Psychotria brachyceras, uma planta arbustiva de sub-bosque nativa do Rio Grande do Sul, produz o alcalóide monoterpeno indólico glicosilado braquicerina. Esse alcalóide e o extrato metanólico de folhas de P. brachyceras apresentaram atividades antimutagênica e antioxidante em estudos previamente publicados por nosso grupo. Além disso, foi observado um aumento do acúmulo de braquicerina em plantas expostas à radiação UV-B. Sabe-se que com a diminuição da camada de ozônio, uma maior proporção do espectro UV-B atinge a superfície da Terra, trazendo sérias implicações para todos os organismos vivos. A radiação UV-B tem o potencial de danificar biomoléculas, como DNA, RNA, proteínas e lipídios, gerar espécies reativas de oxigênio, e prejudicar processos celulares. Em função disso, as plantas utilizam mecanismos de proteção, envolvendo desde proteção física (cutícula foliar) até a biossíntese de moléculas que absorvem UV, dentre as quais estão os alcalóides. A partir dessas observações, hipotetisamos um papel para braquicerina como molécula protetora contra a radiação UV-B através de sua atividade antioxidante e espectro de absorção UV. Para testar nossa hipótese, utilizamos a técnica de Hibridização Subtrativa para buscar genes relacionados ao metabolismo de braquicerina em plantas de P. brachyceras expostas à radiação UV-B. Através de qRT-PCR, confirmamos a indução de 5 genes potencialmente envolvidos com o metabolismo de braquicerina em resposta à UV-B, indicando que a indução de braquicerina em resposta à UV-B é regulada, pelo menos parcialmente, em nível de mRNA. / Psychotria brachyceras is an understory shrub, native of Rio Grande do Sul state that produces the glucoside indole monoterpene alkaloid brachycerine. Both brachycerine and the foliar methanolic extract of P. brachyceras showed antimutagenic and antioxidant activities in previous studies published by our group. In addition, we also observed an increased accumulation of brachycerine in plants exposed to UV-B radiation. It is known that with the decrease of the ozone layer, a higher proportion of UV-B spectrum reaches the Earth's surface, with serious implications for all living organisms. The UV-B radiation can damage biomolecules such as DNA, RNA, proteins and lipids, generate reactive oxygen species, and impair cellular processes. Plants have developed several protection mechanisms, ranging from physical protection (leaf cuticle) to biosynthesis of molecules that absorb UV, including alkaloids. From these observations, a role for brachycerine as a protective molecule against UV-B through its antioxidant activity and UV absorption spectrum has been proposed. We hypothesized that brachycerine response to UV occurred at the level of transcript steady state. To test our hypothesis, Suppressive Subtractive Hybridization was applied to search for genes related to brachycerine metabolism in UV-B exposed P. brachyceras plants. We confirmed the UV-B upregulation of five genes potentially related to brachycerine metabolism by qRT-PCR, indicating that UV-B induction of brachycerine is at least partly regulated at the level of transcription.

Psychotria brachyceras, uma planta arbustiva de sub-bosque nativa do Rio Grande do Sul, produz o alcalóide monoterpeno indólico glicosilado braquicerina. Esse alcalóide e o extrato metanólico de folhas de P. brachyceras apresentaram atividades antimutagênica e antioxidante em estudos previamente publicados por nosso grupo. Além disso, foi observado um aumento do acúmulo de braquicerina em plantas expostas à radiação UV-B. Sabe-se que com a diminuição da camada de ozônio, uma maior proporção do espectro UV-B atinge a superfície da Terra, trazendo sérias implicações para todos os organismos vivos. A radiação UV-B tem o potencial de danificar biomoléculas, como DNA, RNA, proteínas e lipídios, gerar espécies reativas de oxigênio, e prejudicar processos celulares. Em função disso, as plantas utilizam mecanismos de proteção, envolvendo desde proteção física (cutícula foliar) até a biossíntese de moléculas que absorvem UV, dentre as quais estão os alcalóides. A partir dessas observações, hipotetisamos um papel para braquicerina como molécula protetora contra a radiação UV-B através de sua atividade antioxidante e espectro de absorção UV. Para testar nossa hipótese, utilizamos a técnica de Hibridização Subtrativa para buscar genes relacionados ao metabolismo de braquicerina em plantas de P. brachyceras expostas à radiação UV-B. Através de qRT-PCR, confirmamos a indução de 5 genes potencialmente envolvidos com o metabolismo de braquicerina em resposta à UV-B, indicando que a indução de braquicerina em resposta à UV-B é regulada, pelo menos parcialmente, em nível de mRNA. / Psychotria brachyceras is an understory shrub, native of Rio Grande do Sul state that produces the glucoside indole monoterpene alkaloid brachycerine. Both brachycerine and the foliar methanolic extract of P. brachyceras showed antimutagenic and antioxidant activities in previous studies published by our group. In addition, we also observed an increased accumulation of brachycerine in plants exposed to UV-B radiation. It is known that with the decrease of the ozone layer, a higher proportion of UV-B spectrum reaches the Earth's surface, with serious implications for all living organisms. The UV-B radiation can damage biomolecules such as DNA, RNA, proteins and lipids, generate reactive oxygen species, and impair cellular processes. Plants have developed several protection mechanisms, ranging from physical protection (leaf cuticle) to biosynthesis of molecules that absorb UV, including alkaloids. From these observations, a role for brachycerine as a protective molecule against UV-B through its antioxidant activity and UV absorption spectrum has been proposed. We hypothesized that brachycerine response to UV occurred at the level of transcript steady state. To test our hypothesis, Suppressive Subtractive Hybridization was applied to search for genes related to brachycerine metabolism in UV-B exposed P. brachyceras plants. We confirmed the UV-B upregulation of five genes potentially related to brachycerine metabolism by qRT-PCR, indicating that UV-B induction of brachycerine is at least partly regulated at the level of transcription.

