No tubo digestivo das larvas de Anastrepha fraterculus e Anastrepha pickeli há β-glicosidases capazes de clivar dissacarideos, β-glicosídeos tóxicos produzidos por plantas e substratos sintéticos. As β-glicosidases de A. fraterculus são pouco ativas e as de A. pickeli são bastante ativas sobre alguns compostos, entre eles linamarina, um glicosídeo cianogênico. Esse composto está presente, em altas concentrações, no fruto da mandioca do qual a larva se alimenta. A. fraterculus alimenta-se do fruto da goiaba e aparentemente consegue o carboidrato que necessita por ação de α-glicosidases, que são bem mais ativas do que as β. O fruto da mandioca não é tão nutritivo e A. pickeli deve aproveitar a glicose da linamarina para obter energia e consegue desintoxicar-se do aglicone tóxico. Rhynchosciara americana apresenta quatro β-glicosidases nas membranas microvilares intestinais, sendo três delas β-galactosidases. Dessas, duas são ativadas por Triton X-100 sendo que a glicosidase, de maior mobilidade eletroforética é ativada por este composto, com uma Ka de 4µM, um α de 0,5 e um β de 2. β-tioglicosidases foram demonstradas em afideos. Nós verificamos que ocorre a clivagem do tioglicosídeo sinigrina após separação das β-glicosidases digestivas do Lepidoptera Diatraea saccharalis por cromatografia hidrofóbica. Nesse inseto, a mesma enzima é capaz de clivar O- e S-glicosídeos com atividades semelhantes. Enzimas com essas características nunca foram descritas anteriormente. Esses experimentos ilustram a viabilidade das adaptações dos insetos na utilização de compostos formados for ligações β-glicosídicas, viabilizando a exploração de nutrientes normalmente inacessíveis a outros animais. / Anastrepha fraterculus and Anastrepha pickeli have in their midguts 13-glycosidases able to hydrolase dissaccharides, synthetic substrate and plant toxic β-glucosides. β-glycosidases from A. fraterculus have low activity and the enzymes from A. pickeli may be highly active depending on the substrate used. Linamarin, a cyanogenic β-glucoside present in A. pickeli food (Manihot fruit) is easly hydrolysed by A. pickeli β-glycosidases (A. fraterculus eats on guava fruits and may obtain carbohydrate through the action of α-glycosidases, that are much more active them the β-glycosidases). A. pickeli probably uses glucose derived from linamarinan avoiding the effects of the toxic aglycon. Rhynchosciara americana has 4 β-glycosidases (3 galactosidases and I glucosidase) in their intestinal microvilar membranes. Two of these enzymes are activated by Triton X-100. In β glucosidase the activation has Ka= 4µM, α=0,5 e β=2. β-thioglycosidases occur in Aphids. One digestive β-glucosidase from Diatraea saccharalis resolved by hydrofobic chrornatography hydrolyses sinigrin. The same enzyme may hydrolyse O- and S-glucosides with the same efficienly. Enzymes with this specificity have never been described before. In this study we shown some adaptations of insects to use substrates with β-glycosidic bonds, allowing these organisrns to explore nutrients usualy avoided by other animals.

