Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:18:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221663.pdf: 3298544 bytes, checksum: d7078a9b7ba3ea540646c7eaea3921b0 (MD5) / A Chromobacterium violaceum é uma bactéria Gram-negativa, violeta-pigmentada, aeróbica facultativa, que vive em regiões de climas tropicais e subtropicais, encontrada principalmente em solos e rios. Este microrganismo tem capacidade de produzir metabólitos de interesse biotecnológico, como por exemplo, a produção de antibióticos, agentes anti-tumorais e biopolímeros. Estas foram algumas das razões que levaram esta bactéria a ter o seu genoma seqüenciado por uma rede nacional de seqüenciamento de DNA, composta por 25 grupos de pesquisa de todo o país (http://www.brgene.lncc.br/cviolaceum/). Com o seqüenciamento do genoma da C. violaceum (linhagem ATCC 12472), o Brasil se incluiu entre os países com grande interesse na fisiologia e potencial biotecnólogico desta bactéria. Uma das características mais notáveis da C. violaceum é a produção de um pigmento de cor violeta, chamado violaceína, quando cultivada sob condições de aerobiose. Este metabólito e derivados da mesma via têm sido alvo de estudos por apresentarem potencial farmacológico. Neste trabalho são investigados os genes envolvidos na regulação da biossíntese de violaceína, bem como o mecanismo de regulação quorum sensing em C. violaceum (linhagem ATCC 12472; mesma linhagem seqüenciada). Além dos genes cviI e cviR (homólogos aos genes que caracterizam o sistema quorum sensing em bactérias Gram-negativas), outros genes foram encontrados serem reguladores da produção de violaceína. Através da análise de homologia entre seqüências e estruturas de proteínas, gerou-se um modelo da estrutura tridimensional do domínio C-terminal da proteína regulatória CviR, que tem uma ação importante no controle transcricional da expressão do operon vioABCD em C. violaceum. Os genes de regulação da biossíntese de violaceína foram investigados através da construção de mutantes por inserção de transposon (mini-Tn5 luxCDABE). Tais mutantes apresentam pouca produção de pigmento em relação à linhagem selvagem ATCC 12472. Moléculas de sinalização quorum sensing, N-acil-homoserinas lactonas (AHL), também foram investigadas na linhagem selvagem e nas mutantes. Três tipos de moléculas AHL foram identificadas na linhagem selvagem ATCC 12472, sendo que duas são de cadeia curta (N-hexahoil-L-homoserina lactona (HHL); N-(3-oxohexanoil)-L-homoserina lactona (OHHL)) e uma de cadeia longa (N-oxododecanoil)-L-homoserina lactona (OdDHL)), o que demonstra maior complexidade no circuito de regulação quorum sensing nesta linhagem de C.violaceum. Outra forma de regulação da produção de violaceína também foi explorada neste trabalho, assim como a atuação do complexo cAMP-CAP na transcrição do gene cviR, que resulta no estímulo da produção de violaceína quando há baixos níveis de glicose. Um modelo da arquitetura da rede de regulação do operon vioABCD foi desenvolvido com base no mecanismo quorum sensing utilizando-se a técnica matemático-computacional de redes de Petri híbrida. O modelo gerou resultados semi-quantitativos para diferentes condições de simulação, prevendo diferentes níveis de produção de violaceína frente ao nocauteamento de genes regulatórios e a presença de glicose ou glicerol no meio de cultura.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:45:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305452.pdf: 813250 bytes, checksum: a9e250eae236169fb2aefeb1e98fc252 (MD5) / Poli-hidroxialcanoatos (PHAs) são uma família de polímeros biodegradáveis que muitos micro-organismos são capazes de sintetizar, sendo os mesmos considerados uma alternativa futura aos plásticos convencionais. O Poli(3-hidroxibutirato) (P(3HB)) é o PHA mais estudado. Técnicas de engenharia genética vem sendo desenvolvidas em Escherichia coli, um micro-organismo naturalmente não produtor de PHAs, para se estabelecerem processos de produção microbiana através das técnicas de DNA recombinante. Porém, antes de se submeterem determinadas linhagens a essas técnicas, é necessário que estas estejam bem caracterizadas. Desta forma, estudaram-se linhagens de E. coli, JM101 e DH5a, com os genes para a biossíntese de P(3HB) de C. necator, utilizando glicose como fonte de carbono. Para a linhagem DH5a as velocidades específicas máximas de crescimento foram de 0,79 h-1, para a cepa selvagem, e 0,21 h-1 para a recombinante. Os fatores de conversão de substrato em células foram de 0,32 e 0,20 (g.g-1), os fatores de conversão de oxigênio em células foram de 3,94 e 1,65 (g.g-1) e as velocidades específicas de consumo de oxigênio para manutenção celular foram 52,59 e 25,72 (g.g-1.h-1) para E.coli DH5a selvagem e recombinante, respectivamente. Os níveis de acúmulo de P(3HB) em E. coli DH5a alcançaram valores em torno de 56 %, com produtividade máxima de 0,23 g.L-1.h-1. Para a linhagem JM101 as velocidades específicas máximas de crescimento foram de 0,91 h-1 para a cepa selvagem e 0,72 h-1 para a recombinante. E. coli JM101 apresentou duas fases distintas de consumo de açúcares redutores. Assim, os fatores de conversão de substrato em células