Psychotria brachyceras, uma planta arbustiva de sub-bosque nativa do Rio Grande do Sul, produz o alcalóide monoterpeno indólico glicosilado braquicerina. Esse alcalóide e o extrato metanólico de folhas de P. brachyceras apresentaram atividades antimutagênica e antioxidante em estudos previamente publicados por nosso grupo. Além disso, foi observado um aumento do acúmulo de braquicerina em plantas expostas à radiação UV-B. Sabe-se que com a diminuição da camada de ozônio, uma maior proporção do espectro UV-B atinge a superfície da Terra, trazendo sérias implicações para todos os organismos vivos. A radiação UV-B tem o potencial de danificar biomoléculas, como DNA, RNA, proteínas e lipídios, gerar espécies reativas de oxigênio, e prejudicar processos celulares. Em função disso, as plantas utilizam mecanismos de proteção, envolvendo desde proteção física (cutícula foliar) até a biossíntese de moléculas que absorvem UV, dentre as quais estão os alcalóides. A partir dessas observações, hipotetisamos um papel para braquicerina como molécula protetora contra a radiação UV-B através de sua atividade antioxidante e espectro de absorção UV. Para testar nossa hipótese, utilizamos a técnica de Hibridização Subtrativa para buscar genes relacionados ao metabolismo de braquicerina em plantas de P. brachyceras expostas à radiação UV-B. Através de qRT-PCR, confirmamos a indução de 5 genes potencialmente envolvidos com o metabolismo de braquicerina em resposta à UV-B, indicando que a indução de braquicerina em resposta à UV-B é regulada, pelo menos parcialmente, em nível de mRNA. / Psychotria brachyceras is an understory shrub, native of Rio Grande do Sul state that produces the glucoside indole monoterpene alkaloid brachycerine. Both brachycerine and the foliar methanolic extract of P. brachyceras showed antimutagenic and antioxidant activities in previous studies published by our group. In addition, we also observed an increased accumulation of brachycerine in plants exposed to UV-B radiation. It is known that with the decrease of the ozone layer, a higher proportion of UV-B spectrum reaches the Earth's surface, with serious implications for all living organisms. The UV-B radiation can damage biomolecules such as DNA, RNA, proteins and lipids, generate reactive oxygen species, and impair cellular processes. Plants have developed several protection mechanisms, ranging from physical protection (leaf cuticle) to biosynthesis of molecules that absorb UV, including alkaloids. From these observations, a role for brachycerine as a protective molecule against UV-B through its antioxidant activity and UV absorption spectrum has been proposed. We hypothesized that brachycerine response to UV occurred at the level of transcript steady state. To test our hypothesis, Suppressive Subtractive Hybridization was applied to search for genes related to brachycerine metabolism in UV-B exposed P. brachyceras plants. We confirmed the UV-B upregulation of five genes potentially related to brachycerine metabolism by qRT-PCR, indicating that UV-B induction of brachycerine is at least partly regulated at the level of transcription.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-10-11T18:41:38Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1971113 bytes, checksum: a93e969c20000a7877c0708ec8d049cb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T18:41:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1971113 bytes, checksum: a93e969c20000a7877c0708ec8d049cb (MD5) Previous issue date: 2003-03-06 / Psychotria ipecacuanha (Rubiaceae) é uma espécie medicinal conhecida como poaia ou ipeca, cujo uso está relacionado à presença dos alcalóides encontrados em suas raízes, sendo os principais emetina, cefalina e psicotrina, que são freqüentemente utilizados no combate da hepatite e disenteria amebiana. Os objetivos do trabalho foram: estabelecer um protocolo para a germinação in vitro de sementes; caracterizar a reprodução vegetativa e os aspectos morfogênicos na produção de gemas adventícias; e regenerar plantas a partir de hipocótilo de P. ipecacuanha. Fragmentos radiculares foram cultivados em meio hidropônico, em solução de Hoagland e em água destilada, com presença ou ausência de 2 mg L -1 de 6-benzilaminopurina. Verificou-se nestes tratamentos que a maior produção de gemas ocorreu em solução de Hoagland. A adição de BAP ao meio (2 mg L -1 ) resultou no decréscimo do número de gemas. In vivo, a produção de gemas adventícias na raiz está associada com injúrias mecânicas e perda parcial da parte aérea. Na análise anatômica do caule de P. ipecacuanha destaca-se um felogênio originando a partir de células epidérmicas e subepidérmicas. As raízes adventícias não apresentam medula e se originam na porção dos entre-nós caulinares prostados ao solo. As gemas adventícias radiculares, formam-se a partir dos meristemóides resultantes da divisão, em vários planos, das células do felogênio. As gemas radiculares em P. ipecacuanha foram classificadas como reparativas e desenvolveram-se assincronicamente. Uma alta taxa de germinação (84,17 %) foi obtida pelo cultivo in vitro de sementes de P. ipecacuanha, com ausência de tegumento, em meio de MS na metade da concentração de sais (MS 1⁄2) com ausência de reguladores de crescimento. A obtenção desses valores pode ser atribuída à remoção da barreira para a embebição representada pelo tegumento, ao potencial osmótico do meio de cultura e as condições ambientais adequadas . As plântulas obtidas foram submetidas a tratamentos com ácido giberélico (GA 3 ) em dois estádios de desenvolvimento. A concentração de 3 mg L -1 GA 3 não influenciou efetivamente o crescimento das plântulas. Hipocótilos com polaridade invertida e segmentos de hipocótilos foram inoculados em meio MS, suplementado com concentrações de BAP (0, 1, 2 e 3 mg L -1 ). A utilização de concentrações mais baixas do regulador induziu maior produção de brotos adventícios. A organogênese nos hipocótilos ocorreu de forma direta. Os brotos adventícios produzidos em hipocótilos com polaridade invertida apresentaram-se mais vigorosos, quando diferenciados fora do meio de cultivo. A indução da rizogênese nas