Microorganismos são uma excelente fonte de substâncias bioativas, porém muitas destas substâncias são biossintetizadas em baixas quantidades. A utilização de técnicas de planejamento experimental e de análise multivariada permite melhorar as condições de cultivo e incrementar a produção de metabolitos secundários. A linhagem fúngica Roussoella sp. DLM-33 produziu o composto roussoellatídeo (33) inédito na literatura com esqueleto de carbono novo. A utilização do planejamento fatorial fracionado e da metodologia multicritério permitiu incrementar a produção do composto roussoellatídeo (33), para investigar sua biossíntese utilizando precursores marcados com 13C. Experimentos de incorporação com precursores [1-13C]acetato de sódio, [1,2-13C]acetato de sódio e [metil-13C]metionina permitiu verificar que a biossíntese do composto (33) envolve dois rearranjos de Favorskii e uma ciclização de Diels-Alder intermolecular entre duas cadeias policetídicas independentes. Também, o estudo químico do meio de cultivo da linhagem Annulohypoxylon moriforme MA9, levou ao isolamento e identificação de dois compostos inéditos denominados por: (E)-3-benzilidenohexahidro-2-metilpirrolo[1,2-a]-pirazina-1,4-diona (36) e 4,7,9-trihidroxi-3-metoxi-2,3,6b,7-tetrahidro-1H-benzo[j]fluoranten-8-ona (53), e 10 compostos conhecidos: TCM-95A (43), TMC-95B (44), daidzeína (45), 5-hidroxi-3,4-dihidro-2H-naftalen-1-ona (46), 4,8-dihidroxi-3,4-dihidro-2H-naftalen-1-ona (47), 4-metoxi-1-naftalenol (48) e 3-benzil-hexahidro-pirrolo[1,2-a]-pirazina-1,4-diona (49), hypoxylonol C (50), hypoxylonol B (51) e hypoxylonol E (52). Os compostos 43 e 44 foram descobertos ainda quando presentes no extrato bruto de Annulohypoxylon moriforme MA9 por meio da co-cristalização do extrato com a enzima responsável pela atividade do proteassomo. Os dados obtidos por cristalografia de raio-X juntamente com os dados da literatura permitiram determinar suas estruturas químicas. / .Microorganisms are an excellent source of bioactive substances. However, most metabolites are biosynthesized in small amounts. The use of experimental design and multivariate analysis allows to improve the culture conditions and increase the production of secondary metabolites. The fungal strain Roussoella sp. DLM33 produced the roussoellatide (33), which is unprecedented and present a with novel carbon backbone chemical structure. Utilizing fractional factorial design and multicriteria analyses allowed us to increase the production of the roussoellatide (33) in order to investigate its biosynthesis using precursors labeled with 13C. Feeding experiments utilizing [1-13C]acetate, [1,2-13C]acetate, and [methyl-13C]methionine enabled us to verify that the biosynthesis 33 we postulate the involvement of two Favorskii rearrangements and one intermolecular Diels-Alder cyclization between two independent polyketide chains. Also, the chemical investigation of the culture medium of the strain Annulohypoxylon moriform MA9 led to the isolation and identification of two new compounds: (E)-3-benzylidenehexahydro-2-methylpyrrolo[1,2-a]pyrazine-4-dione (36) and 4,7,9-trihydroxy-3-methoxy-2,3,6b,7-tetrahydro-1H-benzo[j]fluoranenen-8-one (53), along with 10 compounds already known in the literature: TCM-95B (43), TMC-95A (44), daidzein (45), 5-hydroxy-3,4-dihydro-2H-naphthalen-1-one (46), 4,8-dihydroxy-3,4-dihydro-2H-naphthalen-1-one (47), 4-methoxy-1-naphthalenol (48) and 3-benzylhexahydro-pyrrolo [1,2-a]pyrazine-1,4-dione (49), hypoxylonol C (50), hypoxylonol B (51) and hypoxylonol E (52). Compounds 43 and 44 were discovered by the co-crystallization of the extract medium with the enzyme responsible for the proteasome activity. Data obtained by X-ray crystallography, NMR and MS analyses combined or data available in the literature allowed to determine their chemical structures.

