Resumo: O presente trabalho objetivou o estudo fitoquímico dos frutos de Senna spectabilis e o estudo comparativo do perfil alcaloídico entre S. spectabilis e Cassia leptophylla, outra espécie vegetal relatada como fonte de alcalóides piperidínicos. O estudo fitoquímico dos frutos de S. spectabilis forneceu 4 alcalóides piperidínicos: cassina (1), 3-O-acetil-cassina (20), 3-O-feruloil-cassina (18) e um estereoisômero da cassina (19), cujas configurações, ralativa e absoluta, ainda não foram determinadas. Dentre estes, somente a cassina (1) já era conhecida e foi isolada, em nosso grupo de pesquisa, como o alcalóide majoritário das flores da mesma espécie. Estes alcalóides foram avaliados quanto às atividades seqüestradora de radicais livres (DPPH) e inibidora da enzima acetilcolinesterase. As substâncias 1, 2 e 4 apresentaram forte atividade anticolinesterásica, com concentração inibitória mínima semelhante à galantamina, utilizada como padrão positivo. Quanto à atividade seqüestradora de radicais livres, o único que apresentou leve estabilização do radical foi o derivado feruloil piperidínico (18), quando comparado com a rutina, utilizada como padrão positivo. Entretanto, a maior concentração do alcalóide não atingiu a concentração inibitória de 50% (IC50), observada para a rutina. O estudo do perfil químico entre as espécies S. spectabilis e C. leptophylla foi inicialmente baseado em experimentos comparativos de cromatografia em camada delgada e ressonância magnética nuclear de hidrogênio. Os resultados obtidos demonstraram que somente os extratos das flores e frutos de S. spectabilis apresentavam substâncias alcaloídicas como metabólitos detectáveis. Por outro lado, a análise por espectrometria de massas permitiu evidenciar metabólitos alcaloídicos piperidínicos em ambas as espécies estudadas, levando-nos a concluir sobre a importância desta técnica na bioprospecção de metabólitos minoritários. / Abstract: The present work aimed the phytochemical study of the fruits of Senna spectabilis and a comparative analysis of the alkaloid profile between S. spectabilis and Cassia leptophylla, another species reported as a source of piperidine alkaloids. The phytochemical study of the fruits of S. spectabilis furnished 4 piperidine alkaloids: cassine (1), 3-O-acetyl-cassine (20), 3-O-feruloyl-cassine (18) and a stereoisomer of cassine (19), whose absolute and relative configurations were not stablished yet. Among these, only cassine (1) was already known and it had been previously isolated as the major alkaloid of the flowers in the same species. These alkaloids were evaluated for their potential as free radical scavengers towards DPPH and acetylcholinesterase inhibitors. Substances 1, 2 and 4 showed strong activity in inhibition of acetylcholinesterase, with a minimum inhibitory concentration similar to galantamina, used as a reference compound. In the free radical scavenger assay, compound 18 was the only active, showing a slightly radical stabilization, when compared with the rutina, used as a reference compound. However, the largest concentration of the alkaloid didn't reach the inhibitory concentration for 50% (IC50), obtained by rutina. The chemical profile study between S. spectabilis and C. leptophylla species was initially based on comparative experiments using thin layer chromatography, and proton nuclear magnetic resonance. The results indicated that alkaloidal metabolites were present only in the S.spectabilis extracts. On the other hand, analysis by tandem mass spectrometry revealed the presence of piperidine alkaloids in both species, leading us to conclude the relevance of this technique in bioprospecting of minority metabolites. / Orientador: Vanderlan da Silva Bolzani / Coorientador: Ian Castro-Gamboa / Banca: Dulce Helena Siqueira Silva / Banca: Norberto Peporine Lopes / Mestre

Resumo: O presente trabalho teve como objetivo o estudo das vias biossintéticas dos alcalóides piperidínicos presentes em Senna spectabilis, motivado pela potente atividade anticolinesterásica e baixa toxicidade observada no derivado (-)-3-O-acetil-espectalina (15), eleito como composto líder para o desenvolvimento de fármacos anti-Alzheimer que estão em fase de estudos pré-clínicos. Por outro lado, o interesse acadêmico no conhecimento das vias metabólicas, pode levar a estudos futuros de engenharia genética para potencializar a produção desses metabólitos uma vez que a síntese é extremamente complexa em função da presença de três centros estereogênicos. Tendo isso em vista, foram selecionadas seis espécies de Senna e Cassia para avaliar a presença dos alcalóides e selecionar aquela que os produz em maior quantidade. Foram estudadas as flores de S. spectabilis, S. multijuga, S. macranthera, S. velutina, C. fistula, C. leptophylla, sendo que só foram detectados alcalóides piperidínicos e piridínicos em S. spectabilis e S. multijuga, respectivamente, utilizando a espectrometria de massas tandem. Embora sejam de classes diferentes, esses metabólitos têm padrão de substituição similar, porém, apresentaram atividade anticolinesterásica diferenciada. De S. spectabilis foram isolados os alcalóides piperidínicos: (-)-cassina (1), (-)-espectalina (9), (-)-3-O-acetil-espectalina (15), (-)-3-O-acetil-cassina (16) e identificados 7-hidroxi-carnavalina (71), 7-hidroxi-cassina (18) e/ou espicigerina (42) utilizando a EM. De S. multijuga foram isolados os alcalóides piridínicos: 7'-multijuguinona (67) e 12'-hidroxi-7'-multijuguinona (69) e identificados 7'-multijuguinol (68) e 12'-hidroxi-7'- multijuguinol (70). Para os estudos biossintéticos dos alcalóides piperidínicos foi inicialmente proposta a biogênese onde lisina e acetato foram eleitos potenciais... (resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The following work encompass as main goal the study of biosynthetic pathways to produce piperidine alkaloids using Senna spectabilis as natural matrix. Such research was instigated due to the high acetylcholinesterase activity and low toxicity showed by the derivative (-)-3-O-acetyl-spectaline (15), selected as a lead compound against Alzheimer's disease and currently under pre-clinical trials. Still yet, the academic interest on researching metabolic pathways that may lead to further genetic engineering studies to enhance the production of these metabolites is of extremely importance, due to the inability of producing any commercially viable synthetic strategy for their stereogenic centers. We selected six Senna and Cassia species to evaluate the presence of these metabolites aiming to select which matrix will produce them the most. We studied flowers from S. spectabilis, S. multijuga, S. macranthera, S. velutina, C. fistula and C. leptophylla. From those, we were able to detect piperidine and pyridine alkaloids only in S. spectabilis and S. multijuga, respectively, using tandem mass spectrometry. Regardless of the different structural nature towards 15, those metabolites have similar substitution patterns and showed differential acetylcholinesterase activity. From S. spectabilis were isolated the piperidine alkaloids: (-)-cassine (1), (-)-spectaline (9), (-)-3-O-acetyl-spectaline (15), (-)-3-O-acetyl-cassine (16), and identified 7-hidroxy- carnavaline (71), 7-hidroxy-cassine (18) and/or spicigerine (42) by tandem mass spectrometry and from S. multijuga were isolated the pyridine alkaloids: 7'-multijuguinone (67), 12'-hydroxy-7'-multijuguinone (69) and, identified by MS: 7'-multijuguinol (68) and 12'-hydroxy-7'-multijuguinol (70). We initially proposed the incorporation of lysine and acetate as main precursors of the piperidine alkaloids biosynthetic pathway and thus... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Vanderlan da Silva Bolzani / Coorientador: Maysa Furlan / Banca: Ian Castro-Gamboa / Banca: Frederico Guaré Cruz / Banca: Márcia Nasser Lopes / Banca: Maria Claudia Marx Young / Doutor