brotações foi eficiente nas concentrações de 1,5 e 3,0 mg L -1 de AIB. / Psychotria ipecacuanha (Rubiaceae) is a medicinal species known as poaia or ipeca, which use is related with alkaloids found in its roots, mainly emetin, cephaelin and psychotrin, and frequently used in the treatment of hepatitis and amoebiasis. The species undergoes slow growth and low seed germination, which rendered the vegetative reproduction the main propagation strategy. The goals of this work were: to characterize P. ipecacuanha vegetative reproduction and morphogenic aspects of adventitious bud production; analyze in vitro seed germination and to regenerate plants from hypocotyl explants. Root segments were cultured in Hoagland solution, in which higher number of adventitious buds was observed. The addition of 2 mg L -1 BAP to this solution resulted in a decrease in the number of buds. In vivo, adventitious bud production in the root system is associated with mechanical injuries and to the partial loss of the aerial part. On stem anatomical analysis, attention is drawn to a phellogen originated from epidermical and sub-epidermical cells in the region of adventitious roots emission. The adventitious roots did not display pith and were localized in the stem internodes prostrated in the soil surface. The root adventitious buds formation began with the division in several planes of the phellogen cells, resulting in the meristemoids formation. The buds in the P. ipecacuanha roots are classified as reparative and arise assynchronically. A high germination index (84.17%) was obtained by culturing seeds without the tegument on half- strength MS medium and no growth regulator added. Seedlings were submitted to giberellic acid (GA 3 ) treatment in two developmental stages. GA 3 3 mg L - did not influence the seedling growth. Subsequently, hypocotyls with inverted polarity were transferred to MS medium, supplemented with different BAP concentrations (0, 1, 2 and 3 mg L -1 ). The use of lower concentrations of this regulator led to higher production of adventitious shoots. Direct organogenesis was observed in the hypocotyl explants. This was validated by anatomical analysis, which also permitted the description of the main morphogenic events in the adventitious shoot ontogenesis in P. ipecacuanha hypocotyls. The shoots, from inverted polarity hypocotyl, were more vigorous when they were differentiated out the culture medium. Nevertheless, higher production of adventitious shoots was observed in the hypocotyl segments than in the inverted polarity hypocotyls. Additionally, rooting induction was efficient at 1.5 and 3.0 mg L -1 IBA. / Dissertação importada do Alexandria

As plantas superiores sintetizam uma ampla variedade de compostos, denominados classicamente metabólitos secundários, que as ajudam a se adaptar ao seu ambiente. Um subconjunto de metabólitos secundários são os alcalóides. Essas substâncias nitrogenadas de baixo peso molecular desempenham funções variadas nas plantas, podendo apresentar propriedades antibióticas, repelentes de herbívoros ou alelopáticas. O alcalóide monoterpeno indólico braquicerina, de estrutura inédita, foi extraído da planta arbustiva Psychotria brachyceras (Rubiaceae). Esse composto revelou ação específica como antiinflamatório em testes de quimiotaxia, possuindo, portanto, potencial valor farmacológico. Trabalhos anteriores revelaram que a molécula possui significativas propriedades antioxidantes e antimutagênicas, e que a concentração foliar desse alcalóide é induzida por dano mecânico e radiação ultravioleta (UV). Neste trabalho, demonstramos os resultados de uma série de experimentos desenvolvidos com o objetivo de entender o papel de braquicerina em P. brachyceras frente a esses estresses. Uma parte dos experimentos foi desenvolvida paralelamente com amostras de Psychotria carthagenensis da mesma região, que não acumula alcalóides e é mais sensível a UV do que P. brachyceras, além de ser alvo significativo de herbívoros em seu ambiente natural. O comportamento de algumas classes de metabólitos secundários reconhecidas como importantes na resposta a ferimento e radiação UV é descrito em amostras de P. brachyceras submetidas a esses tratamentos. A aplicação de dano mecânico e de radiação ultravioleta não alterou os níveis de compostos fenólicos e flavonóides totais, respectivamente. A única classe de metabólitos que sofreu regulação nessas condições foram antocianinas, que tiveram sua concentração induzida em experimentos de exposição à UV; porém, os teores induzidos em P. brachyceras foram muito menores do que àqueles basais em P. carthagenensis. Os dados sugerem um papel predominante do alcalóide frente a esses estresses. O potencial tóxico/repelente da braquicerina foi testado em bioensaios que utilizaram herbívoros generalistas. O alcalóide isolado não foi capaz de inibir o consumo das amostras pelos animais, o mesmo ocorrendo com extratos de P. brachyceras. Porém, extratos de P. carthagenensis inibiram a alimentação do molusco Helix aspersa, provavelmente pela presença de taninos. A atividade protetora do alcalóide foi testada em discos foliares de P. carthagenensis expostos à UV. A aplicação de braquicerina diminuiu a degradação de clorofilas causada pela radiação. Ensaios de atividade antioxidante in vitro e in vivo demostraram que o alcalóide é ativo em relação ao ânion superóxido e ao peróxido de hidrogênio, espécies ativas de oxigênio importantes no estresse por ultravioleta e dano mecânico, respectivamente. Além disso, foi verificado que epidermes foliares acumulam braquicerina. Os dados sugerem uma atividade predominantemente antioxidante ou moduladora de estresse oxidativo para o alcalóide. Essa atividade de detoxificação pode fazer parte de uma estratégia de tolerância da planta tanto em relação ao ultravioleta quanto ao ferimento/herbivoria e pode ser importante em outras condições adversas. / Higher plants synthesize a wide range of compounds, classically known as secondary metabolites, which help plants adapt to their environment. A class of secondary metabolites are the alkaloids. These nitrogen-containing low molecular weight substances play