Metabólitos secundários produzidos por espécies vegetais são, há tempos, reconhecidos como moléculas capazes de desempenhar ações farmacológicas. Entre as plantas medicinais mais utilizadas estão espécies do gênero Hypericum, pertencente à família Guttiferae, e que possui 494 espécies. Destas, aproximadamente 20 estão distribuídas no sul e sudeste do Brasil e apresentam o acúmulo de compostos fenólicos como flavonoides, xantonas, benzopiranos e floroglucinois. Como forma de garantia da qualidade e quantidade de plantas medicinais para consumo da indústria farmacêutica, bem como uma alternativa para preservação das espécies, o estabelecimento de protocolos de cultivo apresenta-se como uma opção vantajosa frente ao uso de plantas coletadas diretamente de seus locais de crescimento. Por este motivo, espécies nativas do sul do Brasil como H. polyanthemum, H. ternum, H. myrianthum, H. carinatum e H. campestre tiveram seus protocolos de cultivo in vitro e ex vitro (aclimatização) estabelecidos, verificando-se a possibilidade da produção de biomassa vegetal uniforme e de maneira otimizada, com a manutenção da síntese dos metabólitos de interesse. H. teretiusculum, espécie recém identificada na região central do estado, apresenta o acúmulo de metabólitos secundários e escassos relatos na literatura, focados em seus aspectos botânicos. Estes fatos levaram ao estabelecimento do protocolo de cultivo in vitro e aclimatização da espécie. As plântulas apresentaram crescimento satisfatório quando cultivadas in vitro em meio MΔ apenas ou suplementado com ácido indol butírico. Após 18 semanas de aclimatização, verificou-se o aumento da biomassa e o acúmulo dos derivados do floroglucinol uliginosina B e isohyperbrasilol B, verificados em traços na planta in natura, bem como hiperbrasilol B e japonicina A, não detectados nos extratos das plantas coletadas de seu habitat natural. Este resultado evidencia a relevância do cultivo in vitro como forma de otimização da produção de moléculas bioativas. Entre as espécies nativas estudadas, H. polyanthemum destaca-se por ser a única, até o momento, produtora dos três benzopiranos, HP1, HP2 e HP3. Além deles, a planta também produz o derivado do floroglucinol uliginosina B. A presença de HP1, com atividades analgésica e antidepressiva bem como de uliginosina B, que se classifica como novo protótipo para moléculas antidepressivas, levou ao desenvolvimento de um depósito de patente para o extrato n-hexano da espécie e requer estudos para a investigação da otimização em sua biossíntese. Neste sentido, a influência da imposição de estresse abiótico (ácido salicílico e dano mecânico, sozinhos ou combinados, fertilização e seca, sozinhos ou combinados) em plantas aclimatizadas de H. polyanthemum foi investigada na décima oitava semana de aclimatização. Embora HP2 não tenha apresentado aumento em nenhum dos tratamentos aplicados, o aumento de 40 e 6 vezes na produção de uliginosina B nas folhas e flores, respectivamente, destaca-se entre os resultados obtidos, bem como aumento significativo na síntese de HP1 nas folhas e flores e HP3 nas folhas após a aplicação de seca e seca com fertilização, respectivamente. Os resultados sugerem que a biossíntese dos principais metabólitos de H. polyanthemum pode ser consideravelmente incrementada com a exploração do recurso da imposição de estresse hídrico no mesmo. O estabelecimento do cultivo in vitro de raízes adventícias de H. polyanthemum foi realizado como alternativa de produção rápida e “limpa” dos metabólitos secundários de interesse. No entanto, embora apresentando crescimento satisfatório em meio líquido, a síntese de benzopiranos e floroglucinois não foi verificada, mas a produção de diversas xantonas. Interessante é ressaltar que apenas traços de uma xantona é relatado para plantas in natura da espécie, não sendo detectada em plântulas cultivadas in vitro. Com o objetivo de compreender a produção e regulação na síntese destes compostos, realizou-se a investigação de enzimas poliacetídeo sintases (PKS) do tipo III nos tecidos da espécie, com o objetivo principal da obtenção de uma isobutirofenona sintase, envolvida com a biossíntese de floroglucinois e benzopiranos. Dos screenings realizados com primers de expressão de algumas PKS do tipo III foi possível isolar uma benzofenona sintase (BPS) das culturas de células em suspensão e um fragmento 3’-terminal de uma ORF específica para PKS do tipo III, sem apresentar enzimas funcionalmente relacionadas à BPSs. Estes achados concordam com o perfil fitoquímico das culturas de células em suspensão, que apresentam