O presente trabalho teve por objetivo realizar experimentos de incorporação de precursores isotopicamente marcados em produtos naturais isolados do meio de cultura de duas espécies de fungos do gênero Penicillium, de maneira a se verificar a rota de biossíntese dos compostos produzidos pelas linhagens P. citrinum F53 e P. oxalicum F30. Para tanto, os meios de cultura utilizados na fermentação das linhagens foram enriquecidos com os seguintes precursores: [1-13C1]acetato de sódio, [1,2-13C2]acetato de sódio, [2,3-13C2]propionato de sódio, [metil-13C1]metionina, [1-13C1]glicose, [U-13C5]ornitina, [U-13C6]lisina, [U-13C5]prolina, [U-13C6]histidina, [2-indol-13C1]triptofano e [U-13C6]ácido antranílico, separadamente. Ao final do período de fermentação, as culturas foram separadamente submetidas à extração em fase sólida e analisadas por CLAE/UV/EM/IES. Os experimentos de incorporação que apresentaram resultados positivos tiveram seus produtos purificados por CLAE/UV e analisados por RMN de 13C. Os resultados obtidos mostraram que dois dihidropirrois produzidos por P. citrinum F53 são formados por uma rota biossintética mista, oriunda de um resíduo de ornitina, um grupo metila derivado da metionina e uma cadeia policetídica derivada do acetato. Os alcaloides citrinalina B e 17-hidroxicitrinalina B, também produzidos por P. citrinum F53, são ambos derivados de dois resíduos de aminoácidos, ornitina e triptofano (via ácido antranílico), e dois grupos isopreno derivados da glicose (via mevalonato). Os alcaloides oxalina e meleagrina, produzidos por P. oxalicum F30, são formados a partir de uma via biossintética mista derivada de dois resíduos de aminoácidos, histidina e triptofano (via ácido antranílico), e grupos metila derivados da metionina. / The present investigation aimed to carry out feeding experiments for the incorporation of isotopic labeled precursors on natural products isolated from the culture media of two fungal species belonging to the Penicillium genus, in order to verify the biosynthetic pathway of the compounds produced by the P. citrinum F53 and P. oxalicum F30 fungal strains. Culture media used in the fermentation of the fungal strains were enriched with the following isotopic labeled precursors: [1-13C1]sodium acetate, [1,2-13C2]sodium acetate, [2,3-13C2]sodium propionate, [methyl-13C1]methionine, [1-13C1]glucose, [U-13C5]ornithine, [U-13C6]lysine, [U-13C5]proline, [U-13C6]histidine, [2-indol-13C1]tryptophan, and [U-13C6]anthranilic acid, separately. At the end of the fermentation period, culture media were separately subjected to solid phase extraction and analyzed by LC/UV/ESI/MS. The incorporation experiments that showed positive results were purified by HPLC/UV, and the pure compounds labeled in different positions were then analyzed by 13C-NMR. The results demonstrated that two dihydropyrroles produced by P. citrinum F53 were formed via a mixed biosynthetic route, derived from ornithine, a methyl group derived from methionine, and a polyketide chain derived from acetate. The alkaloids citrinalin B and 17-hydroxycitrinalin B, also produced by P. citrinum F53, are both derived from two amino acid residues, ornithine and tryptophan (via anthranilic acid), and two isoprene units derived from glucose via the mevalonate pathway. The alkaloids oxaline and meleagrine, produced by P. oxalicum F30, are formed via a mixed biosynthetic pathway by two amino acid residues, histidine and tryptophan (via anthranilic acid), and methyl groups derived from methionine.

O gene hrcA é encontrado em quase todos os ramos da árvore filogenética das eubactérias, e seu produto, a proteína HrcA, funciona como repressor da expressão dos operons de choque térmico groESL e dnaKJ, ligando-se à seqüência repetida invertida denominada CIRCE (controlling inverted repeat of chaperonin expression) presente na região regulatória destes operons. O sistema HrcA-CIRCE está, portanto, amplamente representado nas eubactérias. Particularmente, em Caulobacter crescentus, uma α-proteobactéria, este sistema está envolvido no controle da expressão do operon groESL durante o ciclo celular da bactéria. Conhecer a estrutura e as interações de HrcA é importante para entender este processo. Neste trabalho são apresentadas as análises de seqüência das HrcA\'s de C. crescentus e de Xylella fastidiosa, uma proteobactéria do grupo γ, as quais são muito similares. Este estudo levou à proposta de um modelo estrutural com a delimitação dos domínios da proteína, os dobramentos de cada domínio, com base nas interações da HrcA de C. crescentus com o elemento CIRCE e ATP, que estão sendo caracterizadas em nosso laboratório, assim como a atribuição de aminoácidos e motivos conservados funcionais. Adicionalmente, embora a expressão da HrcA recombinante de X. fastidiosa não tenha tido sucesso, a HrcA recombinante de C. crescentus purificada tem se prestado aos ensaios espectroscópicos, ainda que tenha sido detectada uma microagregação que está sendo enfrentada com um protocolo de purificação baseado no uso de α ciclodextrina. Os estudos espectroscópicos preliminares da HrcA C. crescentus dão suporte ao modelo estrutural proposto. / The hrcA gene is found in almost all branches of the filogenetic tree of eubacteria, and its product, the protein HrcA, functions as a repressor regulating the expression of the heat shock operons groESL and dnaKJ, by binding to the inverted repeat sequence called CIRCE (controlling