several roles in plants as antimicrobial, herbivore deterrents or allelopathic agents. The monoterpene indole alkaloid brachycerine, which has a unique structure, was extracted from the shrub Psychotria brachyceras (Rubiaceae). This compound showed antinflamatory activity in chemotaxis assays, indicative of pharmacological potential. Previous work described antioxidant and antimutagenic effects for brachycerine, and the regulation of its leaf tissue concentration upon ultraviolet (UV) radiation exposure and mechanical damage stress. In this thesis, we report the data from a series of experiments in an attempt to understand the roles of brachycerine in P. brachyceras with regard to wounding and UV stresses. Some experiments were carried on using samples from Psychotria carthagenensis shrubs of the same region, a plant devoid of detectable alkaloids. P. carthagenensis leaves are UV-sensitive if compared to P. brachyceras and are often found damaged by herbivores in field-grown plants. The contents of secondary metabolites with known functions in wounding and UV responses are described from experiments in which P. brachyceras samples were submitted to these treatments. The only group of secondary metabolites regulated by these stresses was that of anthocyanins in UV treated samples; however, induced content of these metabolites were always much lower than the basal ones in P. carthagenensis. The data indicated a major role for brachycerine in UV and wound responses. Toxic/deterrent properties of brachycerine were tested in bioassays with generalist herbivores. The alkaloid failed to deter herbivore feeding, however, samples treated with P. carthagenensis extracts were less consumed by the snail Helix aspersa, and this may be due to the presence of tannins. UV-protecting activity was tested in brachycerine-treated P. carthagenensis leaf disks exposed to UV radiation. Brachycerine treatment protected disk samples from UV-driven chlorophyll loss. In vitro and in vivo assays detected antioxidant activity of brachycerine towards superoxide anion and hydrogen peroxide, reactive oxygen species related to UV and wounding stress, respectively. In addition, it was shown that leaf epidermal layers accumulate brachycerin. The results suggest an antioxidant or oxidative stress modulator role for brachycerine in P. brachyceras. This detoxifying activity may be part of a tolerance strategy in relation to UV and wounding stresses, and perhaps to other environmental pressures.

As plantas superiores sintetizam uma ampla variedade de compostos, denominados classicamente metabólitos secundários, que as ajudam a se adaptar ao seu ambiente. Um subconjunto de metabólitos secundários são os alcalóides. Essas substâncias nitrogenadas de baixo peso molecular desempenham funções variadas nas plantas, podendo apresentar propriedades antibióticas, repelentes de herbívoros ou alelopáticas. O alcalóide monoterpeno indólico braquicerina, de estrutura inédita, foi extraído da planta arbustiva Psychotria brachyceras (Rubiaceae). Esse composto revelou ação específica como antiinflamatório em testes de quimiotaxia, possuindo, portanto, potencial valor farmacológico. Trabalhos anteriores revelaram que a molécula possui significativas propriedades antioxidantes e antimutagênicas, e que a concentração foliar desse alcalóide é induzida por dano mecânico e radiação ultravioleta (UV). Neste trabalho, demonstramos os resultados de uma série de experimentos desenvolvidos com o objetivo de entender o papel de braquicerina em P. brachyceras frente a esses estresses. Uma parte dos experimentos foi desenvolvida paralelamente com amostras de Psychotria carthagenensis da mesma região, que não acumula alcalóides e é mais sensível a UV do que P. brachyceras, além de ser alvo significativo de herbívoros em seu ambiente natural. O comportamento de algumas classes de metabólitos secundários reconhecidas como importantes na resposta a ferimento e radiação UV é descrito em amostras de P. brachyceras submetidas a esses tratamentos. A aplicação de dano mecânico e de radiação ultravioleta não alterou os níveis de compostos fenólicos e flavonóides totais, respectivamente. A única classe de metabólitos que sofreu regulação nessas condições foram antocianinas, que tiveram sua concentração induzida em experimentos de exposição à UV; porém, os teores induzidos em P. brachyceras foram muito menores do que àqueles basais em P. carthagenensis. Os dados sugerem um papel predominante do alcalóide frente a esses estresses. O potencial tóxico/repelente da braquicerina foi testado em bioensaios que utilizaram herbívoros generalistas. O alcalóide isolado não foi capaz de inibir o consumo das amostras pelos animais, o mesmo ocorrendo com extratos de P. brachyceras. Porém, extratos de P. carthagenensis inibiram a alimentação do molusco Helix aspersa, provavelmente pela presença de taninos. A atividade protetora do alcalóide foi testada em discos foliares de P. carthagenensis expostos à UV. A aplicação de braquicerina diminuiu a degradação de clorofilas causada pela radiação. Ensaios de atividade antioxidante in vitro e in vivo demostraram que o alcalóide é ativo em relação ao ânion superóxido e ao peróxido de hidrogênio, espécies ativas de oxigênio importantes no estresse por ultravioleta e dano mecânico, respectivamente. Além disso, foi verificado que epidermes foliares acumulam braquicerina. Os dados sugerem uma atividade predominantemente antioxidante ou moduladora de estresse oxidativo para o alcalóide. Essa atividade de detoxificação pode fazer parte de uma estratégia de tolerância da planta tanto em relação ao ultravioleta quanto ao ferimento/herbivoria e pode ser importante em outras condições adversas. / Higher plants synthesize a wide range of compounds, classically known as secondary metabolites, which help plants adapt to their environment. A class of secondary metabolites are the alkaloids. These nitrogen-containing low molecular weight substances play several roles in plants as antimicrobial, herbivore deterrents or allelopathic agents. The monoterpene indole alkaloid brachycerine, which has a unique structure, was extracted