no mínimo duas xantonas como componentes majoritários, e das plântulas in vitro, que apresentam majoritariamente benzopiranos e derivados do floroglucinol em seus extratos, sem detecção de estruturas relacionadas à xantonas. Considerados em seu conjunto, os resultados do presente trabalho contribuem para a preservação e manutenção da qualidade do material vegetal das espécies de Hypericum com potencial uso na terapêutica, bem como contribui para o entendimento da biosíntese dos principais metabólitos de H. polyanthemum que demonstram variar de acordo com o tecido vegetal. / Plant secondary metabolites are long ago known to be able to perform pharmacological effects. Hypericum genus possesses 494 species distributed around the world and approximately 20 grow in south Brazil and accumulate phenolic compounds such as flavonoids, xanthones, benzopyrans and phloroglucinol derivatives. Aiming plant quantity and quality for pharmaceutical industry purposes, as well as to avoid natural resource exploitation, in vitro and ex vitro (acclimatization) protocols were established for H. polyanthemum, H. ternum, H. myrianthum, H. carinatum e H. campestre, affording uniform and increased vegetal biomass. H. teretiusculum is a species recently found in the state center, demonstrating secondary metabolite accumulation and only few information in literature, most of them directed to botanical aspects. These data leaded to the establishment of in vitro and ex vitro propagation protocols for the species. Plants were successfully micropropagated in MΔ medium with or without IBA supplementation. After 18 weeks of field growth, vegetal biomass increase and phloroglucinol derivatives accumulation was verified, with uliginosin B and isohyperbrasilol B, just found as traces in in natura plants as well as hyperbrasilol B and japonicin A, not detected in plants harvested directly from the wild. These results attest the relevance of cultivation protocols establishment aiming to optimize bioactive molecules obtainment. Among the native studied species, H. polyanthemum is highlighted for HP1, HP2 and HP3 benzopyrans productions, described just for the species until now. Besides, the phloroglucinol uliginosin B is also produced. The presence of HP1, with antinociceptive and antidepressant activities and uliginosin B, classified as a novel prototype for antidepressant-like molecules, a patent was deposited for n-hexanic extract of the species, claiming for investigations focusing on biosynthesis increment. Guided for this objective, abiotic stresses (SA application and mechanical damage, alone or combined, mild fertilization and drough, alone or combined) was imposed to acclimatized plants of H. polyanthemum on eighteenth week of field growth. Although HP2 was not increased with any of the applied treatments, a 40-fold and 6-fold increase on uliginosin B production in leaves and reproductive parts, respectively are highlighted among the obtained results, as well as significant increase in HP1 in leaves and HP3 in reproductive parts after drought and drought + fertilization treatment, respectively. The data suggest that main H. polyanthemum metabolites might be strongly induced by drought stress modulation. The establishment of in vitro adventitious root cultures of H. polyanthemum was described as alternative for rapid and “clean” secondary metabolites obtainment. Nevertheless, even demonstrating ability for stable in vitro growth, benzopyrans and phloroglucinol derivatives were not detected in this tissue, but a wide array of xanthones was detected instead. It is interesting to point out that only traces of xanthone is related for in natura plants and such class of compounds was not detected in in vitro plants. Aiming to understand biosynthesis of these compound, type III polyketide synthases (type III PKS) were investigated in H. polyanthemum tissue, focusing mainly on BUS discovery, involved in benzopyrans and phloroglucinol biosynthesis. After screening cell suspension cultures cDNA, a benzophenone synthase (BPS) enzyme was isolated and biochemically characterized, while in vitro plants afforded a 3’-end fragment of a type III PKS specific ORF and neither other enzymes related with xanthone biosynthesis. These data are in accordance with phytochemical profile displayed by cells suspensions, presenting at least two xanthones as majoritarian compounds in the extracts, and plants, which just accumulate benzopyrans and uliginosin B. Considered compiled data, the present work direct medicinal plant studies into increment of valuable secondary metabolites.

