de campo foi realizada em vinte áreas de cerrado com diferentes níveis de degradação antrópica em três municípios vizinhos do estado de São Paulo. A densidade de gramíneas invasoras foi usada como medida indireta do nível de degradação antrópica das áreas. A riqueza de Asteraceae apresentou uma relação quadrática com a degradação, com um pico em níveis intermediários. A proporção de espécies típicas de cerrado diminuiu em áreas mais degradadas, mas a representatividade dos diferentes grupos taxonômicos não apresentou nenhuma variação consistente. Como esperado, a riqueza de plantas hospedeiras foi o principal preditor do número de herbívoros nas áreas. Conseqüentemente, a riqueza de herbívoros também apresentou uma relação quadrática com a degradação, mas pico marginalmente significativo em níveis intermediários. Quando o efeito da riqueza de hospedeiras é descontado através de uma regressão múltipla, o efeito final da degradação sobre a riqueza de herbívoros passa a ser negativo. Portanto, a relação quadrática entre degradação e riqueza de herbívoros é um efeito indireto via plantas hospedeiras. O número de interações distintas entre herbívoros e plantas também apresentou uma relação quadrática com a degradação. Visto que a conectância das redes de interações tende a diminuir com o aumento da riqueza, as áreas com níveis intermediários de degradação apresentaram valores de conectância menores que as áreas menos e mais degradadas. Quando a influência da riqueza de espécies é controlada através de uma análise alométrica, os valores de conectância mostraram uma queda em áreas onde a degradação é maior. O grau de anillhamento de interações planta-herbívoro também diminuiu significativamente nas áreas mais degradadas, enquanto que a degradação parece não afetar de forma consistente o grau de compartimentação das interações. Por fim, a degradação influenciou a resistência das redes de interações a extinções secundárias, mas seus efeitos não foram uniformes ao longo do gradiente de degradação / Abstract: This study aimed to investigate the effects of anthropogenic disturbance on the diversity and structure of interactions between species of Asteraceae and the endophagous insects whose larvae feed inside their flower heads. Field sampling was performed in 20 remnants of cerrado vegetation in three adjacent counties in the state of São Paulo, Southeastem Brazil. The density of invasive grass cover was used as surrogate of anthropogenic disturbance leveI. Asteraceae richness showed a quadratic ;elationship with disturbance and peaked at intermediate disturbance levels. The proportion of typical Asteraceae from cerrado decreased in more disturbed sites, but the taxonomic distinctness of Asteraceae did not change consistently along the disturbance gradient. As expect, host plant richness was the major predictor ofherbivore richness. Consequently, the richness of endophages also showed a quadratic variation along the disturbance gradient. However, when the effect of host plant richness on endophages is added into a multiple linear regression, the final direct effect of disturbance on insect richness is negative. Thus, the quadratic relationship between disturbance and endophage richness is explained through an indirect effect via host plant richness. The number of interactions between endophages and plants was also quadratical1y related to disturbance. Since connectance as a rule is negatively related to species number, those sites with intermediate disturbance levels presented lower connectance values than sites at the extremes of the gradient. Afier controlling for the influence of species richness on connectance values, this network property decreased at higher disturbance levels. The degree of nestedness of recorded plant-herbivore interactions was ais o lower in more disturbed sites. In contrast, disturbance leveI had no consistent effect on the leveI of compartmentation of the interactions. Finally, anthropogenic disturbance affected the fragility ofthe plant-herbivore intera~tion networks to secondary extinctions, but their effects were not uniform along the disturbance gradient / Doutorado / Ecologia / Doutor em Ecologia

É apresentada aqui a revisão taxonômica das espécies de Viguiera Kunth que ocorrem no Brasil, com inclusão de descrições, ilustrações, mapas de distribuição e comentários. Também são providas chaves de identificação para grupos relacionados e para as espécies sul-americanas. O estudo da anatomia foliar forneceu novos subsídios para a delimitação de espécies ou grupo de espécies. As análises polínicas também apresentam informações parciais úteis à taxonomia. Foi elaborada uma investigação sobre Viguiera sensu lato, através de três análises envolvendo diferentes números de táxons terminais, com uso de dados morfológicos; a primeira visou o esclarecimento da real posição taxonômica de seus representantes e as duas últimas pleitearam uma melhor delimitação dos grupos de espécies no continente. A análise dos padrões de distribuição geográfica possibilitou a delimitação de dois grupos com características morfológicas distintas, além de um intermediário; o primeiro exclusivo da região dos Andes, o segundo extra-andino e o terceiro andino com pequenas intrusões em outras localidades. Os resultados também corroboram a hipótese de outros autores, de que a origem do gênero é recente no Brasil. Em relação às condições edáficas, existem dois grupos de espécies no Brasil; o primeiro encontrado em regiões com clima do tipo Cwa e o segundo no clima do tipo Aw, da classificação de Köpen; apenas 4 espécies ocorrem em clima Cfa, mas não são exclusivamente brasileiras. Não houve respaldo para a transferência das espécies sul-americanas para o gênero Rhysolepis. / This study presents a taxonomic review of the species Viguiera Kunth that occur in Brazil, and includes descriptions, illustrations, distribution maps and comments. Identification keys are also provided for related groups and to the South American species. The leaf anatomy study supplied new subsidies for the delimitation of the species or of species groups. The pollinic analysis either presents useful partial information in taxonomy. An investigation was elaborated on Viguiera sensu lato, through three analyses, involving different numbers of terminal taxa and using morphological data; the first one tried to explain the real taxonomic position of its representative members and the last two sought for a better delimitation of the groups of species in the Continent. The analysis of the patterns of geographic distribution made possible the delimitation of two groups with different morphological characteristics, and a intermediate one; the first group is exclusive from Andean region, the second not happens in the Andes, and the third do not occur in the Andes, with a few intrusions in other localities. The results also corroborate others author\'s hypothesis, that the origin of the genus is recent in Brazil. In relation of the edaphic conditions, there are two groups of species in Brazil: the first one is found in regions with climate of the type Cwa and the second in the climate of the type Aw, of the Köpen classification; only 4 species happen in climate Cfa, but they are not exclusively Brazilian. There was no support for the transfer of the South American species to the genus Rhysolepis.

Esse trabalho descreve o desenvolvimento de uma nova ferramenta quimioinformática designada de SISTEMATX que possibilitou a análise quimiotaxonômica da família Asteraceae, empregando novos parâmetros moleculares, bem como o estudo da relação quantitativa estrutura química atividade biológica de substâncias provenientes desse grupo vegetal. A família Asteraceae, uma das maiores entre as angiospermas, caracteriza-se quimicamente pela produção de sesquiterpenos lactonizados (SLs). Um total de 1111 (SLs), extraídos de 658 espécies, 161 gêneros, 63 subtribos e 15 tribos da família Asteraceae foram representados e cadastrados em duas dimensões no SISTEMATX e associados à respectiva origem botânica. A partir dessa codificação, o grau de oxidação e as estruturas em três dimensões de cada SL foram obtidos pelo sistema. Essas informações, associadas aos dados botânicos, foram exportadas para um arquivo texto, o qual permitiu a obtenção de vários tipos de descritores moleculares. Esses parâmetros moleculares foram correlacionados com o grau de oxidação médio por tribo e tiveram sua seleção realizada por regressão linear múltipla utilizando algoritmo genético. Equações com coeficientes estatísticos variando entre 0,725 ≤ r2 ≤ 0,981 e 0,647 ≤ Qcv2 ≤ 0,725 foram obtidas com apenas um descritor, possibilitando a identificação de algumas características estruturais relacionadas ao grau de oxidação. Não foi obtida nenhuma relação entre o grau de oxidação dos SL e a evolução das tribos da família Asteraceae. Os descritores moleculares também foram usados como dados de entrada para separar as ocorrências botânicas através de mapas auto-organizáveis (rede não supervisionada Kohonen). Os mapas gerados, com cada bloco de descritor, separaram as tribos da família Asteraceae com valores de índices de acerto total entre 66,7% e 83,6%. A análise desses resultados evidencia semelhanças entre as tribos Heliantheae, Helenieae, e Eupatorieae e, também, entre as tribos Anthemideae e Inuleae. Tais observações são coincidentes com as classificações sistemáticas propostas por Bremer, que utilizam principalmente dados morfológicos e, também, moleculares. A mesma abordagem foi utilizada para separar os ramos da tribo Heliantheae, segundo a classificação proposta por Stuessy, cuja separação é baseada no número de cromossomos das subtribos. Os mapas auto-organizáveis obtidos separam em duas regiões distintas os ramos A e C, com elevados índices de acerto total que variam entre 81,79% a 92,48%. Ambos os estudos demonstram que os descritores moleculares podem ser utilizados como uma ferramenta para classificação de táxons em níveis hierárquicos baixos, tais como tribos e subtribos. Adicionalmente, foi demonstrado que os marcadores químicos corroboram parcialmente com as classificações que empregam dados morfológicos e moleculares. Os descritores obtidos por fragmentos ou pela representação da estrutura dos SLs em duas dimensões foram suficientes para obtenção de resultados significativos, não sendo obtida melhora nos resultados com os descritores que utilizam a representação em três dimensões das estruturas. Paralelamente, um estudo adicional foi realizado relacionando a estrutura química, representada pelos mesmos descritores moleculares anteriormente mencionados, com a atividade citotóxica de 37 SLs frente às células tumorais da nasofaringe KB. Uma equação com índices estatísticos significativos (r2=0,826 e Qcv2=0,743) foi obtida. Os cinco descritores, selecionados a partir de uma equação estatisticamente mais significativa, representam uma descrição global de propriedades estéricas e características eletrônicas de cada molécula que auxiliaram na determinação de fragmentos estruturais importantes para a atividade citotóxica. Tal modelo permitiu verificar que os esqueletos carbônicos dos tipos guaianolídeo e pseudoguaianolídeo são encontrados nos SLs que apresentam maior atividade citotóxica. / This work describes the development of a new chemoinformatic tool named SISTEMATX that allowed the chemotaxonomic analysis of the Asteraceae family employing new molecular parameters, as well as the quantitative structure activity relationship study of compounds produced by this botanical group. The Asteraceae, one of the largest families among of angiosperms, is chemically characterized by the production of sesquiterpene lactones (SLs). A total of 1111 (SLs), extracted from 658 species, 161 genera, 63 subtribes and 15 tribes of the Asteraceae, were represented and registered in two dimensions in the SISTEMATX and associated with their botanical source. From this codification, the degree of oxidation and the structures in three dimensions of each SL were obtained by the system. These data linked with botanical origin were exported for a text file which allow the generation of several types of molecular descriptors. These molecular parameters were correlated with the average oxidation degree by tribe and were selected by multiple linear regressions using genetic algorithms. Equations with statistical coefficients varying between 0,725 ≤ r2 0,981 and 0,647 ≤ Qcv2 ≤ 0,725 were obtained with only one descriptor, making possible the identification of some structural characteristics related to the oxidation level. Any relationship between the degree of oxidation of SL and the tribes evolution of the family Asteraceae was not obtained. The molecular descriptors were also used as input data to separate the botanical occurrences through the self organizing-maps (unsupervised net Kohonen). The generated maps with each block descriptor, divide the Asteraceae tribes with total indexes values between 66,7% and 83,6%. The analysis of these results shows evident similarities among the Heliantheae, Helenieae and Eupatorieae tribes and, also, between the Anthemideae and Inuleae tribes. Those observations are in agreement with the systematic classifications proposed by Bremer, that use mainly morphologic and, also, molecular data. The same approach was utilized to separate the branches of the Heliantheae tribe, according to the Stuessys classification, whose division is based on the chromosome numbers of the subtribes. From the obtained self-organizing maps, two different areas (branches A and C) were separated with high hit indexes varying among 81,79% to 92,48%. Both studies demonstrate that the molecular descriptors can be used as a tool for taxon classification in low hierarchical levels such as tribes and subtribes. Additionally, was demonstrated that the chemical markers partially corroborate with the classifications that use morphologic and molecular data. Descriptors obtained by fragments or by the representation of the SL structures in two dimensions were sufficient to obtain significant results, and were not obtained better results with descriptors that utilize the structure representation in three dimensions. An additional study was accomplished relating the chemical structure, represented by the same molecular descriptors previously mentioned, with the cytotoxic activity of 37 SLs against tumoral cells derived from human carcinoma of the nasopharynx (KB). An equation with significant statistical indexes was obtained. The five descriptors, selected from the more statistical significant equation, shows a global description of sterical properties and electronic characteristics of each molecule that aid in the determination of important structural fragments for the cytotoxic activity. From the model can be verified that the carbon skeletons of the guaianolide and pseudoguaianolide types are encountered in the SLs that show the higher cytotoxic activity.

Tithonia diversifolia Hemsl. A. Gray (margaridão, Asteraceae) é uma planta medicinal com propriedade anti-inflamatória bastante promissora, embora tenha sido parcialmente investigada do ponto de vista químico e farmacológico. Neste trabalho, a partir de suas folhas foram obtidos um infuso (chá), um extrato de lavagem foliar em acetona rico em lactonas sesquiterpênicas (LSTs), um extrato em metanol-H2O das folhas livres de tricomas (ELT) e o óleo essencial, incluindo das inflorescências. Pela primeira vez os constituintes polares das folhas de T. diversifolia foram identificados e o seu mecanismo de ação anti-inflamatório foi investigado. Através dos perfis químicos dos extratos obtidos por CLAE-UV-DAD e CG-EM, comparação com dados da literatura e de uma biblioteca de padrões, juntamente com a identificação de alguns constituintes isolados, foi possível identificar mais de 20 substâncias desta planta e efetuar a caracterização química de todos seus extratos. O sucesso na obtenção de extratos que refletem diferentes classes de metabólitos secundários de T. diversifolia, avaliados por ensaios anti-inflamatórios in vivo (tópico e oral) e in vitro, permitiu concluir que as LSTs não são as únicas substâncias que contribuem para atividade anti-inflamatória da planta como se acreditava anteriormente. O extrato polar (ELT), rico em ácidos clorogênicos (ACGs) e livre de LSTs, apresentou atividade anti-inflamatória superior à do extrato contendo LSTs, do fármaco de referência (indometacina) e do fitoterápico Acheflan®. Muito similar quimicamente ao ELT, o infuso não apresentou atividade anti-inflamatória interessante, o que nos leva a desestimular seu uso popular. Ainda foi possível demonstrar que a forma de preparar cada extrato causa influência na atividade farmacológica. O estudo do óleo essencial das folhas e inflorescências permitiu observar que seus mono e sesquiterpenos também apresentam atividade anti-inflamatória. Os mecanismos de ação propostos através dos ensaios in vivo e in vitro permitiram definir que as LSTs e/ou flavonas e os ACGs de T. diversifolia são bons anti-inflamatórios, inclusive sem apresentar os efeitos colaterais comuns aos anti-inflamatórios não esteroidais atuais. Além disso, foi possível observar que a toxicidade de todos os extratos testados por via oral foi menor que aquela apresentada pelo fármaco de referência (indometacina) correntemente utilizado na terapêutica. Com base nos resultados obtidos, pode-se afirmar que a T. diversifolia brasileira possui diferentes substâncias com propriedades anti-inflamatórias que agem por diferentes mecanismos de ação. Em pelo menos um destes mecanismos, os extratos demonstraram agir sinergicamente. Embora o emprego de seu infuso não seja recomendado como anti-inflamatório, esta planta é promissora para o desenvolvimento de novos fitofármacos ou como fonte de substâncias anti-inflamatórias. / Tithonia diversifolia Hemsl. A. Gray (Mexican sunflower, Asteraceae) is a very promising anti-inflammatory medicinal plant, although so far it has been partially investigated from the chemical and pharmacological point of view. In this work, an infusion, a sesquiterpene lactone (STL)-rich leaf rinse extract in acetone, a methanol-H2O extract from trichome-free leaves (TFL), and the essential oil were obtained from the leaves of T. diversifolia, including the essential oil from its inflorescences. The main polar constituents were identified in the leaves of T. diversifolia and its anti-inflammatory mechanism of action was determined for the first time. More than 20 compounds from this plant were identified and all extracts were chemically characterized based on chemical profiles obtained from HPLC-UV-DAD and GC-MS analyzes, comparison with literature data,data from our pure compounds library, and on the identification of isolated compounds. The success in obtaining extracts with different classes of secondary metabolites of T. diversifolia allowed, after in vivo (topic and oral) and in vitro anti-inflamatory assays were carried out, to show that the STLs are not the only class of compounds that contribute to the anti-inflammatory activity of this plant as previously believed. The TFL extract, which was proved to be rich in chlorogenic acids and free of LSTs, demonstrated better activity and better mechanism of action than those displayed by the LSTs, the reference drug (indomethacin) and Acheflan® (a phytomedicine). The infusion, which is chemically very similar to the TFL extract, did not show any interesting anti-inflammatory activity, therefore discouraging its popular use. Additionally, it can be stated that the way the extracts are prepared exert influence in their pharmacological activity. The study of the essential oil allowed to observe that its mono e sesquiterpenoids also present anti-inflammatory activity. The mechanisms of action proposed after in vivo and in vitro assays were carried out allowed us to define that the STLs and/or flavones and chlorogenic acids from T. diversifolia are good anti-inflammatory agents; it should also be mentioned that these compounds do not present the side effects which are common to the current non-steroidal anti-inflammatory drugs. Furthermore, it was possible to observe that the toxicity of all extracts tested orally was lower than that presented by the reference drug (indomethacin) commonly used in the treatment of inflammatory diseases. These results altogether allowed us to conclude that the Brazilian T. diversifolia presents different classes of secondary metabolites with anti-inflammatory properties that act through different mechanisms of action. These extracts also displayed a synergistic mechanism. Although the use of the infusion is not recommended as anti-inflammatory remedy, this plant is promising for the development of new phytomedicines or as a source of anti-inflammatory compounds.

Este trabalho análise as ocorrências de 12 classes de substâncias (monoterpenos, sesquiterpenos, lactonas sesquiterpênicas, diterpenos, triterpenos, cumarinas, flavonóides, poliacetilenos, benzofuranos, benzopiranos, acetofenonas e fenilpropanóides) na família Asteraceae e na sua tribo Heliantheae. Pretende-se demonstrar a existência de correlações na produção de metabólitos secundários em níveis taxonômicos baixos (tribos, subtribos e gêneros). Utilizou-se um banco de dados com cerca de 36.000 ocorrências das principais substâncias isoladas em plantas da família. O estudo do equilíbrio químico na produção de metabólitos secundários foi feito utilizando-se Regressão Linear Múltipla. As afinidades entre os grupos com base na sua Química foram pesquisadas por vários métodos tais como: Análise de componentes principais, Análise de Cluster e Análises cladísticas. Observou-se também o grau de oxidação médio de vários metabólitos e sua utilidade como ferramenta em análises quimiotaxonômicas. Foi possível mostrar a existência de um equilíbrio na produção das 12 classes de metabólitos em níveis das tribos e subtribos. Mas, no nível dos gêneros um equilíbrio moderado foi encontrado. Também foi possível mostrar a existência de um equilíbrio oxidativo em vários níveis (tribos, subtribos). No nível dos gêneros nenhum equilíbrio foi encontrado utilizando-se o parâmetro passo oxidativo. Foi possível agrupar algumas das subfamílias de Asteraceae segundo Bremer e subtribos da tribo Heliantheae segundo Stuessy usando Análises de componentes principais e Análise de Cluster / This work analyse the occurrence of 12 classes of substances (monoterpenes, sesquiterpenes, sesquiterpene lactones, diterpenes, triterpenes, coumarins, flavonoids, polyacetylenes, Benzofurans, benzopyrans, acetophenones and phenylpropanoids) in the Asteraceae family and its Heliantheae tribe. This study intends to demonstrate the existence of correlations in the production of secondary metabolites in lower taxonomic levels (tribes, subtribes and genera). We used a database of about 36,000 occurrences of the main substances isolated from the plant family. The study of chemical equilibrium in the production of secondary metabolites was done using Multiple Linear Regression. The affinities between the groups based on their chemistry were investigated by various methods such as principal component analysis, Cluster and cladistic analysis. There was also the average degree of oxidation of various metabolites and their usefulness as a tool in chemotaxonomic analysis. It was possible to show the existence of a balance in the production of 12 classes of metabolites in the levels of the tribes and subtribes. But the level of the genus balance was found moderate. It was also possible to show the existence of an oxidative equilibrium in various levels (tribes, subtribes). The level of genus balance was not found using the parameter oxidation step. We could group some of the subfamilies of Asteraceae according to Bremer and the subtribes of Heliantheae according to Stuessy using the principal component analysis and Cluster Analysis

Este trabalho descreve as ocorrências naturais de flavonóides, cumarinas e benzofuranos na família de plantas, Asteraceae / Compositae. Tem como objetivo principal classificar os referidos metabólitos secundários como possíveis marcadores quimiotaxonômicos da família bem como fazer previsões de suas ocorrências naquela. Para sua realização, foi montado um banco de dados de ocorrências desses produtos naturais a partir da literatura especializada. Os números de ocorrências das três classes químicas (flavonóides, 4369;cumarinas, 961; benzofuranos, 628) foram avaliados através de programas computacionais. Com estes foram feitas matrizes de correlações, regressões lineares múltiplas, e gráficos variados. Foram também correlacionados os números de oxidação (NOXs) médios de cada classe química (exceto os dos benzofuranos, devido a algumas dúvidas suscitadas de sua rota biogenética) com a finalidade de estudos de passos evolutivos de táxons. Os resultados do estudo apontam alguns esqueletos carbônicos de cumarinas e benzofuranos que podem provavelmente servir como marcadores químicos em nível de tribos e subtribos da família. Quanto aos flavonóides, já são considerados, em nível infrafamiliar, como marcadores químicos alguns tipos de esqueletos carbônicos com padrões de substituição mais específicos. Foram montadas algumas equações empíricas capazes de prever ocorrências e NOXs das classes químicas envolvidas neste trabalho para as tribos e subtribos da família, com um grau de confiabilidade de 95%. Para este estudo usou-se como base taxonômica a classificação de Asteraceae mais recente de Bremer (1994). / This work describes the natural occurrences of flavonoids, coumarins and benzofurans in the family of plants, Asteraceae / Compositae. It has as main purpose to classify the referred secondary metabolites as possible chemotaxonomic markers of the family as well as to do predictions of occurrences of the latter. For its accomplishment, a database of occurrences of those natural products was set up from the specialized literature. The numbers of occurrences of the three chemical classes (flavonoids, 4369; coumarins, 961; benzofurans, 628) were appraised with use of statistical computacional programs. With aid of these were made correlation matrices of the occurrences, multiple linear regressions, numerous diverse diagrams. The average oxidation numbers (OXNs) of each chemical class (except the ones of the benzofurans, due to some doubts raised on their biogenetical route) were also correlated with the purpose of studies on evolutionary steps of the taxa. The results of the study point some carbon skeletons of coumarins and benzofurans that can probably serve as chemical markers at tribe and subtribe levels of the family. In relation to the flavonoids, these are already considered, at infrafamilial level, as chemical markers, especially some types of carbon skeletons bearing more specific substitution patterns. Were also mounted some empirical equations capable of predicting occurrences and average OXNs of the chemical classes involved in this work for the tribes and subtribes of the family, with a 95% reliability degree. For this work was also ulilized as taxonomic base the most recent classification of the Asteraceae of Bremer (1994a).