from the shrub Psychotria brachyceras (Rubiaceae). This compound showed antinflamatory activity in chemotaxis assays, indicative of pharmacological potential. Previous work described antioxidant and antimutagenic effects for brachycerine, and the regulation of its leaf tissue concentration upon ultraviolet (UV) radiation exposure and mechanical damage stress. In this thesis, we report the data from a series of experiments in an attempt to understand the roles of brachycerine in P. brachyceras with regard to wounding and UV stresses. Some experiments were carried on using samples from Psychotria carthagenensis shrubs of the same region, a plant devoid of detectable alkaloids. P. carthagenensis leaves are UV-sensitive if compared to P. brachyceras and are often found damaged by herbivores in field-grown plants. The contents of secondary metabolites with known functions in wounding and UV responses are described from experiments in which P. brachyceras samples were submitted to these treatments. The only group of secondary metabolites regulated by these stresses was that of anthocyanins in UV treated samples; however, induced content of these metabolites were always much lower than the basal ones in P. carthagenensis. The data indicated a major role for brachycerine in UV and wound responses. Toxic/deterrent properties of brachycerine were tested in bioassays with generalist herbivores. The alkaloid failed to deter herbivore feeding, however, samples treated with P. carthagenensis extracts were less consumed by the snail Helix aspersa, and this may be due to the presence of tannins. UV-protecting activity was tested in brachycerine-treated P. carthagenensis leaf disks exposed to UV radiation. Brachycerine treatment protected disk samples from UV-driven chlorophyll loss. In vitro and in vivo assays detected antioxidant activity of brachycerine towards superoxide anion and hydrogen peroxide, reactive oxygen species related to UV and wounding stress, respectively. In addition, it was shown that leaf epidermal layers accumulate brachycerin. The results suggest an antioxidant or oxidative stress modulator role for brachycerine in P. brachyceras. This detoxifying activity may be part of a tolerance strategy in relation to UV and wounding stresses, and perhaps to other environmental pressures.

As plantas superiores sintetizam uma ampla variedade de compostos, denominados classicamente metabólitos secundários, que as ajudam a se adaptar ao seu ambiente. Um subconjunto de metabólitos secundários são os alcalóides. Essas substâncias nitrogenadas de baixo peso molecular desempenham funções variadas nas plantas, podendo apresentar propriedades antibióticas, repelentes de herbívoros ou alelopáticas. O alcalóide monoterpeno indólico braquicerina, de estrutura inédita, foi extraído da planta arbustiva Psychotria brachyceras (Rubiaceae). Esse composto revelou ação específica como antiinflamatório em testes de quimiotaxia, possuindo, portanto, potencial valor farmacológico. Trabalhos anteriores revelaram que a molécula possui significativas propriedades antioxidantes e antimutagênicas, e que a concentração foliar desse alcalóide é induzida por dano mecânico e radiação ultravioleta (UV). Neste trabalho, demonstramos os resultados de uma série de experimentos desenvolvidos com o objetivo de entender o papel de braquicerina em P. brachyceras frente a esses estresses. Uma parte dos experimentos foi desenvolvida paralelamente com amostras de Psychotria carthagenensis da mesma região, que não acumula alcalóides e é mais sensível a UV do que P. brachyceras, além de ser alvo significativo de herbívoros em seu ambiente natural. O comportamento de algumas classes de metabólitos secundários reconhecidas como importantes na resposta a ferimento e radiação UV é descrito em amostras de P. brachyceras submetidas a esses tratamentos. A aplicação de dano mecânico e de radiação ultravioleta não alterou os níveis de compostos fenólicos e flavonóides totais, respectivamente. A única classe de metabólitos que sofreu regulação nessas condições foram antocianinas, que tiveram sua concentração induzida em experimentos de exposição à UV; porém, os teores induzidos em P. brachyceras foram muito menores do que àqueles basais em P. carthagenensis. Os dados sugerem um papel predominante do alcalóide frente a esses estresses. O potencial tóxico/repelente da braquicerina foi testado em bioensaios que utilizaram herbívoros generalistas. O alcalóide isolado não foi capaz de inibir o consumo das amostras pelos animais, o mesmo ocorrendo com extratos de P. brachyceras. Porém, extratos de P. carthagenensis inibiram a alimentação do molusco Helix aspersa, provavelmente pela presença de taninos. A atividade protetora do alcalóide foi testada em discos foliares de P. carthagenensis expostos à UV. A aplicação de braquicerina diminuiu a degradação de clorofilas causada pela radiação. Ensaios de atividade antioxidante in vitro e in vivo demostraram que o alcalóide é ativo em relação ao ânion superóxido e ao peróxido de hidrogênio, espécies ativas de oxigênio importantes no estresse por ultravioleta e dano mecânico, respectivamente. Além disso, foi verificado que epidermes foliares acumulam braquicerina. Os dados sugerem uma atividade predominantemente antioxidante ou moduladora de estresse oxidativo para o alcalóide. Essa atividade de detoxificação pode fazer parte de uma estratégia de tolerância da planta tanto em relação ao ultravioleta quanto ao ferimento/herbivoria e pode ser importante em outras condições adversas. / Higher plants synthesize a wide range of compounds, classically known as secondary metabolites, which help plants adapt to their environment. A class of secondary metabolites are the alkaloids. These nitrogen-containing low molecular weight substances play several roles in plants as antimicrobial, herbivore deterrents or allelopathic agents. The monoterpene indole alkaloid brachycerine, which has a unique structure, was extracted from the shrub Psychotria brachyceras (Rubiaceae). This compound showed antinflamatory activity in chemotaxis assays, indicative of pharmacological potential. Previous work