Os microrganismos atraem considerável atenção por serem uma fonte de compostos biotecnológicos e farmacêuticos. Diversos produtos naturais peptídicos produzidos por fungos e bactérias são sintetizados por grandes enzimas, conhecidas como peptídeo sintetase não ribossômica (NRPS) e policetídeo sintase (PKS). A bioprospecção dos microrganismos isolados do solo de Terra Preta Antropogênica (TPA) da Amazônia Ocidental é de grande importância para o conhecimento deste bioma tropical. Este estudo correlacionou a presença de sideróforos e de compostos antimicrobianos produzidos pelos microrganismos isolados de TPA e dos solos adjacentes com a presença dos genes que codificam para NRPS e PKS. Linhagens bacterianas foram isoladas das amostras do solo coletadas de 10, 20 e 40 cm de profundidade. Os isolados foram cultivados em meio líquido específico por 2 dias a 28oC. Um total de 143 isolados foi testado para a atividade de sideróforo e para isso, as linhagens foram inoculadas em um meio com baixa concentração de ferro (MM9) contendo o complexo cromoazurol S-Fe3. Do total, 72 isolados apresentaram reação positiva para a produção de sideróforo. O DNA genômico dos isolados foi extraído e a amplificação por PCR foi realizada usando iniciadores específicos para NRPS e PKS. Os resultados mostraram que quinze isolados apresentaram o gene que codifica para NRPS, vinte isolados para PKS e somente dez isolados apresentaram ambos os genes. A presença de genes de NRPS e PKS em 31% dos isolados testados sugere que a produção dos sideróforos possa ocorrer pela via não ribossomal. Dois isolados foram selecionados para estudos de identificação e caracterização dos compostos. O isolado TP11 foi identificado como Pseudomonas putida através de seqüenciamento do 16S rRNA e apresentou resultado negativo para hidroxamato e catecol, sugerindo que o tipo de sideróforo não possui nenhum destes grupos funcionais. O isolado TP16 foi identificado como Pseudomonas putida e apresentou produção de sideróforo do tipo catecol e hidroxamato, sugerindo a produção de mais de um sideróforo. Além disso, esta linhagem produziu um composto antimicrobiano, com atividade de sideróforo identificado por espectrometria de massas como pseudomonina com massa molar de 330 Da. / Microorganisms have attracted considerable attention as a source for biotechnological and pharmaceutical agents. Several peptidic natural products synthesized by fungi and bacteria are assembled by large enzymes, referred as nonribosomal peptide synthetase (NRPS) and polyketide synthase (PKS). Bioprospection of microorganisms isolated from Anthropological Dark Earth soil of Brazilian Occidental Amazon is of great importance to the knowledge of this tropical biome. This study aimed to correlate the presence of siderophores and antimicrobial compounds produced by microorganisms isolated from Dark Earth and adjacent soils of Brazilian Amazon with the presence of genes encoding NRPS and PKS. Bacterial strains were isolated from soil samples collected at 10, 20 and 40 cm depth. The isolates were grown in specific liquid medium for 2 d at 28oC. A total of 143 isolates were screened for siderophore activity and for this, bacterial strains were inoculated on plates containing an iron-limited medium (MM9) amended with a chromeazurol S-Fe3 complex. From the total, seventy-two isolates showed positive reaction for siderophore production. Genomic DNA of the isolates was extracted and PCR amplification was carried out using specific primers for NRPS and PKS. The results showed that fifteen isolates presented NRPS, twenty isolates presented PKS and only ten isolates showed both genes. The presence of NRPS and PKS genes in 31% of the isolates tested suggests that production of siderophores may occur by a nonribosomal pathway. Two isolates were selected for further studies. Isolate TP11 was identified as Pseudomonas putida by 16S rDNA sequencing analysis and was negative for hydroxamate and catechol, suggesting that the siderophore type has no hydroxamate- or catechol-type functional groups. The isolate TP16 was identified as Pseudomonas putida and showed the production of catechol and hydroxamate siderophore-type, suggesting the production of more than one siderophore. In addition, this strain produced an antimicrobial compound, with siderophore activity identified through mass spectrometry as pseudomonine with a molar mass of 330 Da.

Orientador: Fabiana Fantinatti-Garboggini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T12:39:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mantovani_CristinaKampus_M.pdf: 1137189 bytes, checksum: 2db8a522e2d39a0ae80a5e302d4d79e8 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Nas últimas décadas um grande número de compostos de interesse biotecnológico, como por exemplo, citotoxinas, agentes antifúngicos, antimicrobianos, antivirais e anticancerígenos têm sido isolados de esponjas marinhas. Entretanto, estudos comprovam que, em muitos casos, os compostos ativos desses animais são oriundos de micro-organismos associados, que podem compor até 60% do volume tecidual das esponjas. A presente proposta teve por objetivo a caracterização taxonômica da diversidade de bactérias cultiváveis associadas às esponjas coletadas no litoral norte do estado de São Paulo, Brasil, e a avaliação da atividade