inverted repeat of chaperonin expression). The system HrcA-CIRCE, therefore, is widely represented in eubacteria. Specifically in Caulobacter crescentus, an α-proteobacterium, this system is involved in the cell-cycle control of groESL expression (Baldini et al, 1998). Knowledge of the structure of HrcA and its interactions is important to understand this process. This work presents the analysis of the sequences of HrcA from C. crescentus and Xylella fastidiosa, a proteobacterium of the γ group, which are very similar. A structural model has been proposed, with protein domain delimitation, specific domain folding, based on known interactions of C. crescentus HrcA with the CIRCE element and ATP, obtained in our laboratory, as well as assignment of functional residues and conserved motifs. Additionally, even though no sucess was obtained the expression of recombinant HrcA from X. fastidiosa, purified recombinant HrcA from C. crescentus has been shown to be suitable for spectroscopic studies, in spite of microagregation observed, which is being faced with a purification protocol based on the use of α cyclodextrin. The preliminary spectroscopic studies of HrcA from C. crescentus support the proposed structural model.

Epicoccum nigrum é um fungo ubíquo conhecido por sua capacidade de produzir vários metabólitos secundários bioativos e pelo seu uso potencial como agente de biocontrole contra vários fitopatógenos. Entre os compostos produzidos por E. nigrum, epicolactona é um policetídeo com uma estrutura bastante complexa. O objetivo desta tese foi identificar e caracterizar genes relacionados à biossíntese da epicolactona em E. nigrum. Três mutantes defectivos para a produção de epicolactona anteriormente gerados por mutagênese aleatória foram analisados. Entretanto, os resultados mostraram que o T-DNA provavelmente estava inserido em regiões regulatórias. Usando ferramentas de bioinformática, seis genes de PKSs foram selecionados para deleção. A deleção do gene PKSi12 mostrou que os seus produtos estão relacionados à atividade antagonista. A análise química permitiu a identificação putativa dos preditos precursores da epicolactona, os quais tiveram sua produção afetada no mutante ΔPKSi12. Uma possível via de biossíntese de epicoccona B e epicoccina por E. nigrum foi proposta. / Epicoccum nigrum is a ubiquitous fungus mainly known for its ability to produce many bioactive secondary metabolites and for its potential use as a biocontrol agent against many phytopathogens. Among the compounds produced by E. nigrum, epicolactone is a polyketide with a very complex structure. The aim of this thesis was to identify and characterize genes related to epicolactone biosynthesis in E. nigrum. Three defective epicolactone mutants previously generated by random mutagenesis were analyzed. However, the results showed that the T-DNA was probably inserted in regulatory regions. Using a genome mining approach, six PKS genes were selected for deletion. The deletion of PKSi12 gene showed that its products are related to E. nigrum antagonistic activity against fungal phytopathogens. The chemical analysis allowed a putative identification of the previously proposed epicolactone precursors, which production was affected in the ΔPKSi12 mutant. A proposed biosynthesis of epicoccone B and epicoccine by E. nigrum was suggested.

Thesis advisor: Evan R. Kantrowitz / The enzyme aspartate transcarbamoylase (ATCase) is an enzyme in the pyrimidine nucleotide biosynthetic pathway. It was once an attractive target for anti-proliferation drugs but has since become a teaching model due to kinetic properties such as cooperativity and allostery exhibited by the Escherichia coli form of the enzyme. ATCase from E. coli has been extensively studied over that last 60 years and is the textbook example of allosteric enzymes. Through this past research it is understood that ATCase is allosterically inhibited by CTP, the end product of pyrimidine biosynthesis, and allosterically activated by ATP, the end product of the parallel purine biosynthetic pathway. Part of the work discussed in this dissertation involves further understanding the catalytic properties of ATCase by examining an unregulated trimeric form from Bacillus subtilis, a bacterial ATCase that more closely resembles the mammalian form than E. coli ATCase. Through X-ray crystallography and molecular modeling, the complete catalytic cycle of B. subtilis ATCase was visualized, which provided new insights into the manifestation of properties such as cooperativity and allostery in forms of ATCase that are regulated. Most of the work described in the following chapters involves understanding allostery in E. coli ATCase. The work here progressively builds a new model of allostery through new X-ray structures of ATCase*NTP complexes. Throughout these studies it has been determined that the allosteric site is bigger than previously thought and that metal ions play a significant role in the kinetic response of the enzyme to nucleotide effectors. This work proves that what is known about ATCase regulation is inaccurate and that currently accepted, and taught, models of allostery are wrong. This new model of allostery for E. coli ATCase unifies all old and current data for ATCase regulation, and has clarified many previously unexplainable results. / Thesis (PhD) — Boston College, 2013. / Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences. / Discipline: Chemistry.

O estudo fitoquímico das folhas de Ocotea catharinensis (Lauraceae) resultou no isolamento da neolignana tetraidrofurânica veraguensina (1) e do flavonóide glicosilado afzelina (10), ainda não descritas para a espécie, além de quatro neolignanas hexaidrobenzofurânicas (2-5) anteriormente descritas para mesma. Nos embriões somáticos in vitro constatou-se o acúmulo de duas neolignanas hexaidrobenzofurânicas (2, 3) e duas biciclo[3.2.1]octânicas (6, 7), dois sesquiterpenos (8, 9) e um fenilpropanóide (11). A neolignana biciclo[3.2.1]octânica (7S,8R,1\'R,2\'R,3\'R)-2\'-acetoxi-3,4-metilenodioxi-3\',5\'-dimetoxi-4\'-oxo-Δ1,3,5,5\',8\'-8.1\',7.3\'-neolignana (7), o sesquiterpeno (-)-eudesm-11-em-4α-ol (9) e o fenilpropanóide 6-metóxieugenol (11) não haviam sido isolados anteriormente desta espécie. O perfil dos metabólitos secundários incluiram análises do óleo essencial das folhas cuja análise indicou a predominância de mono- e sesquiterpenos e ausência de fenilpropanóides. Além disso, foram avaliadas atividades antifúngica e antioxidante nos extratos e substâncias isoladas. A fração de CHCl3 do extrato etanólico mostrou atividade antifúngica contra Cladosporium cladosporioide ou C. sphaerospermum. As frações de CHCl3 e de AcOEt do extrato etanólico, as neolignanas hexaidrobenzofurânica (5), biciclooctânica (6), o flavonóide glicosilado (10) e o fenilpropanóide (11) apresentaram atividade antioxidante através do método de DPPH (1,1-difenil-2-picril-hidrazila). A avaliação de hipóteses biossintéticas envolvidas na formação de neolignanas em O. catharinensis fizeram uso de culturas embriogênicas como modelo experimental. Foram realizados diversos estudos de bioconversões de precursores como o isoeugenol e 5-metoxieugenol utilizando-se suspensões celulares e frações enzimáticas porém as conversões in vivo utilizando-se precursores marcados e os embriões foram melhor sucedidas. Entre os precursores radioativos, a L-[U-14C]-fenilalanina foi incorporada às neolignanas hexaidrobenzofurânicas (2, 0,30% e 3, 0,19%) e biciclooctânica (6, 0,12%). No caso do ácido [8-14C]-ferúlico, esse foi incorporado à neolignana hexaidrobenzofurânica (2, 0,17%). Por outro lado, o uso de L-[1-13C]-fenilalanina e análise por espectrometria de massas-massas confirmou o enriquecimento de 13C nas neolignanas hexaidrobenzofurânicas (2 e 3). A análise por RMN de 13C indicou o enriquecimento de 4,3 e 5,0% nos carbonos C9 e C9\', respectivamente. Desta maneira, através dos dados de incorporação desses precursores, desvenda-se parte da via biossintética de neolignanas em O. catharinensis. / The phytochemical study of Ocotea catharinensis (Lauraceae) leaves resulted in the isolation of tetrahydrofuran neolignan veraguensin (1) and glycosylated flavonoid afzelin (10), not yet described for this species, besides four hexahydrobenzofuran neolignans (2-5), which had been previously described. The in vitro somatic embryos showed the accumulation of two hexahydrobenzofuran (2, 3) and two bicyclo[3,2,1]octane (6, 7) neolignans, two sesquiterpenes (8, 9) and one phenylpropanoid (11). Among these compounds (7S,8R,1\'R,2\'R,3\'R)-2\'-acetoxy-3,4-methylenedioxy-3\',5\'-dimethoxy-4\'-oxo-Δ1,3,5,5\',8\'-8.1\',7.3\'-neolignan (7), (-)-eudesm-11-en-4α-ol (9) and 6-methoxy-eugenol (11) have not been previously described for this species. The profile of secondary metabolite included the analysis of essential oil of leaves which indicated the predominance of mono- and sesquiterpene and no phenylpropanoids. In addition, antifungal and antioxidative activities were performed with extracts and isolated compounds. The CHCl3 fraction of ethanol extract exhibited antifungal activities against Cladosporium cladosporioide or C. sphaerospermum. The CHCl3 and EtOAc fractions of ethanol extract, the hexahydrobenzofuran (5) and a bicyclo[3.2.1]octane (6) neolignans, afzelin (10) and 6-methoxy-eugenol (11) displayed antioxidant activities using DPPH (1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl). The evaluations of biosynthetic hypothesis for neolignan formation in O. catharinensis were based on the use of embriogenic culture as an experimental model. Several assessment for conversion of putative precursors such as eugenol and 5-methoxyeugenol were evaluated using suspension cells and cell free preparations but none of them were as effective as in vivo conversion using labeled precursors directly in embryos. Among the radioactive precursors L-[U-14C]-phenylalanine was incorporated to hexahydrobenzofuran (2, 0.30%; 3, 0.19%) and bicyclo[3.2.1]octane (6, 0.17%) neolignans while [8-14C]-ferulic acid was incorporated only to the hexahydrobenzofuran neolignan (2, 0,17%). The tandem mass spectrometry analysis confirmed the incorporation of 13C atoms in the neolignans (2, 3) indicating the incorporation of one or two molecules of L-[1-13C]-phenylalanine. The analysis of 13C NMR data revealed the enrichment of 4.3 and 5.0% at the positions C9 and C9\', respectively. In summary, the labeling experiments have contributed to unravel the biosynthesis of neolignans in O. catharinensis.

O presente trabalho teve por objetivo realizar experimentos de incorporação de precursores isotopicamente marcados em produtos naturais isolados do meio de cultura de duas espécies de fungos do gênero Penicillium, de maneira a se verificar a rota de biossíntese dos compostos produzidos pelas linhagens P. citrinum F53 e P. oxalicum F30. Para tanto, os meios de cultura utilizados na fermentação das linhagens foram enriquecidos com os seguintes precursores: [1-13C1]acetato de sódio, [1,2-13C2]acetato de sódio, [2,3-13C2]propionato de sódio, [metil-13C1]metionina, [1-13C1]glicose, [U-13C5]ornitina, [U-13C6]lisina, [U-13C5]prolina, [U-13C6]histidina, [2-indol-13C1]triptofano e [U-13C6]ácido antranílico, separadamente. Ao final do período de fermentação, as culturas foram separadamente submetidas à extração em fase sólida e analisadas por CLAE/UV/EM/IES. Os experimentos de incorporação que apresentaram resultados positivos tiveram seus produtos purificados por CLAE/UV e analisados por RMN de 13C. Os resultados obtidos mostraram que dois dihidropirrois produzidos por P. citrinum F53 são formados por uma rota biossintética mista, oriunda de um resíduo de ornitina, um grupo metila derivado da metionina e uma cadeia policetídica derivada do acetato. Os alcaloides citrinalina B e 17-hidroxicitrinalina B, também produzidos por P. citrinum F53, são ambos derivados de dois resíduos de aminoácidos, ornitina e triptofano (via ácido antranílico), e dois grupos isopreno derivados da glicose (via mevalonato). Os alcaloides oxalina e meleagrina, produzidos por P. oxalicum F30, são formados a partir de uma via biossintética mista derivada de dois resíduos de aminoácidos, histidina e triptofano (via ácido antranílico), e grupos metila derivados da metionina. / The present investigation aimed to carry out feeding experiments for the incorporation of isotopic labeled precursors on natural products isolated from the culture media of two fungal species belonging to the Penicillium genus, in order to verify the biosynthetic pathway of the compounds produced by the P. citrinum F53 and P. oxalicum F30 fungal strains. Culture media used in the fermentation of the fungal strains were enriched with the following isotopic labeled precursors: [1-13C1]sodium acetate, [1,2-13C2]sodium acetate, [2,3-13C2]sodium propionate, [methyl-13C1]methionine, [1-13C1]glucose, [U-13C5]ornithine, [U-13C6]lysine, [U-13C5]proline, [U-13C6]histidine, [2-indol-13C1]tryptophan, and [U-13C6]anthranilic acid, separately. At the end of the fermentation period, culture media were separately subjected to solid phase extraction and analyzed by LC/UV/ESI/MS. The incorporation experiments that showed positive results were purified by HPLC/UV, and the pure compounds labeled in different positions were then analyzed