described antioxidant and antimutagenic effects for brachycerine, and the regulation of its leaf tissue concentration upon ultraviolet (UV) radiation exposure and mechanical damage stress. In this thesis, we report the data from a series of experiments in an attempt to understand the roles of brachycerine in P. brachyceras with regard to wounding and UV stresses. Some experiments were carried on using samples from Psychotria carthagenensis shrubs of the same region, a plant devoid of detectable alkaloids. P. carthagenensis leaves are UV-sensitive if compared to P. brachyceras and are often found damaged by herbivores in field-grown plants. The contents of secondary metabolites with known functions in wounding and UV responses are described from experiments in which P. brachyceras samples were submitted to these treatments. The only group of secondary metabolites regulated by these stresses was that of anthocyanins in UV treated samples; however, induced content of these metabolites were always much lower than the basal ones in P. carthagenensis. The data indicated a major role for brachycerine in UV and wound responses. Toxic/deterrent properties of brachycerine were tested in bioassays with generalist herbivores. The alkaloid failed to deter herbivore feeding, however, samples treated with P. carthagenensis extracts were less consumed by the snail Helix aspersa, and this may be due to the presence of tannins. UV-protecting activity was tested in brachycerine-treated P. carthagenensis leaf disks exposed to UV radiation. Brachycerine treatment protected disk samples from UV-driven chlorophyll loss. In vitro and in vivo assays detected antioxidant activity of brachycerine towards superoxide anion and hydrogen peroxide, reactive oxygen species related to UV and wounding stress, respectively. In addition, it was shown that leaf epidermal layers accumulate brachycerin. The results suggest an antioxidant or oxidative stress modulator role for brachycerine in P. brachyceras. This detoxifying activity may be part of a tolerance strategy in relation to UV and wounding stresses, and perhaps to other environmental pressures.

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2015-11-03T16:24:00Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcelo Augusto Pereira Januário - 2015.pdf: 5612013 bytes, checksum: 21d62fb31c78a1c5f8c42dd6e193dade (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-11-04T09:28:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcelo Augusto Pereira Januário - 2015.pdf: 5612013 bytes, checksum: 21d62fb31c78a1c5f8c42dd6e193dade (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-04T09:28:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcelo Augusto Pereira Januário - 2015.pdf: 5612013 bytes, checksum: 21d62fb31c78a1c5f8c42dd6e193dade (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-05-04 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The Rubiaceae Juss. family is the fourth largest of angiosperms, with about 10,700 species and 640 genera distributed throughout the tropical regions around the world.The genus Psychotria L. is the largest of the family, comprising about 2000 species. The single most important secondary metabolites of genus are alkaloids, representing over 60% from isolated compounds and structurally characterized reported until 2013. To these compounds is attributed wide variety of pharmacological activities such as antifungal, anti-inflammatory, anticonvulsant and inhibitory monoaminooxidases enzymes A and B, related to diseases such as Parkinson's disease. Psychotria goyazensis Müll Arg. is a species of Rubiaceae family, genus Psychotria L., commonly found in brazilian midwestern. The fractionation of the crude extracts from leaves, twigs and fruits yielded two know alkaloids: calychantine (Pgfr 1) and strictosidinic acid (Pgf 1) and it led to identify the harmane (Pgf 7) and also, a novel quinoline alkaloid named hydroxy-calychantine (Pgfr 2a).The triterpenes ursolic and oleanolic acid (Pgf 2) and steroids sitosterol and stigmasterol free (Pgf 5) and glycosylated (Pgf 3) were identified in mixtures. Also, the phytochemical study of P. goyazensis allowed to the isolation of a phenolic compounds, the coumarin isoescopoletin (Pgg 1) and pointed out an interesting aspect of this plant, since there are no reports in literature on the simultaneous isolation of both types of alkaloid of the same species of the genus. / A família Rubiaceae Juss. é a quarta maior família das Angiospermas com cerca de 13000 espécies e 650 gêneros distribuídos pelas regiões tropicais ao redor do mundo. O gênero Psychotria L. é considerado o maior da família, compreendendo cerca de 2000 espécies. Os metabólitos secundários mais importantes no gênero são os alcaloides, representativos de mais de 60% de todos os compostos isolados e caracterizados estruturalmente até 2013. A esses compostos é atribuída grande variedade de atividades farmacológicas, como antifúngica, antiinflamatória, anticonvulsivante e inibidora das enzimas monoaminooxidases A e B, relacionadas a doenças como Mal de Parkinson. Psychotria goyazensis Müll Arg. é uma espécie da família Rubiaceae, gênero Psychotria L., comumente encontrada no Cerrado e Amazônia. O fracionamento fitoquímico dos extratos brutos das folhas, galhos e frutos de P. goyazensis resultou no isolamento de dois alcaloides conhecidos, o quinolínico calicantina (Pgfr 1) e o indolmonoterpênico ácido estrictosidínico (Pgf 1), além de possibilitar a identificação do alcaloide harmano (Pgf 7) e de outro alcaloide inédito, a hidroxi-calicantina (Pgfr 2a) em misturas. Por outro lado, foram identificados também em misturas os triterpenos ácido ursólico e oleanólico (Pgf 2) bem como os esteroides sitosterol e estigmasterol nas formas livre (Pgf 5) e glicosilada (Pgf 3). O estudo fitoquímico de Psychotria goyazensis permitiu ainda o isolamento de um composto fenólico, a cumarina isoescopoletina (Pgg 1) e apontou um aspecto interessante desta planta, uma vez que não existe na literatura relato do isolamento simultâneo dos dois tipos de alcaloide (indolmonoterpênico e quinolínico) de uma mesma espécie do gênero.