observados na primeira fase foram de 7,55 e 1,32 (g.g-1) e na segunda fase foram de 0,069 e 0,072 (g.g-1), os fatores de conversão de oxigênio em células foram de 2,95 e 2,85 (g.g-1) e as velocidades específicas de consumo de oxigênio para manutenção celular foram 55,23 e 58,89 (g.g-1.h-1) para E.coli JM101 selvagem e recombinante, respectivamente. Os níveis de acúmulo de P(3HB) em E. coli JM101 alcançaram valores em torno de 34 %, com produtividade máxima de 0,10 g.L-1.h-1. Com a análise conjunta dos dados experimentais é possível concluir que a inserção do plasmídeo pBHR68 em E. coli JM101 e DH5a afetou o desempenho celular, visto a diferença dos parâmetros cinéticos de crescimento e de respiração microbiana das cepas antes e depois da transformação. Os resultados observados sugerem que E. coli DH5a recombinante é mais adequado para produção de P(3HB), em meio LB adicionado de glicose, que E. coli JM101 recombinante, devido ao maior percentual de acúmulo (56 %) e maior produtividade de polímero (0,23 g.L-1.h-1). / Polyhydroxyalcanoates (PHAs) are a family of biodegradable polymers synthesized for several bacteria. These polymers are considered a future alternative for conventional plastics. Poly(3-hydroxybutyrate) is the most widely studied PHA. Techniques of genetic engineering has been developed in Escherichia coli, a naturally non-producing PHAs microorganism, to establish processes of microbial production of P(3HB) through the techniques of recombinant RNA. However, before submitting E. coli strains to these techniques, it is necessary to investigate the strains and culture strategies. The present work examines two different strains of E. coli, JM101 and DH5a, a control strain and a P(3HB)-synthesizing strain, with the genes for biosynthesis of P(3HB) from C. necator, using glucose as a carbon source. The strain E. coli DH5a had a maximum specific growth rate of 0.79 h-1 for the control strain, and 0.21 h-1 for the recombinant strain, the carbon yield were 0.32 and 0.20 (g.g-1), the oxygen yield were 3.94 and 1.65 (g.g-1) and the oxygen consumption for maintenance were 52.59 e 25.72 (g.g-1.h-1), for the control strain and the recombinant strain, respectively. The P(3HB) accumulation in E. coli DH5a reached values around 56 %, with productivity of 0.23 g.L-1.h-1. For the strain E. coli JM101 the maximum speed of growth were 0.91 h-1 for the control strain and 0.72 h-1 for the recombinant. E. coli grows in two distinct phases, the carbon yield in the first phase were 7.55 and 1.32 (g.g-1) and in the second phase were 0.069 and 0.072 (g.g-1), the yield factors of oxygen in cells were 2.95 e 2.85 (g.g-1) and the oxygen consumption for maintenance were 55.23 and 58.89 (g.g-1.h-1) for the control strain and the P(3HB)-synthesizing strain, respectively. The P(3HB) accumulation in E. coli JM101 reached values around 34 %, with productivity of 0,10 g.L-1h-1.With this information it is possible to conclude that the insertion of the plasmid pBHR68 in E. coli JM101 and DH5á affected the metabolic. This fact was confirmed by the difference in growth parameters and microbial respiration of the strains before and after the transformation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-11-28Bitstream added on 2014-06-13T20:46:07Z : No. of bitstreams: 1 silva_fc_dr_araiq.pdf: 3716542 bytes, checksum: 39496f4900491cbbebdf1e1fc94be6e5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Três espécies de Piper foram escolhidas como modelos para estudos biossintéticos, transcriptômicos e proteômicos: P. tuberculatum, P. nigrum e P. crassinervium. As duas primeiras espécies acumulam principalmente metabólitos secundários da classe das amidas e essas substâncias foram alvo de experimentos biossintéticos. Foram monitoradas as atividades de diversas enzimas envolvidas na via fenilpropanoídica, dentre elas a fenilalanina amônia liase (PAL) e a cinamato 4-hidroxilase (C4H). Observou-se também atividade de uma enzima que catalisa a conversão do ácido ferúlico ao ácido 3,4-metilenodioxicinâmico, denominada 3,4- metilenodioxicinâmico sintase. Esta é provavelmente uma enzima monooxigenase-dependente do citocromo P450. A principal questão biossintética está centrada na sequência na qual as reações ocorrem: o grupo metilenodioxílico pode ser formado antes ou depois da porção amídica. Para elucidar esta questão, sintetizou-se dois possíveis precursores contendo o grupo 4-hidróxi-3- metóxifenílico: o ácido ferupérico e a feruperina. No entanto, experimentos de atividade enzimática in vitro utilizando estes dois precursores não foram esclarecedores, devido a existência de piperina endógena no extrato enzimático proveniente de folhas de P. nigrum, o que impediu observar a formação de produto. Foi avaliado também a participação de ácido malônico e L-valina na biossintese destas amidas: incorporou-se precursores isotopicamente marcados em plântulas de P. tuberculatum: ácido 2-[13C]-malônico, ácido malônico-U-2H e 15N-L-valina). Após análise por CLAEEM, conclui-se que o ácido malônico participa da reação de condensação com fenilpropanóides, gerando os derivados C6-C5 e L-valina é precursor do grupo isobutilamina. Considerando todos as