by 13C-NMR. The results demonstrated that two dihydropyrroles produced by P. citrinum F53 were formed via a mixed biosynthetic route, derived from ornithine, a methyl group derived from methionine, and a polyketide chain derived from acetate. The alkaloids citrinalin B and 17-hydroxycitrinalin B, also produced by P. citrinum F53, are both derived from two amino acid residues, ornithine and tryptophan (via anthranilic acid), and two isoprene units derived from glucose via the mevalonate pathway. The alkaloids oxaline and meleagrine, produced by P. oxalicum F30, are formed via a mixed biosynthetic pathway by two amino acid residues, histidine and tryptophan (via anthranilic acid), and methyl groups derived from methionine.

Embriões somáticos de Ocotea catharinensis foram utilizados como modelo para a investigação da via biossintética para a formação de neolignanas com esqueleto benzofurânico, através do uso de precursores marcados com 13C e análise dos produtos por RMN de 13C. Isotopômeros de L-[13C]-fenilalanina administrados aos embriões, foram incorporados às neolignanas 5\'-metoxiporosina e armenina B . Entre os precursores intermediários, o acetato de [8-13C]-coniferila, preparado a partir da condensação de Knoevenagel seguido de várias etapas, foi incorporado na neolignana 5\'-metoxiporosina. No ensaio de bioconversão utilizando frações proteicas das culturas dos embriões de O. catharinensis, o acetato de coniferila foi convertido em isoeugenol que, junto com o eugenol, seriam os precursores hipotéticos para a formação dessas neolignanas. A análise filogenética de diversas espécies de Lauraceae indicou a proximidade entre espécies do gênero Ocotea, produzindo como principais metabólitos lignanas e neolignanas. Foi obtida a seqüência parcial do gene de proteína dirigente em O. catharinensis e O. macrophylla e a análise filogenética baseada na homologia das seqüências de proteína dirigente de Ocotea e de espécies de diferentes gêneros, indicaram um clado distinto formado para espécies de Ocotea. Estes dados dão suporte para a proposta de que neolignanas di-hidrobenzofurânicas seriam oriundas do acoplamento oxidativo entre unidades de E-isoeugenol e 5-metóxi-eugenol, com possível participação de proteína dirigente na regio- e estereoespecificidade das reações de dimerização . Baseando-se nestes resultados foi possível propor algumas etapas envolvidas na biossíntese de neolignanas. / Somatic embryos of Ocotea catharinensis were used as model to investigate the biosynthetic pathway of benzofuran neolignans formation by means of feeding precursors followed by analysis with 13C NMR. Isotopomers of L-[13C]-phenylalanine were administered to embryos and incorporated into di-hydrobenzofuran neolignans. Among the intermediate precursors, [8-13C]-coniferyl acetate, prepared by Knoevenagel and several steps, was incorporated in the neolignan 5\'-methoxyporosin. The studies of bioconversion using protein fraction obtained from the embryogenic cultures, the precursor coniferyl acetate was converted into isoeugenol, which together eugenol, is one of the putative precursors to the neolignans formation. Phylogenetic analysis of several species of Lauraceae indicated the proximity of Ocotea species producing lignans and neolignans as the main metabolites. A partial sequence of the dirigent protein gene from O. catharinensis and O. macrophylla were obtained and the phylogenetic analysis based on homology of dirigent protein sequences from Ocotea and from different plant genus indicated a distinct clade formed by Ocotea species. These findings support the hypothesis that the dihydrobenzofuran neolignans would be derived from the oxidative coupling between E- isoeugenol and 5- methoxy-eugenol and the dirigent protein would be involved in the regio- and stereospecificity of the dimerization reactions. Thus, it was possible to suggest some of the steps involved in the biosynthesis of neolignans.

To Hing-lun. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2005. / Includes bibliographical references. / Abstracts in English and Chinese. / ABSTRACT --- p.i / 摘要 --- p.ii / ACKNOWLEDGMENT --- p.iii / CONTENTS --- p.iv / ABBREVIATIONS --- p.vi / Chapter CHAPTER 1 --- Synthesis and Reactivity Studies of Copper Complexes Supported by a Pyridine-Containing Ligand / Chapter 1.A. --- General Introduction / Chapter 1.A.I. --- Introduction --- p.1 / Chapter 1.A.II. --- Dioxygen Activation by Copper-Containing Species --- p.2 / Chapter 1 A.III. --- Reactivity of Copper(I) Complexes Towards Dioxygen Binding --- p.11 / Chapter 1.A.IV. --- Synthetic Models for Copper-Containing Proteins --- p.12 / Chapter 1.A.V. --- Objective of This Work --- p.27 / Results and Discussion / Chapter 1.B. --- Synthesis and Characterization / Chapter 1.B.I. --- Synthesis / Chapter 1.B.I.a. --- Ligand Synthesis --- p.28 / Chapter 1.B.I.b. --- Synthesis of Copper(I) Complexes --- p.31 / Chapter 1.B.II. --- Characterization / Chapter 1.B.II.a. --- Physical Characterization of Complex25 --- p.33 / Chapter 1.B.II.b. --- Structural Studies / Chapter 1.B.II.b.i. --- Molecular Structure of Complex25 --- p.34 / Chapter 1.B.II.b.ii. --- Comparisons of The Structural Parameters of 25 with Those of 24 and Other [Cu1(u-Br)]2 Complexes --- p.37 / Chapter 1.B.II.c. --- Electrochemical Studies --- p.38 / Chapter 1.C. --- Reactivity Studies --- p.40 / Chapter 1.D. --- Summary --- p.44 / Chapter 1.E. --- Experimental Procedures --- p.45 / Chapter 1.F. --- References --- p.54 / Chapter CHAPTER 2 --- Synthesis and Reactivity Studies of Nickel Complexes With a N3O-Donor Ligand / Chapter 2.A. --- General Introduction / Chapter 2.A.I. --- Introduction --- p.61 / Chapter 2.A.II. --- Studies of Metal-Phenoxyl Radical Arrays --- p.67 / Chapter 2.A.III. --- Objective of This Work --- p.72 / Results and Discussion / Chapter 2.B. --- Synthesis and Characterization / Chapter 2.B.I. --- Synthesis of Nickel(II) Complexes --- p.73 / Chapter 2.B.II. --- Characterization / Chapter 2.B.II.a. --- Physical Characterization of Complexes 34 and 35 --- p.75 / Chapter 2.B.II.b. --- Structural Studies / Chapter 2.B.II.b.i. --- Molecular Structure of Complex 34 --- p.75 / Chapter 2.B.II.b.ii. --- Molecular Structure of Complex 35 --- p.78 / Chapter 2.B.II.b.iii. --- Structural Comparisons --- p.81 / Chapter 2.B.II.c. --- Electrochemical Studies --- p.82 / Chapter 2.C. --- Reactivity Studies --- p.84 / Chapter 2.D. --- Summary --- p.90 / Chapter 2.E. --- Experimental Procedures --- p.91 / Chapter 2.F. --- References --- p.94 / APPENDIX A General Procedure and Physical Measurements / Chapter A.I. --- General Procedures --- p.99 / Chapter A.II. --- Physical Measurements --- p.100 / APPENDIX B Crystallographic Data / Chapter B.I. --- Selected Crystallographic Data for Compounds 25，34 and 35 --- p.102