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2015-11-03T19:22:57Z No. of bitstreams: 2 Tese - Geralda de Fátima Lemes - 2015.pdf: 8914121 bytes, checksum: cc152b69cbeac837ed2881f260e379f6 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-11-04T10:11:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Geralda de Fátima Lemes - 2015.pdf: 8914121 bytes, checksum: cc152b69cbeac837ed2881f260e379f6 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-04T10:11:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Geralda de Fátima Lemes - 2015.pdf: 8914121 bytes, checksum: cc152b69cbeac837ed2881f260e379f6 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-06-12 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / This work describes the chemical evaluation and, in parallel, the investigation of antioxidant and antimicrobial activity of four medicinal species of Brazilian Cerrado, Cayaponia espelina (Silva Manso) Cogn., C. citrullifolia (Griseb.) Cogn., C. weddellii (Naudin) Gomes-Klein (Cucurbitaceae) and Psychotria trichophora Müll. Arg. (Rubiaceae). The study of ethanol extracts of the species mentioned above led to the isolation of several classes of secondary metabolites, many of them presenting biological activity. Evaluation of ethyl acetate fractions of the leaves of C. espelina and n-butanol and hydromethanol fractions of C. citrullifolia led to the isolation and structural elucidation of seven compounds: luteolin (CE- 1), luteolin 4'-O-glucoside (CE-2), luteolin 7-O-glucoside (CE-3), kaempferol 3,7- O-α-L-dirhamnoside (CC-1), benzyl-O-β-D-xylopyranosyl-(1→6)-β-Dglucopyranoside (CC-4), salicylic acid 2-O-β-glucopyranoside (CC-3) and vicenin-2 (CC-2). The glucosides CE-2 and CE-3 found in C. espelina were also found in ethyl acetate fraction from C. weddellii leaves, indicating that there might be a chemical similarity between these species. The fourth species investigated in this study was P. trichophora and the chemical study of ethyl acetate fraction of its leaves led to the isolation and structural elucidation of six compounds: camelliaside B (PT-3), kaempferol-3-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1→6)-[β-Dxylopyranosyl-( 1→2)]-β-D-galactopyranoside (PT-4), kaempferol-3-O-[β-Dxylopyranosyl-( 1→3)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→6)]-β-D-galactopyranoside (PT- 5), kaempferol-3-O-robinoside (PT-2) and 3-O-p-coumaroylquinic acid (PT-6). Coumarin scopoletin (PT-1) were identified from its roots. Structural identification of compounds was performed by spectroscopic analysis including IR and 1H and 13C NMR, in one-and two-dimensions. Flavonoids PT-4 and PT-5, previously isolated in the Fabaceae and Leguminosae families, were described for the first time in Rubiaceae. Furthermore, CCDA analysis of acid-base fractions obtained from P. trichophora leaves did not result positive for alkaloids against the Dragendorff reagent. Preliminary tests in Escherichia coli showed that the ethyl acetate fraction from C. espelina presents pharmacological potential, inhibiting 74 % of bacterial growth at a 82 μg/mL concentration. This fraction also exhibited strong antioxidant activity, with IC50 value of 5.40 ± 0.16 μg/ml, being comparable to that of the commercial antioxidant, ascorbic acid. Extracts from C. espelina and C. weddelli were the most promising antioxidants with IC50 values of 131 ± 0.31 and 13.14 ± 0.57 μg/mL, respectively. In preliminary bioassays against Sarcoma 180 tumor cell line, all tested samples presented low activity despite the literature data for antitumor activity of the isolated flavonoids. / O presente trabalho descreve o estudo químico e, paralelamente, a investigação das atividades antioxidante e antimicrobiana de quatro espécies medicinais do Cerrado goiano, Cayaponia espelina (Silva Manso) Cogn., C. citrullifolia (Griseb.) Cogn., C. weddellii (Naudin) Gomes-Klein (Cucurbitaceae) e Psychotria trichophora Müll. Arg. (Rubiaceae). O estudo dos extratos etanólicos das espécies citadas conduziu ao isolamento de metabólitos secundários de diversas classes, sendo vários bioativos. O estudo da fração acetato de etila das folhas de C. espelina e das frações n-butanólica e hidrometanólica de C. citrullifolia viabilizou o isolamento e elucidação estrutural de sete compostos: luteolina (CE- 1), luteolina 4’-O-β-D-glicopiranosídeo (CE-2), luteolina 7-O-β-Dglicopiranosídeo (CE-3), canferol 3,7-di-O-α-L-ramnopiranosídeo (CC-1), benzil- O-β-D-xilopiranosil-(1→6)-β-D-glicopiranosídeo (CC-4), ácido β-Oglucosilsalicílico (CC-3) e vicenina-2 (CC-2). Com exceção da vicenina-2, todos os outros compostos estão sendo relatados pela primeira vez no gênero Cayaponia. O estudo da fração acetato de etila das folhas de C. weddellii levou aos mesmos glicosídeos (CE-2 e CE-3) relatados em C. espelina. A quarta espécie investigada neste trabalho foi P. trichophora. O estudo químico da fração acetato