evidências... / Three Piper species were chosen as a models for biosynthetic, transcriptomic and proteomics studies: P. tuberculatum, P. nigrum and P. crassinervium. The first two species accumulate mainly amides as secondary metabolites. This class of compounds was targeted by biosynthetic experiments. It was monitored the enzymatic activities of several enzymes involved in the phenylpropanoid pathway, including phenylalanine ammonia-lyase and cinnamate 4-hydroxylase. It was also observed the activity of an enzyme that catalyzes the conversion of ferulic acid to 3,4- methylenedioxycinnamic acid, named 3,4 methylenedioxycinnamic acid synthase. The main question was centered on the biosynthetic sequence: whether the methylenedioxy group can be formed before or after the amide portion. In order to elucidate this question, two possible precursors containing the group 4-hydroxy-3-methoxyphenyl were synthesized: feruperic acid and feruperine. However, experiments of in vitro enzymatic activity using these two precursors were not enlightening, due to the existence of piperine as endogenous in the enzymatic extract from leaves of P. nigrum, which prevented observe the formation of product. It was also evaluate the participation of malonic acid and L-valine in the biosynthesis of these amides, by incorporating isotopically labeled precursors in plants of P. tuberculatum: 2-[13C]-malonic acid, malonic-U-2H acid and 15N-Lvaline. After analysis by HPLC-MS, it was concluded that the malonic acid participates in the condensation reaction with phenylpropanoids, generating the C6-C5 derivatives and L-valine is the putative precursor of the isobutylamine group. Considering all the experimental evidence, the biosynthetic pathway proposed was that in which the methylenedioxy group is formed before the amide. In the second step, it carried out the ... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-01-10Bitstream added on 2014-12-02T11:21:04Z : No. of bitstreams: 1 000748501_20160131.pdf: 701656 bytes, checksum: 493a3dd3a311bf41b1aa17b996230e0a (MD5) Bitstreams deleted on 2016-02-01T10:15:54Z: 000748501_20160131.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-01T10:16:44Z : No. of bitstreams: 1 000748501.pdf: 2259840 bytes, checksum: 1a6811da169a1eebac336c7d8d838a3a (MD5) / Cromanos e cromenos são metabólitos secundários comumente encontrados em espécies dos gêneros Piper e Peperomia, pertencentes à família Piperaceae. São caracterizados pela presença de um núcleo benzopirânico (um anel benzeno fundido a um anel pirano). Essa classe de substâncias é importante do ponto de vista farmacológico, uma vez que apresenta vasta gama de atividades biológicas, incluindo antifúngica, tripanocida, antioxidante e antiparasitária. Os benzopiranos isolados de espécies de Piper e Peperomia apresentam diversidade quanto aos substituintes da unidade aromática de suas estruturas químicas. Baseado no exposto, rotas biossintéticas distintas foram propostas. Em espécies de Piper essas rotas envolveriam a via do ácido chiquímico pela atuação do ácido para-hidroxibenzóico, enquanto que em espécies de Peperomia estaria operando a via do acetato. O presente trabalho teve como objetivo estudar a relação biossintética dos benzopiranos presentes nas espécies Piper aduncum e Peperomia obtusifolia, bem como a determinação da dinâmica metabólica envolvida na formação dos mesmos, tanto em nível metabólico como enzimático, uma vez que os cromenos isolados de Piper aduncum descrevem ritmo circadiano bem determinado. Estudos de variação circadiana realizados em Peperomia obtusifolia com o objetivo de acompanhar a formação do cromano ácido 3,4-diidro-5-hidróxi-2,7-dimetil-8-(3-metil-2-butenil)-2-(4-metil-1,3-pentadienil)-2H-1-benzopirano carboxílico (4) não demonstraram ritmo uniforme, do tipo sigmoidal, comum aos cromenos isolados de P. aduncum. O acúmulo do cromano 4 mostrou um máximo às 18h00, mas outros picos de concentração do mesmo foram observados às 06h00 e 15h00 e corroboram para o estabelecimento de um ritmo aleatório. Para a avaliação da origem biossintética de 4, foram realizados experimentos de incorporação utilizando precursor enriquecido... / Chromanes and chromenes are secondary metabolites commonly found in species of the genera Piper and Peperomia, belonging to the Piperaceae family. They are characterized by the presence of a benzopyran core showing a benzene ring fused to a pyran ring. This class of compounds is pharmacologically important, since they from shown a broad range of biological activities including antifungal, trypanocidal, antioxidant and anti-parasitic. The benzopyrans isolated from Piper and Peperomia species showed diversity biosynthetic pathways, mainly related to the aromatic moieties. The biosynthesis of Piper species involve the shikimic pathway showing as the first precursor the p-hydroxybenzoic acid, whereas in Peperomia species would be operating the route of acetate. The present work aimed to study the biosynthetic relationship of benzopyrans present in Piper aduncum and Peperomia obtusifolia as well as to determine the metabolic dynamics involved in their formation related to metabolic and enzymatic levels, since the chromenes isolated from Piper aduncum describe well-defined circadian rhythm. Studies of circadian rhythm performed in Peperomia obtusifolia, aiming to follow the formation of chromane 3,4 -dihydro- 5 -hydroxy -2 ,7- dimethyl-8- (3-methyl -2- butenyl) -2 - (4 -methyl -1 ,3- pentadienyl )-2H -1- benzopyran carboxylic acid (4) from P. obtusifolia showed no uniform sigmoidal curve, common to the chromenes isolated from Piper aduncum. The accumulation of the chromane 4 showed a maximum at 18:00 pm, but others peaks of the same concentration were observed at 06:00 am and 15:00 pm, corroborating to establish a random pace. To evaluate the biosynthetic origin of the chromane 4, feeding experiments were conducted using a precursor enriched with stable isotopes (ethyl [2-13C ]-sodium acetate) in the leaves of P. obtusifolia. Experiments were performed using seedlings of P. obtusifolia. The enriched extracts...

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-01-24Bitstream added on 2014-12-02T11:21:04Z : No. of bitstreams: 1 000773472_20160124.pdf: 491423 bytes, checksum: ac26be3516e8bc78d9daee75666f1f79 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-01-26T10:39:34Z: 000773472_20160124.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-26T10:40:10Z : No. of bitstreams: 1 000773472.pdf: 2807435 bytes, checksum: 4c681423754a3f921030656778adfc9c (MD5) / A família Piperaceae compreende aproximadamente 4000 espécies, sendo que o gênero Piper é o mais abundante. Muitas espécies desse gênero são utilizadas na medicina tradicional para o tratamento de diversas enfermidades. A ampla potencialidade biológica dessa família deve-se ao acúmulo de diferentes classes de metabólitos secundários, dentre os quais, destacam-se os derivados prenilados do ácido p-hidroxibenzoico e seus produtos ciclizados, denominados cromenos e/ou cromanos, que apresentam como característica química fundamental a presença de um anel pirano fundido a um anel benzeno. A espécie Piper gaudichaudianum em particular, apresenta em sua constituição o ácido 2-metil-2-(4’-metil-3’-pentenil)-8-(3’’-metil-2’’-butenil)-2H-1-cromeno-6-carboxílico, conhecido como ácido gaudichaudiânico, um cromeno prenilado que além de ser o metabólito majoritário em folhas e raízes dessa espécie, possui conhecida atividade tripanocida e antifúngica frente a fitopatógenos. Estudos químicos mostraram a rara presença das duas formas isoméricas naturais, ()-S e ()-R, do ácido gaudichaudiânico, durante o isolamento desse composto, despertando ainda mais o interesse na avaliação de suas etapas biossintéticas. Logo, o presente trabalho teve como principal objetivo estudar a etapa de formação dos enantiomeros, que devem ser formados durante o processo de ciclização de um intermediário geranilado derivado do ácido benzoico para a formação do anel benzopirânico. As propostas de ciclização química e enzimática foram avaliadas utilizando como precursor o ácido 3-geranil-4-hidroxi-5-(3’-metil-2’-butenil)benzoico conhecido como ácido myrsinoico A, identificado e isolado da espécie P. gaudichaudianum. Alguns testes para a avaliação da possibilidade da ciclização se dar por métodos químicos mostrou que em meio ácido e sob aquecimento não foi observada a formação do ácido gaudichaudiânico... / The Piperaceae family comprises about 4000 species, and the genus Piper is the most abundant. Many species of this genus are used in folk medicine to treat various diseases. The wide biological potential of this family is due to the accumulation of different classes of secondary metabolites, among which stand out the prenylated derivatives of p-hydroxybenzoic acid and its cyclized products, known as chromenes and/or chromanes, which are characterized by the presence of a pyran ring fused with a benzene moieity. Piper gaudichaudianum, in particular, presents in its constitution the 2-methyl -2-(4'-methyl-3'-pentenyl)-8-(3''-methyl-2-butenyl)-2H-1-chromene-6-carboxylic acid, known as gaudichaudianic acid, a prenylated chromene that is the major metabolite in leaves and roots of this species. This compound has shown trypanocidal and antifungal activities. Chemical studies demonstrated the presence of two naturally occurring rare isomeric forms, (+)-S and (-)-R, gaudichaudianic acid, arousing the interest in further evaluations of their biosynthetic steps. Therefore, the present work aimed to study the biosynthetic pathway related to the cyclization step leading to the enantiomers of gaudichaudianic acid using prenylated benzoic acid derivatives as intermediates. The proposed chemical and enzymatic cyclizations were evaluated using as the precursor the 3-geranyl-4-hydroxy-5-(3'-methyl-2'-butenyl )benzoic acid, known as myrsinoic acid identified and isolated from P. gaudichaudianum. To evaluate the possibility of cyclization occur by chemical methods acidic media and heating conditions were used. Under these conditions the formation of gaudichaudianic acid was not observed, which shows that the cyclization may occur enzymatically, catalyzed by a cyclase-type enzyme. Enzyme assays were performed using soluble and microsomal fractions obtained from the leaves P. gaudichaudianum and using the 3-geranyl-4-hydroxy-5-(3'-methyl-2'-butenyl) benzoic...

Orientador: Maysa Furlan / Banca: Isabele Rodrigues Nascimento / Banca: Monica Tallarico Pupo / Resumo: O estudo químico das partes aéreas de Peperomia blanda resultou no isolamento de quinze substâncias, incluindo cinco lignanas tetraidrofurâncias (rel-(7R,8S,7'S,8'S)- 4,5,4',5'-dimetilenodioxi-3,3'-dimetoxi-7,7'-epoxilignana, rel-(7R,8S,7'S,8'S)-4',5'- metilenodioxi-3,4,5,3'-tetrametoxi-7,7'-epoxilignana, rel-(7R,8S,7'S,8'S)-4-hidroxi- 4',5'-metilenodioxi-3,5,3'-trimetoxi-7,7'-epoxilignana, rel-(7R,8S,7'S,8'S)-4'-hidroxi- 3,4,5,3',5'-pentametoxi-7,7'-epoxilignana, rel-(7R,8S,7'S,8'S)-9-hidroxi-4',5'-metilenodioxi- 3,4,5,3'-tetrametoxi-7,7'-epoxilignana), cinco secolignanas ((2S,3R)-2-metil-3- [bis(4',5'-metilenodioxi-3'-metoxifenil)metil]butirolactona, rel-(2S,3R)-2-metil-3-[bis (3',4',5'-trimetoxifenil)metil]butirolactona, rel-(2R,3R)-2-metil-3-[bis(3',4',5'-trimetoxifenil) metil]butirolactona, (2S,3R,5R)-2-metil-3-[5-(3',4',5'-trimetoxifenil)-5-(4'',5''- metilenodioxi-3''-metoxifenil)metil]butirolactona, (2R,3R,5R)-2-metil-3-[5-(3',4',5'-trimetoxifenil)- 5-(4'',5''-metilenodioxi-3''-metoxifenil)metil]butirolactona), duas flavonas (5-hidroxi-4',7,8-trimetoxiflavona,5-hidroxi-3',4',7,8-tetrametoxiflavona) e três policetídeos (proctoriona C, surinona A, surinona C). As estruturas químicas das substâncias foram determinadas utilizando técnicas espectrométricas, incluindo RMN 1D e 2D. As estereoquímicas relativas das lignanas tetraidrofurânicas e das secolignanas foram determinadas através de experimentos de NOESY 1D e as estereoquímicas absolutas das secolignanas foram determinadas através de dicroísmo circular. Todas as substâncias estão sendo descritas pela primeira vez nessa espécie vegetal, sendo que as lignanas tetraidrofurânicas apresentaram estruturas químicas com estereoquímicas inéditas e as secolignanas haviam sido obtidas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The phytochemical investigation of aerial parts of Peperomia blanda yielded fifteen compounds, identified as five tetrahydrofuran lignans (rel-(7R,8S,7'S,8'S)- 4,5,4',5'-dimethylenedioxy-3,3'-dimethoxy-7,7'-epoxylignan, rel-(7R,8S,7'S,8'S)-4',5'- methylenedioxy-3,4,5,3'-tetramethoxy-7,7'-epoxylignan, rel-(7R,8S,7'S,8'S)-4-hydroxy- 4',5'-methylenedioxy-3,5,3'-trimethoxy-7,7'-epoxylignan, rel-(7R,8S,7'S,8'S)-4'- hydroxy-3,4,5,3',5'-pentamethoxy-7,7'-epoxylignan, rel-(7R,8S,7'S,8'S)-9-hydroxy- 4',5'-methylenedioxy-3,4,5,3'-tetramethoxy-7,7'-epoxylignan), five secolignans ((2S,3R)-2-methyl-3-[bis(4',5'-methylenedioxy-3'-methoxyphenyl)methyl]butyrolactone, rel-(2S,3R)-2-methyl-3-[bis(3',4',5'-trimethoxyphenyl)methyl]butyrolactone, rel- (2R,3R)-2-methyl-3-[bis(3',4',5'-trimethoxyphenyl)methyl]butyrolactone, (2S,3R,5R)-2- methyl-3-[5-(3',4',5'-trimethoxyphenyl)-5-(4'',5''-methylenedioxy-3''-methoxyphenyl) methyl]butyrolactone and (2R,3R,5R)-2-methyl-3-[5-(3',4',5'-trimethoxyphenyl)-5- (4'',5''-methylenedioxy-3''-methoxyphenyl)methyl]butyrolactone), two flavones (5- hydroxy-4',7,8-trimethoxyflavone, 5-hydroxy-3',4',7,8-tetramethoxyflavone) and three polyketides (proctorione C, surinone A, surinone C). The chemical structures were elucidated by interpretation of their spectroscopic data, including 1D and 2D NMR. The relative configurations of tetrahydrofuran lignans and secolignans were determined using NOESY analyses and the absolute configurations were defined by CD spectra. All compounds were described at the first time in this species and all tetrahydrofuran lignans showed novel stereoisomers and the secolignans were previously published as synthetic products. The tetrahydrofuran lignans showed powerful trypanocidal... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Maysa Furlan / Co-orientador: João Marcos Batista Junior / Banca: Isabele Rodrigues Nascimento / Banca: Silvia Noelí López / Resumo: A família Piperaceae compreende aproximadamente 4000 espécies, sendo que o gênero Piper é o mais abundante. Muitas espécies desse gênero são utilizadas na medicina tradicional para o tratamento de diversas enfermidades. A ampla potencialidade biológica dessa família deve-se ao acúmulo de diferentes classes de metabólitos secundários, dentre os quais, destacam-se os derivados prenilados do ácido p-hidroxibenzoico e seus produtos ciclizados, denominados cromenos e/ou cromanos, que apresentam como característica química fundamental a presença de um anel pirano fundido a um anel benzeno. A espécie Piper gaudichaudianum em particular, apresenta em sua constituição o ácido 2-metil-2-(4'-metil-3'-pentenil)-8-(3''-metil-2''-butenil)-2H-1-cromeno-6-carboxílico, conhecido como ácido gaudichaudiânico, um cromeno prenilado que além de ser o metabólito majoritário em folhas e raízes dessa espécie, possui conhecida atividade tripanocida e antifúngica frente a fitopatógenos. Estudos químicos mostraram a rara presença das duas formas isoméricas naturais, ()-S e ()-R, do ácido gaudichaudiânico, durante o isolamento desse composto, despertando ainda mais o interesse na avaliação de suas etapas biossintéticas. Logo, o presente trabalho teve como principal objetivo estudar a etapa de formação dos enantiomeros, que devem ser formados durante o processo de ciclização de um intermediário geranilado derivado do ácido benzoico para a formação do anel benzopirânico. As propostas de ciclização química e enzimática foram avaliadas utilizando como precursor o ácido 3-geranil-4-hidroxi-5-(3'-metil-2'-butenil)benzoico conhecido como ácido myrsinoico A, identificado e isolado da espécie P. gaudichaudianum. Alguns testes para a avaliação da possibilidade da ciclização se dar por métodos químicos mostrou que em meio ácido e sob aquecimento não foi observada a formação do ácido gaudichaudiânico... / Abstract: The Piperaceae family comprises about 4000 species, and the genus Piper is the most abundant. Many species of this genus are used in folk medicine to treat various diseases. The wide biological potential of this family is due to the accumulation of different classes of secondary metabolites, among which stand out the prenylated derivatives of p-hydroxybenzoic acid and its cyclized products, known as chromenes and/or chromanes, which are characterized by the presence of a pyran ring fused with a benzene moieity. Piper gaudichaudianum, in particular, presents in its constitution the 2-methyl -2-(4'-methyl-3'-pentenyl)-8-(3''-methyl-2-butenyl)-2H-1-chromene-6-carboxylic acid, known as gaudichaudianic acid, a prenylated chromene that is the major metabolite in leaves and roots of this species. This compound has shown trypanocidal and antifungal activities. Chemical studies demonstrated the presence of two naturally occurring rare isomeric forms, (+)-S and (-)-R, gaudichaudianic acid, arousing the interest in further evaluations of their biosynthetic steps. Therefore, the present work aimed to study the biosynthetic pathway related to the cyclization step leading to the enantiomers of gaudichaudianic acid using prenylated benzoic acid derivatives as intermediates. The proposed chemical and enzymatic cyclizations were evaluated using as the precursor the 3-geranyl-4-hydroxy-5-(3'-methyl-2'-butenyl )benzoic acid, known as myrsinoic acid identified and isolated from P. gaudichaudianum. To evaluate the possibility of cyclization occur by chemical methods acidic media and heating conditions were used. Under these conditions the formation of gaudichaudianic acid was not observed, which shows that the cyclization may occur enzymatically, catalyzed by a cyclase-type enzyme. Enzyme assays were performed using soluble and microsomal fractions obtained from the leaves P. gaudichaudianum and using the 3-geranyl-4-hydroxy-5-(3'-methyl-2'-butenyl) benzoic... / Mestre

Orientador: Lourdes Campaner dos Santos / Banca: Maysa Furlan / Banca: Marcelo Aparecido da Silva / Resumo: As espécies da família Eriocaulaceae apresentam estudos químicos na literatura que descrevem a presença de substâncias com potencial biológico, com destaque para a planifolina em Paepalanthus planifolius. Apesar disso, existem poucos dados sobre a química dos microrganismos associados a essas espécies, como fungos endofíticos. Para esse estudo, selecionamos o fungo endofítico Microsphaeropsis arundinis, isolado dos capítulos de P. planifolius. O endófito foi cultivado em meios de cultivo líquido (Caldo Batata Dextrose, Caldo YM, Extrato de Malte, Caldo Nutrient e Caldo Czapek-Dox) e sólido (arroz parboilizado e milho canjica) e os extratos acetato de etila obtidos foram analisados quimicamente quanto a seu perfil cromatográfico por HPLC-PDA e biologicamente a partir da atividade antitumoral contra linhagens de câncer de mama e de câncer de pulmão. O extrato acetato de etila cultivado em arroz parboilizado demonstrou-se o mais ativo frente as linhagens de adenocarcinoma de mama murino (IC50 = 39,91 μg mL-1) e adenocarcinoma de mama humano (IC50 = 51,93 μg mL-1), sendo cultivado em escala ampliada e estudado fitoquimicamente buscando-se o isolamento das substâncias produzidas. A utilização de técnicas espectroscópicas e espectrométricas permitiu a identificação de oito substâncias, sendo as substâncias 1, 2, 3 e 7 inéditas na literatura e a substância 5 descrita pela primeira vez como produto natural. Uma análise biossintética mostra que as substâncias são provenientes da via d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Species of Eriocaulaceae family showed some chemical studies that describe the presence of compounds with biological potential, such as planifolin in Paepalanthus planifolius . Despite these compounds, there are few data about the chemistry of the microorganisms associated with these species, such as endophytic fungi. For this study, we selected the endophytic fungus Microsphaeropsis arundinis, isolated from P. planifolius capitula. The endophyte was cu ltivate in liquid culture media (Potato Dextrose Broth, YM Broth, Malt Extract, Nutrient Broth and Czapek - Dox Broth) and solid culture media ( parboiled rice and corn) and the ethyl acetate extracts were chemically analyzed by HPLC - PDA and biologically eval uated against adenocarcinoma cell lines using MTT assay. The ethyl acetate extrac t cultivated in parboiled rice was the most active one against murine breast adenocarcinoma (IC 50 = 39,91 μg mL - 1 ) and human breast adenocarcinoma (IC 50 = 51,93 μg mL - 1 ), being select to cultivated on an enlarged scale and fractionated result in the isolation of major compounds . The use of spectroscopic and spectrometric techniques result in the ide ntification of eight compounds, with 1 ( 2Z, 5E ) - 4,7,9 - trihydroxy - 2,5 - decadienoic acid) 2 ( ( 2Z, 5E ) - 4 - acetoxy - 7,9 - dihydroxydeca - 2,5 - dienoic acid ), 3 ( ( 2Z,5E ) - 7 - acetoxy - 4,9 - dihydroxydeca - 2,5 - dienoic acid) and 7 ( 1 - (2,5 - dihydroxypheny l) - 3' - oxobutan - 2' ' - yl acetate) unpublished in ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-04-29T21:02:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330550.pdf: 3803484 bytes, checksum: e196fb8cfcc644e6109788e03268875f (MD5) Previous issue date: 2014 / Leishmania (Viannia) braziliensis, Trypanosoma rangeli e o Trypanosoma cruzi são parasitos hemoflagelados pertencentes à Ordem Kinetoplastida, família Trypanosomatidae, capazes de infectar insetos, animais silvestres e domésticos, assim como o homem. Durante seu ciclo de vida, estes parasitos são expostos a uma grande quantidade de espécies reativas do oxigênio (ERO) e do nitrogênio (ERN), o que promove sua eliminação dentro dos hospedeiros. Por sua vez, os parasitos adotam diferentes mecanismos de defesa para lidar com essas condições de estresse, dentre dos quais, encontram-se um elaborado sistema antioxidante composto de moléculas e enzimas responsáveis pela eliminação das ERO e/ou das ERN. Nesse sentido, em tripanosomátidos a tripanotiona T[SH]2 é a molécula que eficientemente regula a homeostase redox, sendo chave no mecanismo de defesa antioxidante. A síntese da T[SH]2 depende da disponibilidade de seus precursores como a cisteína, um aminoácido sulfurado implicado em diversos processos celulares como a estabilidade, a estrutura e a regulação da atividade catalítica de várias proteínas. Duas vias diferentes para a biossíntese de cisteína têm sido descritas, a via de síntese de novo, catalisada principalmente pela Cisteína Sintase (CS), e a via de transulfuração reversa (RTS), catalisada pela Cistationina ß-Sintase (CßS). Uma vez que o metabolismo da cisteína é crucial para a biossíntese da tripanotiona, a presente proposta visou determinar a função que as proteinas CS e CßS desempenham na resposta antioxidante destes parasitos. Assim sendo, realizamos a caracterização molecular e bioquímica dos genes da CS e CßS em parasitos sob condições de estresse oxidativo e nitrosativo in vitro. Os resultados demonstram claras diferenças na biossíntese de cisteína entre estes parasitos. Enquanto L. braziliensis e T. cruzi possuem as rotas de novo e RTS ativas, o T. rangeli possui somente a via RTS funcional. A avaliação da expressão das proteínas CS e CßS nas diferentes formas evolutivas destes parasitos revelou uma expressão estágio-dependente das duas proteínas em L. braziliensis e em T. cruzi, sendo a CS mais expressa nas formas amastigotas e a CßS nas formas promastigotas e epimastigotas, respectivamente. Por sua vez, em T. rangeli a CS não foi detectada e nenhum tipo de modulação foi encontrado para CßS entre as formas epimastigota e tripomastigota. Os ensaios de dose-resposta ao estresse por H2O2 e SNAP in vitro revelaram diferenças nos perfis de sensibilidade dos parasitos. O T. rangeli mostrou-se como o parasito mais sensível ao H2O2, porém o mais resistente ao SNAP, enquanto L. braziliensis apresentou a maior resistência ao H2O2 e a maior sensibilidade ao SNAP. Para Leishmania houve uma associação entre o aumento da expressão e da atividade da CS e da CßS com o aumento da concentração de tióis totais em resposta à indução de estresse oxidativo e nitrosativo in vitro. Os resultados das análises funcionais mostraram que o aumento na expressão de CS e de CßS induz resistência dos parasitos mutantes ao estresse oxidativo em relação às cepas selvagens. Neste estudo demonstrou-se que alterações nos níveis de expressão e de atividade das proteínas CS e CßS em L. braziliensis e T. rangeli estão relacionadas com a sobrevivência destes parasitos sob condições de estresse oxidativo.<br> / Abstract: Leishmania (Viannia) braziliensis, Trypanosoma rangeli e o Trypanosoma cruzi, are hemoflagellates parasites belonging to the order Kinetoplastida, family Trypanosomatidae, can infect insects, and animals as well as humans. During their complex life cycle, they are exposed to a large amount of reactive oxygen species or reactive nitrogen species (ROS and RNS) generated by the host allowing their elimination. In turn, parasites adopt various defense mechanisms to cope with oxidative or nitrosative stress, they have developed an elaborate antioxidant system composed of molecules and enzymes to scavenge these ROS and RNS. In this sense, trypanothione T[SH]2 is which efficiently regulate the redox homeostasis on these parasites. The synthesis of trypanothione depends on the availability of cysteine, a sulfur-containing amino acid implicated in several processes, including the stability, structure, regulation of catalytic activity of various proteins. Two different routes for cysteine biosynthesis have been described: de novo or assimilatory where CS is regulated key enzyme and reverse-transsulfuration (RTS) pathways with a CßS as regulated key enzyme. Because the cysteine metabolism is considered crucial in maintaining the reducing environment for trypanosomatids due to its importance as a precursor for the biosynthesis of trypanothione, this proposal aimed to determine the role of the CS and CßS in the antioxidant response of these parasites by molecular and biochemical characterization of the genes encoding these proteins in the parasite under oxidative and nitrosative stress in vitro. Our results clearly demonstrated differences between these parasites in the cysteine biosynthesis. L. braziliensis and T. cruzi have active the two pathways (de novo and RTS), whereas T. rangeli only has the RTS pathway. The expression and activities analyses of CS and CßS in the different developmental forms of the parasites revealed that in L. braziliensis and T. cruzi there are a stage-specific association, where CS is more active and mostly expressed in amastigotes and CßS is associated with promastigotes and epimastigotes forms, respectively. Unlike in T. rangeli CS was not detected and no stage-specific association was found for CßS. The dose response assay to H2O2 and SNAP shown differences in susceptibility profiles for these parasites. T. rangeli was more susceptible to H2O2, but more resistant to SNAP, while L. braziliensis was more resistant to H2O2, but more sensitive to SNAP. Additionally, in Leishmania there was a clear association between the increased levels of protein expression and activity of LbrCS and LbrCßS with the elevated levels of total thiols concentration in response to oxidative and nitrosative stress in vitro. In the functional analyses, we found an enhanced ability of parasites overexpressing CS and CßS to resist oxidative stress when compared to the control parasites. In this study we clearly demonstrated that changes in the expression protein and activity levels of CS and CßS may be related to survival to oxidative stress conditions in L. braziliensis and T. rangeli.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:37:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 222131.pdf: 1388356 bytes, checksum: ec3e45feb5317df995c748f9a8eb33f4 (MD5) / Uma classe de polímeros bacterianos que se destaca pela proximidade de suas características com as de plásticos de origem petroquímica são os polihidroxialcanoatos (PHA's). PHA sintases são enzimas chave para a biossíntese destes polímeros. A PHA sintase de Chromobacterium violaceum, que é do tipo I, utiliza como substrato hidroxiacil-CoA (HA-CoA) de 3 a 5 carbonos, enquanto a PHA sintase do tipo II de Pseudomonas aeruginosa, utiliza HA-CoA contendo de 6 a 14 carbonos. Com o objetivo de modificar a especificidade da PHA sintase de C. violaceum, buscou-se determinar sítios específicos para mutação, por técnica de DNA recombinante, de maneira a torná-la capaz da biossíntese de copolímeros contendo HA's de cadeia curta e média. O conhecimento da estrutura terciária, e particularmente, do sítio ativo da proteína, é uma etapa importante para o estudo de possibilidades de mudança de sua especificidade. Com base neste propósito, o modelo teórico para a PHA sintase de C. violaceum foi obtido através das técnicas de modelagem por homologia, utilizando-se uma lipase gástrica humana como referência (Depositada no PDB, Protein Data Bank, com o código de acesso 1HLG). O modelo foi desenvolvido baseado no alinhamento entre as seqüências primárias da PHA sintase de C. violaceum e P. aeruginosa, e a lipase, e validado através do gráfico de Ramachandran, apresentando 94% e 96% dos resíduos modelados com ângulos espacialmente possíveis, respectivamente para C. violaceum e P. aeruginosa. A estrutura 3D resultante apresenta uma díade catalítica composta pelos aminoácidos C292 e H478. O aminoácido D448, proposto como uma base geral catalítica que ativa o grupamento 3-hidroxil do HB-CoA para formar o intermediário tioéster pode, na verdade, ter o papel de auxiliar no transporte do substrato e na estabilização do estado de transição. Não foi possível confirmar que este faz parte de uma tríade catalítica, conforme sugerido na literatura. Os resultados obtidos pela modelagem da estrutura serviram de base para a escolha de mutações sítio-específicas, testadas neste trabalho. O gene phaCCv do genoma da C. violaceum (ATCC12472) foi amplificado por PCR, utilizando-se um par de oligonucleotídios complementares às extremidades 3' e 5' do gene phaC contendo sítios de restrições apropriados à ligação ao vetor. O plasmídio pBHR69 continha, além do gene de resistência à ampicilina, os genes phaA e phaB, codificando para a b-cetotiolase e acetoacil-CoA redutase de R. eutropha, respectivamente. O produto de PCR foi purificado e ligado ao pBHR69 previamente digerido com SmaI/BamHI; uma alíquota da reação de ligação foi utilizada para transformar as células competentes DHa5TM-TR. Os transformantes foram selecionados através da utilização de meio agar LB contendo ampicilina. A sintase de C. violaceum clonada e expressa em E. coli produziu PHB, e a diferença na produção de PHB pela PHA sintase não mutada e nos mutantes sugere uma possível mudança na afinidade enzima-substrato.