antimicrobiana a partir de extratos orgânicos brutos dessas bactérias. Um total de 86 bactérias foi recuperado das esponjas Axinella corrugata, Dragmacidon reticulata, Chelonaplysilla erecta e Petromica citrina utilizando diferentes meios de cultivo. A diversidade das bactérias foi caracterizada utilizando dados de morfologia, ARDRA (Amplified Ribossomal Restriction Analysis) e sequenciamento do gene RNA ribossomal 16S, cuja análise permitiu a identificação de membros pertencentes aos filos Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes e Firmicutes num total de 15 gêneros distintos. O gênero Pseudovibrio foi o único presente em todas as esponjas amostradas, e os gêneros Bacillus, Ruegeria, Vibrio, Staphylococcus e Erythrobacter estavam presentes em mais de uma esponja. A esponja Dragmacidon reticulata apresentou a maior diversidade bacteriana, englobando oito diferentes gêneros, dentre eles, um representate do gênero Cyclobacterium, o qual até onde se sabe, foi isolado pela primeira vez de uma esponja marinha. O gênero Bacillus esteve presente em três esponjas, mas na Petromica citrina, endêmica do Brasil, o gênero ficou representado em 74% dos isolados obtidos. Este estudo foi o primerio relato sobre a diversidade de bactérias cultiváveis da esponja Petromica critrina. Todos os isolados foram avaliados quanto à presença ou ausência dos fragmentos dos genes PKS (Polyketide Synthases) e NRPS (Non Ribossomal Peptide Synthetases), visando à investigação do potencial biotecnológico das bactérias, e mais da metade delas apresentaram pelo menos um dos genes estudados. Uma triagem da atividade antimicrobiana utilizando o método da difusão em bloco de ágar demonstrou que 21 isolados foram promissores para produção de antimicrobianos. Destes isolados foram obtidos os extratos orgâncios brutos, os quais foram testados quanto à determinação da concentração inibitória mínima contra oito micro-organismos indicadores. Um total de 13 extratos orgânicos brutos, em sua maioria respresentantes do gênero Bacillus, demonstraram ação contra o micro-organismo Bacillus subtilis ATCC 6051 e um deles demonstrou ação contra o micro-organismo Escherichia coli ATCC 11775. A numerosa inibição de estirpes de Bacillus por outros Bacillus sugere que a atividade possa ser gerada por bacteriocinas, polipeptídeos produzidos pela via ribossomal que atuam na inibição de crescimento de grupos próximos de micro-organismos. Sua possível função no meio ambiente é prover vantagem seletiva através da eliminação de um competidor relativamente próximo. Ainda, um representante do gênero Exiguobacterium apresentou atividade antimicrobiana contra B. subtilis, resultado este não descrito até o presente na literatura / Abstract: In recent decades a large number of compounds of biotechnological interest, such as cytotoxins, antifungal, antimicrobial, antiviral and anticancer substances have been isolated from marine sponges, however, studies show that, in many cases, the active compounds are actually produced by associated microorganisms, which can comprise up to 60% of the volume of sponge tissue. This proposal aimed to characterize the taxonomic diversity of culturable bacteria associated with sponges collected in the northern coast of São Paulo, Brazil, and to evaluate the antimicrobial activity from crude organic extracts of these bacteria. A total of 86 bacteria were recovered from sponges the Axinella corrugata, Dragmacidon reticulata, Petromica citrina and Chelonaplysilla erecta using different culture media. The diversity of bacteria was characterized using data from morphology, ARDRA (Amplified Ribossomal Restriction Analysis) and sequencing of 16S ribosomal RNA gene, whose analysis allowed the identification of members belonging to the phyla Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes and Firmicutes, in a total of 15 distinct genera. The genus Pseudovibrio was the only one present in all sponges sampled, and the genera Bacillus, Ruegeria, Vibrio, Staphylococcus and Erythrobacter were present in more than one sponge sampled. The sponge Dragmacidon reticulata showed the highest bacterial diversity, encompassing eight different genera, among which the genus Cyclobacterium, which, as far as is known, was first isolated from a marine sponge. The genus Bacillus was present in three sponges, but in Petromica citrina, endemic to Brazil, the genus accounted for 74% of the isolates. This study was the first report on the diversity of culturable bacteria from the sponge Petromica critrina. All isolates were evaluated for the presence or absence of NRPS (non ribossomal peptide synthetases) and PKS (polyketide synthase) genes in order to investigate the biotechnological potential of bacteria, and over half of the isolates had at least one of these genes. A screening of antimicrobial activity using the diffusion agar disk method showed that 21 isolates were promising for the production of antibiotics. Crude organic extracts from these isolates were produced and tested against eight indicator microorganisms to determine the minimum inhibitory concentration (MIC). A total of 13 crude organic extracts, most of the genus Bacillus, showed inhibitory activity against the microorganism Bacillus subtilis ATCC 6051, and one of them showed activity against the microorganism Escherichia coli ATCC 11775. The large inhibition of Bacillus strains to other Bacillus strains suggests that the activity can be generated by bacteriocins produced through ribosomal polypeptides that inhibit close groups of microorganisms. Its possible role in the environment is to provide a selective advantage by eliminating a relatively close competitor. Still, a representative of the genus Exiguobacterium showed antimicrobial activity against B. subtilis, which was not described in the literature up to date / Mestrado / Microbiologia / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: Fabiana Fantinatti Garboggini, Marta Cristina Teixeira Duarte / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T21:03:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franca_Paula_M.pdf: 7905078 bytes, checksum: 6735b6d77cec7c206090abaa6e56fdfc (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Os micro-organismos associados ao continente Antártico apresentam populações diversas e metabolicamente ativas, porém o potencial farmacológico dos compostos obtidos pelos micro-organismos é pouco conhecido. As bactérias são importante fonte de compostos utilizados atualmente como antimicrobianos, e as principais vias de biossíntese de muitos antibióticos são catalisadas pelos genes PKS (Polyketide Synthases) e NRPS (Non Ribosomal Peptide Synthetases). O presente estudo teve como objetivo a avaliação genética e funcional da produção de compostos antimicrobianos obtidos de bactérias isoladas na Baía do Almirantado, Antártica, a identificação taxonômica das bactérias que apresentaram tal potencial e a identificação do perfil químico dos compostos antimicrobianos. O total de 153 bactérias foi isolado do ambiente antártico, 127 isolados apresentaram pelo menos um dos genes PKSI, PKSII e NRPS. Estes foram identificados através do sequenciamento parcial do gene RNA ribossomal 16S e pertencem a 28 gêneros distintos, sendo representantes dos Filos Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria e Bacteroidetes. A avaliação funcional da produção de antimicrobianos foi realizada com o total de 76 isolados dos quais 30 isolados formaram halos de inibição frente a micro-organismos testes. Os extratos brutos obtidos foram avaliados quanto à concentração inibitória mínima (MIC) frente a oito micro-organismos não virulentos, e 18 extratos brutos apresentaram atividade inibitória, onde se destaca o extrato denominado E131, obtido da bactéria do gênero Streptomyces, que apresentou atividade bacteriostática frente S. aureus e M. luteus, e atividade bactericida frente a C. albicans e B. subtilis. Frente a micro-organismos isolados de amostras clínicas, 11 extratos brutos apresentaram atividade inibitória frente a quatro cepas de Neisseria meningitides, com MIC dos extratos brutos variando de 0,0313 mg.mL-1 até 2,0 mg.mL-1. O extrato E46, obtido da bactéria Pseudoalteromonas sp., destacou-se quanto à atividade inibitória observada frente às quatro cepas avaliadas. Frente à cepa B4, destacam-se a atividade antimicrobiana dos extratos brutos obtido das bactérias Pseudoalteromonas sp. e Pseudomonas azotoformans CUG12536. Frente à cepa YUSA, destaca-se a atividade antimicrobiana observada pelo extrato bruto obtido da bactéria Marinilactibacillus sp., cuja atividade antimicrobiana foi relatada pela primeira vez neste gênero de bactéria. Os extratos brutos possuem em sua composição, compostos cuja atividade antimicrobiana é conhecida, como ácidos graxos e compostos cuja atividade antimicrobiana não está descrita na literatura. Os testes de fracionamento dos extratos frente a solventes de diferentes polaridades indicou que os extratos brutos são solúveis, em sua maioria, a solvente polar. Portanto, as bactérias isoladas da Antártica produzem compostos de interesse farmacológico e podem ser utilizadas como fonte de novos compostos. Tais resultados enfatizam a necessidade de mais estudos de bactérias associadas a ambientes extremos, como a Antártica / Abstract: Microorganisms associated with the Antarctic continent have various and metabolically active populations, but the pharmacological potential of compounds obtained by micro-organisms is poorly understood. Bacterias are an important source of compounds currently used as antimicrobial, major biosynthetic pathways of many antibiotics are catalyzed by the PKS genes (Polyketide Synthases) and NRPS (Non Ribosomal Peptide Synthetases). This study had the objective to genetic and functional evaluation of the antimicrobial activity of bacteria isolated in Admiralty Bay, Antarctica, and the taxonomic identification of bacteria that had such potential and identification of the chemical profile of antimicrobial compounds. The total of 153 bacteria was isolated from Antarctic environment, among the isolates, 127 isolates showed at least one of the genes PKSI, PKSII and NRPS. These were identified by partial sequencing of 16S ribosomal RNA gene and belong to 28 different genera, with representatives of the phyla Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria and Bacteroidetes. The functional evaluation of the production of antibiotic was conducted with a total of 76 isolates including 30 isolates that formed inhibition halos against test microorganisms. The crude extracts were evaluated as the minimum inhibitory concentration (MIC) against eight non-virulent microorganisms, and 18 crude extracts showed activity, highlighting the so-called E131 extract, obtained from bacteria of the genus Streptomyces, which showed bacteriostatic activity against S. aureus and M. luteus, and bactericidal activity against C. albicans and B. subtilis. Faced with microorganisms isolated from clinical samples, 11 crude extracts showed inhibitory activity against four strains of Neisseria meningitides, with MIC ranging from 0.0313 mg.mL-1 to 2.0 mg.mL-1. The E46 extract obtained from the bacterium Pseudoalteromonas sp., stood out as the inhibitory activity observed across the four evaluated strains. Faced with the strain B4, stand out the antimicrobial activity of crude extracts obtained from bacteria Pseudoalteromonas sp. and Pseudomonas azotoformans CUG12536. Against YUSA strain, Marinilactibacillus sp. crude extract showed antimicrobial activity, which was the first reported in this bacterial genus. The extracts have in their composition, antimicrobial compounds whose activity is known, such as fatty acids, and compounds whose antimicrobial activity is not described in the literature. Fractionation tests of extracts using solvents of different polarities, indicated that the crude extracts are soluble mostly the polar solvent. Therefore, the bacteria isolated from the Antarctic produce compounds of pharmacological interest and can be used as a source of novel compounds. These results highlight the need for more studies of bacteria associated with extreme environments, such as Antarctica / Mestrado / Microbiologia / Mestra em Genética e Biologia Molecular

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A partir de 280 isolados fúngicos de cana-de-açúcar, 18 cepas foram avaliadas quanto á presença de genes da policetídeo sintase por meio da técnica do PCR. Estes fungos foram identificados taxonomicamente por uma abordagem polifásica, classificando-os dentro de quatro ordens e nove gêneros. A avaliação da atividade biológica demonstrou a presença de metabolitos com propriedades antibióticas quando enfrentados a micro-organismos patogênicos. Segundo a análise de correspondência múltipla, esta atividade poderia estar associada com a local de isolamento dos fungos. Foram detectadas 36 seqüências similares a genes PKS a partir de 17 destes fungos. A análise filogenética do domínio KS, conduzida pelo método de neighbor-joining, indicou que 16 seqüências se acomodaram dentro do grupo monofilético dos PKS envolvidos na produção de policetídeos não reduzidos e as outras 10 seqüências se acomodaram dentro do grupo monofilético dos PKS envolvidos na produção de policetídeos reduzidos. A análise do domínio CMT também apontou que as seqüências podiam se acomodaram em grupos de PKS dependendo do grau de redução do policetídeo, todas as seqüências CMT se relacionaram com PKS envolvidos na produção de policetídeos reduzidos. As análises dos modelos estruturais também demonstraram que as seqüências estavam altamente relacionadas com estruturas protéicas da família das enzimas de condensação, destacando a presença de uma hélice característica que carrega o resíduo de cisteína, responsável pela atividade de condensação. Extratos orgânicos obtidos de cultivos dos fungos foram avaliados parar detectar a presença de compostos tipo lovastatina. Por meio de cromatografia CCDS, detectaram-se bandas de 10 extratos com o mesmo deslocamento que a lovastatina padrão, mas apenas 6 destas foram confirmados por CLAE. O isolado A. flavus CBMAI 1023, foi selecionado para a realização de experimentos de produção a maior escala onde foi possível isolar e caracterizar um novo policetídeo. / From a group of 280 sugarcane-derived fungi 18 strains were assessed for the presence of polyketide synthase genes by PCR approaches. These fungi were identified taxonomically by a polyphasic approach classifying into four orders and nine genres. Biological activity tests showed the presence of antibiotic metabolites against pathogenic microorganisms and the relationship of this activity might be linked with the fungal isolate location by multiple correspondence analyses. 36 sequences similar to PKS genes fragments were detected from 17 of these fungi. A neighbor-joining phylogenetic analysis of the KS domain showed that 16 sequences fit on the monophyletic group of PKS evolved with production of non reduced polyketides, and the other 10 sequences fit on the monophyletic group of PKS evolved with the production of reduced polyketides. CMT domain analysis also pointed that the sequences fit with groups of PKS depending on polyketide reduction grade, all ten related to PKS evolved with the synthesis of reduced polyketides. Protein structural analysis also pointed out that these sequences are closely related with proteins from condensing enzyme family, highlighting the presence of a characteristic helix elbow that bears the cysteine residue responsible for the condensation activity. The fungi were also tested for their capacity of producing lovastatin compounds where chromatographic TLC detected bands from 10 extracts with the same dislocation compared to a lovastatin, but only 6 were confirmed by HPLC. The A. flavus CBMAI (1023) were selected for upscale production experiments, from where it was possible isolate and characterize a new polyketide compound.

A partir de 280 isolados fúngicos de cana-de-açúcar, 18 cepas foram avaliadas quanto á presença de genes da policetídeo sintase por meio da técnica do PCR. Estes fungos foram identificados taxonomicamente por uma abordagem polifásica, classificando-os dentro de quatro ordens e nove gêneros. A avaliação da atividade biológica demonstrou a presença de metabolitos com propriedades antibióticas quando enfrentados a micro-organismos patogênicos. Segundo a análise de correspondência múltipla, esta atividade poderia estar associada com a local de isolamento dos fungos. Foram detectadas 36 seqüências similares a genes PKS a partir de 17 destes fungos. A análise filogenética do domínio KS, conduzida pelo método de neighbor-joining, indicou que 16 seqüências se acomodaram dentro do grupo monofilético dos PKS envolvidos na produção de policetídeos não reduzidos e as outras 10 seqüências se acomodaram dentro do grupo monofilético dos PKS envolvidos na produção de policetídeos reduzidos. A análise do domínio CMT também apontou que as seqüências podiam se acomodaram em grupos de PKS dependendo do grau de redução do policetídeo, todas as seqüências CMT se relacionaram com PKS envolvidos na produção de policetídeos reduzidos. As análises dos modelos estruturais também demonstraram que as seqüências estavam altamente relacionadas com estruturas protéicas da família das enzimas de condensação, destacando a presença de uma hélice característica que carrega o resíduo de cisteína, responsável pela atividade de condensação. Extratos orgânicos obtidos de cultivos dos fungos foram avaliados parar detectar a presença de compostos tipo lovastatina. Por meio de cromatografia CCDS, detectaram-se bandas de 10 extratos com o mesmo deslocamento que a lovastatina padrão, mas apenas 6 destas foram confirmados por CLAE. O isolado A. flavus CBMAI 1023, foi selecionado para a realização de experimentos de produção a maior escala onde foi possível isolar e caracterizar um novo policetídeo. / From a group of 280 sugarcane-derived fungi 18 strains were assessed for the presence of polyketide synthase genes by PCR approaches. These fungi were identified taxonomically by a polyphasic approach classifying into four orders and nine genres. Biological activity tests showed the presence of antibiotic metabolites against pathogenic microorganisms and the relationship of this activity might be linked with the fungal isolate location by multiple correspondence analyses. 36 sequences similar to PKS genes fragments were detected from 17 of these fungi. A neighbor-joining phylogenetic analysis of the KS domain showed that 16 sequences fit on the monophyletic group of PKS evolved with production of non reduced polyketides, and the other 10 sequences fit on the monophyletic group of PKS evolved with the production of reduced polyketides. CMT domain analysis also pointed that the sequences fit with groups of PKS depending on polyketide reduction grade, all ten related to PKS evolved with the synthesis of reduced polyketides. Protein structural analysis also pointed out that these sequences are closely related with proteins from condensing enzyme family, highlighting the presence of a characteristic helix elbow that bears the cysteine residue responsible for the condensation activity. The fungi were also tested for their capacity of producing lovastatin compounds where chromatographic TLC detected bands from 10 extracts with the same dislocation compared to a lovastatin, but only 6 were confirmed by HPLC. The A. flavus CBMAI (1023) were selected for upscale production experiments, from where it was possible isolate and characterize a new polyketide compound.

Leiodolide A is a unique natural product isolated from Pacific marine sponges which has provided an interesting target for total synthesis due to its complex structure and undefined stereochemistry. Although synthetic work towards the synthesis of sister compound leiodolide B has been published, the total synthesis of leiodolide A is yet to be achieved but remains an important target due to high potency against leukaemia, non-small lung and ovarian cancers. The convergent strategy towards the synthesis of leiodolide A involved the synthesis of three subunits; a synthetic route to the C21-C25 vinyl stannane is described, and efforts towards the synthesis of the bidirectional C11-C20 subunit are detailed. Asymmetric vinylogous aldol methodology was developed for the installation of the 1,2-syn propionate motif found in the C1-C10 subunit and in other polypropionate natural products, and was shown to be applicable to a range of substrates in moderate diastereoselectivity and excellent enantioselectivity.

L'ulcère de Buruli est une maladie nécrosante de la peau et des tissus mous accompagnée d'ulcères de grandes tailles, causée par une mycobactérie. L’Organisation Mondiale de la Santé a lancé en 1998 une initiative mondiale contre cette maladie tropicale négligée, présente notamment en Afrique et en Australie. L'infection est causée par Mycobacterium ulcerans, mycobactérie faisant partie de la même famille que les mycobactéries responsables de la tuberculose et de la lèpre. Mycobacterium ulcerans sécrète une toxine nommée mycolactone, responsable de cette infection. Cette toxine a des propriétés cytotoxiques et immunosuppressives. Le projet de recherche développé dans l'équipe concerne la synthèse et l'évaluation biologique des mycolactones A et B et de leurs analogues. A l'heure actuelle, la première étude relation structure-activité conduisant à une meilleure compréhension du mode d'action des mycolactones a été établie. La stratégie de synthèse choisie implique plusieurs réactions de couplage catalysées par des métaux (fer, cuivre, palladium) pour la création de liaisons carbone-carbone. La stéréochimie des sept alcools secondaires a quant à elle été contrôlée par des réactions d'allyl-et crotylboration asymétrique ainsi que par des réactions de dihydroxylation catalytique et asymétrique. Au cours de ce travail de thèse, 12 analogues ont ainsi été obtenus en appliquant cette voie de synthèse. / Buruli ulcer, a severe necrotizing skin disease caused by Mycobacterium ulcerans, is one of the most neglected tropical diseases. The World Health Organization has started in 1998 a Global Initiative against this disease. The pathogen belongs to the same family as the mycobacteria responsible for tuberculosis and leprosy and 6000 new cases are registered each year. Infection leads to extensive destruction of the skin and soft tissues with the formation of large ulcers usually on the legs or the arms and can caver up 15% of the skin surface. These effects are due to the presence of the bacterial toxins mycolactones, secreted by M ulcerans. Mycolactones are the first polyketides isolated from a human pathogen. Deciphering their functional interactions is of fundamental importance for the understanding and ultimately the control of this devastating mycobacterial infection. A Diverted Total Synthesis approach of mycolactones analogues has been developed and provides the first insights into their structure-activity relationship based on cytopathic assays on L929 fibroblasts.

Modulare Polyketidsynthasen (PKS) sind Multienzymsysteme des bakteriellen Sekundärstoffwechsels. An ihnen läuft eine schrittweise Biosynthese vielfältiger Kohlenstoff-Gerüste ab, die von einfachen Carbonsäure-Einheiten ausgeht. Polyketid-Verbindungen zeigen eine große Bandbreite pharmazeutisch interessanter Aktivitäten. In dieser Arbeit wurde eine Reihe von Evolutionsstudien durchgeführt. Zunächst wurden die phylogenetischen Beziehungen zwischen modularen PKS und anderen PKS-Systemen sowie Fettsäuresynthasen untersucht, wodurch ihre zentrale Stellung innerhalb eines langen Evolutionsprozesses gezeigt werden konnte. Eine detaillierte Analyse der Phylogenien von Domänen bakterieller modularer PKS ergab, dass das Ausmaß an Genduplikationen, Genverlusten und Ereignissen horizontalen Gentransfers zwischen den verschiedenen Bakteriengruppen beträchtlich variiert. Aus der Genomsequenz des Actinobakteriums Streptomyces avermitilis wurden die Phylogenien aller Domänentypen rekonstruiert. Der Vergleich dieser Einzelphylogenien ermöglichte es, eine Reihe von homologen Rekombinationsereignissen aufzufinden. Homologe Rekombination scheint der Hauptmechanismus zu sein, auf dem die Strukturvielfalt der Polyketide in Bakterien beruht. Mit Hilfe eines „genome mining“-Ansatzes konnte im Genom des Cyanobakteriums Nostoc punctiforme eine Reihe von Biosynthese-Clustern, die zu den PKS und nichtribosomalen Peptidsynthetasen gehören, identifiziert werden. Durch chromatographische und massenspektrometrische Analysen von Zellextrakten und Kulturüberständen konnten einige der Biosynthese-Cluster bestimmten Metaboliten zugeordnet werden. Eines der Cluster wurde hinsichtlich des produzierten Metaboliten und der Regulationsstruktur eingehender charakterisiert. Die Folgerungen aus den gewonnen Ergebnissen werden im allgemeinen Zusammenhang der Evolution metabolischer Diversität ausführlich diskutiert. / Modular polyketide synthases (PKS) are multienzym systems of bacterial secondary metabolism. They perform a stepwise biosynthesis of diverse carbon skeletons from simple carboxylic acid units. Polyketide compounds possess a wide range of pharmaceutically interesting activities. In this study, a series of evolutionary analyses was performed. Initially, the phylogenetic relationships between modular PKS and other PKS systems as well as fatty acid synthases were investigated revealing their central position within a long evolutionary process. In detail reconstruction of the phylogenies of bacterial modular PKS domains demonstrated that the extent of gene duplications, gene losses and horizontal gene transfer events varies considerably between different bacterial groups. Using the genome sequence of the actinobacterium Streptomyces avermitilis the phylogenies of all domain types were reconstructed. Comparison of these phylogenies allowed for detecting numerous events of homologous recombination, which appears to be the main mechanism underlying polyketide structural diversity in bacteria. A genome mining approach revealed a number of biosynthesis clusters of the PKS and nonribosomal peptide synthetase type in the genome of the cyanobacterium Nostoc punctiforme. Cell extracts and culture supernatants were analysed by means of liquid chromatography and mass spectrometry and some of the biosynthesis clusters could be assigned to specific metabolites. One of the clusters was characterised in greater detail regarding the produced metabolite and the cluster’s regulatory structure. The implications of the results are extensively discussed within the general context of the evolution of metabolic diversity.