de etila das folhas propiciou o isolamento e elucidação estrutural de seis compostos: cameliasídeo B (PT-3), canferol-3-O-{β-D-xilopiranosil-(1→2)-[α-Lraminopiranosil-( 1→6)]}-β-D-galactopiranosídeo (PT-4), canferol-3-O-[β-Dxilopiranosil-( 1→3)-α-L-raminopiranosil-(1→6)]-β-D-galactopiranosídeo (PT-5), canferol-3-O-β-D-robinosídeo (PT-2) e ácido 5-p-coumaroilquínico (PT-6). Nas raízes foi identificada a cumarina escopoletina (PT-1). A elucidação estrutural dos compostos foi realizada através de análise espectroscópica, tais como IV e RMN de 1H e 13C, experimentos uni e bidimensionais.Os flavonoides PT-4 e PT- 5 estão sendo descritos pela primeira vez em Rubiaceae, isolados anteriormente apenas nas famílias Fabaceae e Leguminosae. Análises em CCDA das frações oriundas da extração ácido/base das folhas de P. trichophora não apresentaram reação positiva para alcaloides com o reagente Dragendorff. Testes preliminares com a Escherichia coli revelaram o potencial farmacológico da fração acetato de etila das folhas de C. espelina, com 74 % de inibição de crescimento bacteriano, na concentração de 82μg/mL. Esta fração também exibiu forte atividade antioxidante, com IC50 de 5,40 ± 0,16 μg/mL, comparável ao antioxidante comercial ácido ascórbico. Os extratos brutos etanólicos de C. espelina e C. weddellii foram os mais promissores como antioxidantes, com IC50 de 13,21 ± 0,31 e 13,14 ± 0,57 μg/mL, respectivamente. Em bioensaios preliminares com a linhagem tumoral Sarcoma 180, todas as amostras testadas exibiram baixa atividade, apesar da descrição na literatura de atividade antitumoral para os flavonoides isolados.

Com o processo de fragmentação florestal surgem ambientes com características microclimáticas e ambientais distintas dentro do habitat. A borda, na maioria das vezes, apresenta altas temperaturas, menor umidade relativa do ar e do solo e ventos mais intensos quando comparada com o ambiente de interior do fragmento. Essas alterações podem provocar a redução ou até mesmo a extinção de espécies vegetais. Os remanescentes florestais são frequentemente cercados por diferentes tipos de uso de terra (matriz) que pode influenciar na qualidade e na intensidade do efeito de borda nos fragmentos. Os objetivos deste trabalho foram avaliar se (i) existiriam diferenças quanto ao microclima entre borda e interior dentro de cada fragmento; (ii) as características morfológicas e anatômicas de Psychotria vellosiana seriam influenciadas pelas condições microclimáticas dentro de cada fragmento; (iii) diferentes tipos de matrizes poderiam interferir de maneira distinta nas características anatômicas e morfologias de P. vellosiana. O estudo foi conduzido em três fragmentos florestais localizados no sul de Minas Gerais. Não houve diferenças em relação às condições microclimáticas entre borda e interior dentro de cada fragmento e entre os fragmentos. As folhas de P. vellosiana apresentaram a mesma área foliar e mesma razão clorofila a/b para borda e interior nos três fragmentos, não apresentando grande plasticidade anatômica para a maioria dos caracteres. Para verificar a influência de diferentes matrizes (pastagem e cana-deaçúcar) foram estudados dois destes fragmentos. Alguns dados anatômicos sugerem melhor adaptação de P. vellosiana no fragmento circundado por matriz de pasto. / With the process of forest fragmentation appear environments with different environmental and microclimatic characteristics within the habitat. The edge, most of time, has high temperature, low relative humidity and soil and stronger winds compared with the environment of the forest interior. These changes may cause the reduction or even extinction of plant species. The remaining forests are often surrounded by different types of land use (matrix) that can influence the quality and intensity of edge effects in fragments. The objectives were to assesses whether (i) there would be differences in the microclimate between edge and interior within each fragment, (ii) the morphological and anatomical Psychotria vellosiana be influenced by microclimatic conditions within each fragment, (iii) different types matrices could interfere differently in the anatomical characteristics and morphology of P. vellosiana. The study was conducted in three forest fragment s located in southern Minas Gerais. There were no differences in relation to microclimatic conditions between edge and interior of edge fragment within and between the fragments. The leaves of P. vellosiana had the same leaf area and the same ratio of chlorophyll a/b to edge and interior in three fragments, not showing major anatomical plasticity for most characters. To check the influence of different matrices (pasture and sugar cane) were studied two of these fragments. Some anatomical data suggest a better adaptation of P. vellosiana in fragment surrounded by a matrix of pasture. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG