Espécies de Psychotria encontradas no sul do Brasil produzem alcalóides do tipo monoterpeno indólicos, alguns deles com interessantes atividades biológicas e oriundos de novas rotas biossintéticas. P. leiocarpa Cham. & Schlecht. acumula N, b-D-glicopiranosilvincosamida (GPV), o primeiro alcalóide N-glicosilado desta classe a ser descrito. O extrato contendo GPV apresenta atividade analgésica inespecífica e, na planta, sua biossíntese é regulada pelo desenvolvimento e por luz. P. umbellata Vell., por sua vez, produz psicolatina, que apresenta alto potencial farmacológico, pois apresenta atividade analgésica do tipo opióide, ansiolítica e antipsicótica, interagindo com receptores de diversos sistemas de neurotransmissores no sistema nervoso central. Além disso, psicolatina é um eficiente agente redutor de peróxidos e quencher de oxigênio singlet in vitro. Os objetivos do presente trabalho foram estudar a fotorregulação de GPV em plântulas de P. leiocarpa, assim como avaliar os efeitos antioxidantes e antimutagênicos in vivo do extrato foliar bruto de P. umbellata e de psicolatina purificada, utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae. Essas duas últimas substâncias também foram avaliadas quanto à capacidade antioxidante contra o radical hidroxila in vitro. Em ensaios de transição luz-escuro realizados com plântulas assépticas de P. leiocarpa, o acúmulo de GPV mostrou ser responsivo a alterações na condição luminosa de cultivo. O papel negativo do escuro contínuo na biossíntese de GPV foi comprovado pela redução dos níveis deste alcalóide em plântulas cultivadas na luz e transferidas para o escuro. Por outro lado, quando plântulas cultivadas no escuro foram expostas à luz, os níveis de GPVaumentaram, indicando o caráter promotor da luz na produção de GPV. Os efeitos das transições foram mais evidentes em plântulas cultivadas em meio sem sacarose do que em plântulas cultivadas com suprimento exógeno de carboidratos. A biossíntese de GPV é regulada por diferentes faixas de luz. As regiões do azul e do vermelho-extremo aumentaram os teores de GPV. A luz vermelha não afetou de forma significativa o teor de GPV. Os resultados revelam um padrão típico de VLFRs (Very Low Fluence Responses), possivelmente envolvendo ação de PhyA em conjunto com criptocromo.Tanto o extrato bruto foliar de P. umbellata quanto psicolatina apresentaram efeito antioxidante in vivo, reduzindo a inibição do crescimento de Saccharomyces cerevisiae sob estresse oxidativo induzido por peróxido de hidrogênio e paraquat. O extrato e o alcalóide purificado também apresentaram ótima atividade antioxidante in vitro, protegendo contra o ataque do radical hidroxila. Os índices de mutagênese induzida por peróxido de hidrogêncio foram significativamente reduzidos quando as células de S. cerevisiae foram co-cultivadas na presença tanto do extrato quanto de psicolatina. / Species of Psychotria founded in southern Brazil produce a set of novel monoterpene indole alkaloids (MIAs), several of which have interesting biological activities and originate from new metabolic pathways. P. leiocarpa Cham. & Schlecht. accumulates N, b-D-glucopyranosylvincosamide (GPV), the first N-glycosylated MIA described. Leaf extracts containing GPV display nonspecific analgesic activity and, in planta, its biosynthesis is regulated by development and light. P. umbellata Vell., in turn, produces psychollatine which has significant pharmacological potential, since it yields opioid-like analgesic, anxiolytic and antipsychotic activities, interacting with receptors of different neurotransmitter systems in the central nervous system. In addition, psychollatine is an efficient peroxide reducing agent and a singlet oxygen chemical quencher in vitro. This work aimed at studying the photoregulation of GPV in P. leiocarpa seedlings, as well as at investigating the antimutagenic and antioxidant in vivo effects of the crude foliar extract of P. umbellata and purified psychollatine using the yeast Saccharomyces cerevisiae. These last substances were also evaluated for their in vitro antioxidant properties against hydroxyl radicals.In light-dark transition assays with aseptic P. leiocarpa seedlings, GPV accumulation showed to be responsive to changes in light condition. The negative role of continuous dark on GPV biosynthesis was shown by reduction of the alkaloid contents when light growing seedlings were transferred to dark. On the other hand, dark growing seedlings increased GPV contents after light exposure, suggesting a positive light regulation of GPV production. Theseresults were more evident in seedlings cultivated in media without sucrose than in seedlings cultivated with carbohydrate supplementation. GPV biosynthesys is also regulated by different light qualities. Light in the blue and far-red regions increased GPV accumulation, whereas red ligh had no significant influence on GPV yield. These results are in agreement with the profile of VLFRs (Very Low Fluence Responses), mediated by PhyA with coaction of cryptochrome. Both the crude foliar extract of P. umbellata and psychollatine showed in vivo antioxidant effects by reducing the growth inhibition of Saccharomyces cerevisiae under hydrogen peroxide- and paraquat-induced oxidative stress. The extract and the purified alkaloid also showed strong in vitro antioxidant activity against hydroxyl radicals. The levels of hydrogen peroxide-induced mutagenicity were significantly reduced when S. cerevisiae cells were cocultivated with leaf crude extract or psychollatine.

Estudos prévios mostraram que psicolatina (o alcalóide indolmonoterpênico, isolado de Psychotria umbellata (Vell.)) possui moderada atividade analgésica em modelos experimentais de dor que envolvem a participação de receptores opióides e glutamatérgicos do tipo NMDA. Visto que a psicolatina encontra-se em grande quantidade nesta espécie, e que receptores NMDA estão envolvidos em uma grande variedade de processos, incluindo memória, plasticidade neural, ansiedade e depressão, este estudo buscou avaliar o perfil psicofarmacológico de psicolatina, bem como seus efeitos centrais ou interações com alguns sistemas neurotransmissores como receptores glutamatérgicos NMDA, serotonérgico (5-HT), dopaminérgico (DA), gabaérgico (GABA) e colinérgico (Ach). Em dois modelos comportamentais de ansiedade, a psicolatina mostrou atividade ansiolítica revertida pela administração prévia de ritanserina (antagonista serotonérgico 5-HT2A/C), sendo, portanto, esta ação relacionada à modulação destes receptores. A psicolatina não parece interferir com receptores GABAérgicos, já que a atividade ansiolítica não foi revertida por picrotoxina e também porque a psicolatina não mostrou atividade anticonvulsivante no modelo das convulsões induzidas por pentilenotetrazol. A psicolatina também apresentou atividade antidepressiva e amnésica, atividades que também estão relacionadas à modulação de receptores serotonérgicos. Além disso, a psicolatina protege animais das convulsões induzidas por NMDA, além de reverter a hiperlocomoção induzida por dizocilpina, sugerindo que o mecanismo de ação de psicolatina também envolve o glutamato. A inibição do comportamento de escalada induzida por apomorfina e a proteção à letalidade induzida por anfetamina podem ser resultantes da modulação indireta de receptores dopaminérgicos exercida pelo glutamato e pela serotonina. A psicolatina modifica diferentemente o estado oxidativo basal em distintas áreas cerebrais de camundongos; aumentando a capacidade antioxidante total no hipocampo e no córtex, mas a formação de radicais livres sendo reduzida apenas no córtex. Esses resultados são consistentes com o relato de atividade antioxidante de derivados indólicos. A psicolatina administrada agudamente por via oral não apresentou nenhum sinal de toxicidade até 1g/kg; por via intraperitoneal, sinais de toxicidade só estão presentes em doses bem maiores do que as que apresentam os efeitos acima mencionados. Conclui-se que a psicolatina apresenta um padrão psicofarmacológico semelhante a drogas que modulam receptores NMDA e 5-HT, os quais tem papel proeminente em diversos distúrbios psiquiátricos e neurológicos. Assim, o presente estudo reforça a idéia de que este alcalóide indol-monoterpênico pode ser explorado como modelo estrutural para o desenvolvimento de drogas que atuem nestes subtipos de receptores.

Embora o ferro seja um dos elementos mais abundantes na crosta terrestre, somente uma pequena fração está disponível para ser utilizada pelos organismos vivos. A solubilidade do ferro em solos com pH neutro é muito baixa, aproximadamente 10-18 M. Em condições de baixa disponibilidade de ferro, diversos microrganismos podem produzir e excretar sideróforos, quelantes orgânicos de baixo peso molecular envolvidos na solubilização e seqüestro de Fe3+. A captação de ferro é fator limitante para a fixação biológica do nitrogênio, uma vez que esse elemento está diretamente envolvido em moléculas como a nitrogenase, leg-hemoglobina, ferredoxina e citocromos. Enquanto microrganismos de vida-livre, os rizóbios devem ser capazes de solubilizar ferro e competir por ele no solo. As bactérias pertencentes ao gênero Bradyrhizobium são de grande relevância agronômica devido à capacidade de fixar nitrogênio em simbiose com diversas leguminosas, especialmente a soja [Glycine max (L.) Merrill]. B. japonicum and B. elkanii são duas espécies capazes de nodular soja e quatro estirpes são comumente utilizadas como inoculantes no Brasil: B. elkanii SEMIA 587 e SEMIA 5019 e B. japonicum SEMIA 5079 e SEMIA 5080. Os genes fegA e fhuA, relacionados à síntese de proteínas de membrana transportadoras do complexo Fe3+ - sideróforo já foram identificados em B. japonicum 61A152 e Rhizobium leguminosarum, respectivamente. Ao contrário de B. japonicum, nada se conhece sobre esses genes na espécie B. elkanii. No presente trabalho foram analisadas a habilidade em produzir sideróforos e a presença de genes relacionados à síntese de proteínas receptoras do complexo Fe3+ - sideróforo entre diferentes estirpes de Bradyrhizobium. Uma porção do gene fhuA de B. elkanii foi isolada e apresentou um elevado grau de conservação com outros genes relacionados à captação de sideróforos em diferentes bactérias. Experimentos de Southern-blot demonstraram que existe apenas uma cópia do gene fhuA, e nenhuma do gene fegA, no genoma da estirpe SEMIA 587 de B. elkanii. Através do tradicional método CAS, a capacidade de produzir e captar sideróforos in vitro foi confirmada entre as estirpes de B. elkanii utilizadas como inoculantes comerciais no Brasil. As linhagens de B. japonicum, entretanto, mesmo possuindo receptores de membrana específicos para sideróforos, não são capazes de se multiplicar em meio de cultura deficiente em ferro. Tais resultados indicam a possibilidade de diferenças significativas quanto ao sistema de captação de ferro entre tais estirpes. Estudos que confirmem a função do gene fhuA estão sendo conduzidos para verificação da viabilidade fenotípica de B. elkanii mutante para esse gene. / Although iron is one of the most abundant elements in Earth, only one small fraction is available to be used by living organisms. The solubility of iron in soils with neutral pH is very low, approximately 10-18 M. During iron deficiency, many microorganisms can produce and excrete low molecular weight organic chelators termed siderophores involved in the solubilization and sequestration of Fe3+. The iron uptake is a limiting factor for the biological nitrogen fixation as iron is directly involved in many molecules that are essential to this process, like nitrogenase, leg-hemoglobin, ferredoxin and cytochrome. While free-living microorganism, rhizobia should be able to solubilize iron and compete for it in soil. Bacteria belonging to the genus Bradyrhizobium are of enormous agricultural value since they are able to fix atmospheric nitrogen in symbiosis with several leguminous plants, especially soybean [Glycine max (L.) Merrill]. B. japonicum and B. elkanii strains are two species capable of nodulate soybean, in which four strains are commonly used as inoculant in Brazil: B. elkanii SEMIA 587 and SEMIA 5019 and B. japonicum SEMIA 5079 and SEMIA 5080. In B. japonicum 61A152 and Rhizobium leguminosarum fegA and fhuA genes, which are involved in the synthesis of membrane Fe3+-siderophore uptake proteins were already identified, respectively. In the opposite, almost nothing is known about these genes in B. elkanii species. In this work the siderophore production ability and the presence of genes related to the membrane Fe3+- siderophore uptake were analyzed in several Bradyrhizobium strains. A B. elkanii fhuA DNA region was isolated and it presented a high level of homology with others siderophore uptake related genes from different bacterial species. Southern blot experiments shown that there is a single fhuA gene copy in the B. elkanii SEMIA 587 genome, and no fegA gene was identified in this genome. Through the traditional CAS methodology, the siderophore production and uptake in vitro activities were demonstrated in the B. elkanii strains used as inoculant in Brazil. B. japonicum strains, however, although having siderophores specific membrane receptors, were not able to growth in a medium lacking iron. Such results indicated that significant differences concerning iron uptake system might exist between these two bacterial species. Studies to confirm fhuA gene function are under way aiming to verify the phenotypic viability of B. elkanii fhuA mutants.

Espécies de Psychotria encontradas no sul do Brasil produzem alcalóides do tipo monoterpeno indólicos, alguns deles com interessantes atividades biológicas e oriundos de novas rotas biossintéticas. P. leiocarpa Cham. & Schlecht. acumula N, b-D-glicopiranosilvincosamida (GPV), o primeiro alcalóide N-glicosilado desta classe a ser descrito. O extrato contendo GPV apresenta atividade analgésica inespecífica e, na planta, sua biossíntese é regulada pelo desenvolvimento e por luz. P. umbellata Vell., por sua vez, produz psicolatina, que apresenta alto potencial farmacológico, pois apresenta atividade analgésica do tipo opióide, ansiolítica e antipsicótica, interagindo com receptores de diversos sistemas de neurotransmissores no sistema nervoso central. Além disso, psicolatina é um eficiente agente redutor de peróxidos e quencher de oxigênio singlet in vitro. Os objetivos do presente trabalho foram estudar a fotorregulação de GPV em plântulas de P. leiocarpa, assim como avaliar os efeitos antioxidantes e antimutagênicos in vivo do extrato foliar bruto de P. umbellata e de psicolatina purificada, utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae. Essas duas últimas substâncias também foram avaliadas quanto à capacidade antioxidante contra o radical hidroxila in vitro. Em ensaios de transição luz-escuro realizados com plântulas assépticas de P. leiocarpa, o acúmulo de GPV mostrou ser responsivo a alterações na condição luminosa de cultivo. O papel negativo do escuro contínuo na biossíntese de GPV foi comprovado pela redução dos níveis deste alcalóide em plântulas cultivadas na luz e transferidas para o escuro. Por outro lado, quando plântulas cultivadas no escuro foram expostas à luz, os níveis de GPVaumentaram, indicando o caráter promotor da luz na produção de GPV. Os efeitos das transições foram mais evidentes em plântulas cultivadas em meio sem sacarose do que em plântulas cultivadas com suprimento exógeno de carboidratos. A biossíntese de GPV é regulada por diferentes faixas de luz. As regiões do azul e do vermelho-extremo aumentaram os teores de GPV. A luz vermelha não afetou de forma significativa o teor de GPV. Os resultados revelam um padrão típico de VLFRs (Very Low Fluence Responses), possivelmente envolvendo ação de PhyA em conjunto com criptocromo.Tanto o extrato bruto foliar de P. umbellata quanto psicolatina apresentaram efeito antioxidante in vivo, reduzindo a inibição do crescimento de Saccharomyces cerevisiae sob estresse oxidativo induzido por peróxido de hidrogênio e paraquat. O extrato e o alcalóide purificado também apresentaram ótima atividade antioxidante in vitro, protegendo contra o ataque do radical hidroxila. Os índices de mutagênese induzida por peróxido de hidrogêncio foram significativamente reduzidos quando as células de S. cerevisiae foram co-cultivadas na presença tanto do extrato quanto de psicolatina. / Species of Psychotria founded in southern Brazil produce a set of novel monoterpene indole alkaloids (MIAs), several of which have interesting biological activities and originate from new metabolic pathways. P. leiocarpa Cham. & Schlecht. accumulates N, b-D-glucopyranosylvincosamide (GPV), the first N-glycosylated MIA described. Leaf extracts containing GPV display nonspecific analgesic activity and, in planta, its biosynthesis is regulated by development and light. P. umbellata Vell., in turn, produces psychollatine which has significant pharmacological potential, since it yields opioid-like analgesic, anxiolytic and antipsychotic activities, interacting with receptors of different neurotransmitter systems in the central nervous system. In addition, psychollatine is an efficient peroxide reducing agent and a singlet oxygen chemical quencher in vitro. This work aimed at studying the photoregulation of GPV in P. leiocarpa seedlings, as well as at investigating the antimutagenic and antioxidant in vivo effects of the crude foliar extract of P. umbellata and purified psychollatine using the yeast Saccharomyces cerevisiae. These last substances were also evaluated for their in vitro antioxidant properties against hydroxyl radicals.In light-dark transition assays with aseptic P. leiocarpa seedlings, GPV accumulation showed to be responsive to changes in light condition. The negative role of continuous dark on GPV biosynthesis was shown by reduction of the alkaloid contents when light growing seedlings were transferred to dark. On the other hand, dark growing seedlings increased GPV contents after light exposure, suggesting a positive light regulation of GPV production. Theseresults were more evident in seedlings cultivated in media without sucrose than in seedlings cultivated with carbohydrate supplementation. GPV biosynthesys is also regulated by different light qualities. Light in the blue and far-red regions increased GPV accumulation, whereas red ligh had no significant influence on GPV yield. These results are in agreement with the profile of VLFRs (Very Low Fluence Responses), mediated by PhyA with coaction of cryptochrome. Both the crude foliar extract of P. umbellata and psychollatine showed in vivo antioxidant effects by reducing the growth inhibition of Saccharomyces cerevisiae under hydrogen peroxide- and paraquat-induced oxidative stress. The extract and the purified alkaloid also showed strong in vitro antioxidant activity against hydroxyl radicals. The levels of hydrogen peroxide-induced mutagenicity were significantly reduced when S. cerevisiae cells were cocultivated with leaf crude extract or psychollatine.

Embora o ferro seja um dos elementos mais abundantes na crosta terrestre, somente uma pequena fração está disponível para ser utilizada pelos organismos vivos. A solubilidade do ferro em solos com pH neutro é muito baixa, aproximadamente 10-18 M. Em condições de baixa disponibilidade de ferro, diversos microrganismos podem produzir e excretar sideróforos, quelantes orgânicos de baixo peso molecular envolvidos na solubilização e seqüestro de Fe3+. A captação de ferro é fator limitante para a fixação biológica do nitrogênio, uma vez que esse elemento está diretamente envolvido em moléculas como a nitrogenase, leg-hemoglobina, ferredoxina e citocromos. Enquanto microrganismos de vida-livre, os rizóbios devem ser capazes de solubilizar ferro e competir por ele no solo. As bactérias pertencentes ao gênero Bradyrhizobium são de grande relevância agronômica devido à capacidade de fixar nitrogênio em simbiose com diversas leguminosas, especialmente a soja [Glycine max (L.) Merrill]. B. japonicum and B. elkanii são duas espécies capazes de nodular soja e quatro estirpes são comumente utilizadas como inoculantes no Brasil: B. elkanii SEMIA 587 e SEMIA 5019 e B. japonicum SEMIA 5079 e SEMIA 5080. Os genes fegA e fhuA, relacionados à síntese de proteínas de membrana transportadoras do complexo Fe3+ - sideróforo já foram identificados em B. japonicum 61A152 e Rhizobium leguminosarum, respectivamente. Ao contrário de B. japonicum, nada se conhece sobre esses genes na espécie B. elkanii. No presente trabalho foram analisadas a habilidade em produzir sideróforos e a presença de genes relacionados à síntese de proteínas receptoras do complexo Fe3+ - sideróforo entre diferentes estirpes de Bradyrhizobium. Uma porção do gene fhuA de B. elkanii foi isolada e apresentou um elevado grau de conservação com outros genes relacionados à captação de sideróforos em diferentes bactérias. Experimentos de Southern-blot demonstraram que existe apenas uma cópia do gene fhuA, e nenhuma do gene fegA, no genoma da estirpe SEMIA 587 de B. elkanii. Através do tradicional método CAS, a capacidade de produzir e captar sideróforos in vitro foi confirmada entre as estirpes de B. elkanii utilizadas como inoculantes comerciais no Brasil. As linhagens de B. japonicum, entretanto, mesmo possuindo receptores de membrana específicos para sideróforos, não são capazes de se multiplicar em meio de cultura deficiente em ferro. Tais resultados indicam a possibilidade de diferenças significativas quanto ao sistema de captação de ferro entre tais estirpes. Estudos que confirmem a função do gene fhuA estão sendo conduzidos para verificação da viabilidade fenotípica de B. elkanii mutante para esse gene. / Although iron is one of the most abundant elements in Earth, only one small fraction is available to be used by living organisms. The solubility of iron in soils with neutral pH is very low, approximately 10-18 M. During iron deficiency, many microorganisms can produce and excrete low molecular weight organic chelators termed siderophores involved in the solubilization and sequestration of Fe3+. The iron uptake is a limiting factor for the biological nitrogen fixation as iron is directly involved in many molecules that are essential to this process, like nitrogenase, leg-hemoglobin, ferredoxin and cytochrome. While free-living microorganism, rhizobia should be able to solubilize iron and compete for it in soil. Bacteria belonging to the genus Bradyrhizobium are of enormous agricultural value since they are able to fix atmospheric nitrogen in symbiosis with several leguminous plants, especially soybean [Glycine max (L.) Merrill]. B. japonicum and B. elkanii strains are two species capable of nodulate soybean, in which four strains are commonly used as inoculant in Brazil: B. elkanii SEMIA 587 and SEMIA 5019 and B. japonicum SEMIA 5079 and SEMIA 5080. In B. japonicum 61A152 and Rhizobium leguminosarum fegA and fhuA genes, which are involved in the synthesis of membrane Fe3+-siderophore uptake proteins were already identified, respectively. In the opposite, almost nothing is known about these genes in B. elkanii species. In this work the siderophore production ability and the presence of genes related to the membrane Fe3+- siderophore uptake were analyzed in several Bradyrhizobium strains. A B. elkanii fhuA DNA region was isolated and it presented a high level of homology with others siderophore uptake related genes from different bacterial species. Southern blot experiments shown that there is a single fhuA gene copy in the B. elkanii SEMIA 587 genome, and no fegA gene was identified in this genome. Through the traditional CAS methodology, the siderophore production and uptake in vitro activities were demonstrated in the B. elkanii strains used as inoculant in Brazil. B. japonicum strains, however, although having siderophores specific membrane receptors, were not able to growth in a medium lacking iron. Such results indicated that significant differences concerning iron uptake system might exist between these two bacterial species. Studies to confirm fhuA gene function are under way aiming to verify the phenotypic viability of B. elkanii fhuA mutants.

Estudos prévios mostraram que psicolatina (o alcalóide indolmonoterpênico, isolado de Psychotria umbellata (Vell.)) possui moderada atividade analgésica em modelos experimentais de dor que envolvem a participação de receptores opióides e glutamatérgicos do tipo NMDA. Visto que a psicolatina encontra-se em grande quantidade nesta espécie, e que receptores NMDA estão envolvidos em uma grande variedade de processos, incluindo memória, plasticidade neural, ansiedade e depressão, este estudo buscou avaliar o perfil psicofarmacológico de psicolatina, bem como seus efeitos centrais ou interações com alguns sistemas neurotransmissores como receptores glutamatérgicos NMDA, serotonérgico (5-HT), dopaminérgico (DA), gabaérgico (GABA) e colinérgico (Ach). Em dois modelos comportamentais de ansiedade, a psicolatina mostrou atividade ansiolítica revertida pela administração prévia de ritanserina (antagonista serotonérgico 5-HT2A/C), sendo, portanto, esta ação relacionada à modulação destes receptores. A psicolatina não parece interferir com receptores GABAérgicos, já que a atividade ansiolítica não foi revertida por picrotoxina e também porque a psicolatina não mostrou atividade anticonvulsivante no modelo das convulsões induzidas por pentilenotetrazol. A psicolatina também apresentou atividade antidepressiva e amnésica, atividades que também estão relacionadas à modulação de receptores serotonérgicos. Além disso, a psicolatina protege animais das convulsões induzidas por NMDA, além de reverter a hiperlocomoção induzida por dizocilpina, sugerindo que o mecanismo de ação de psicolatina também envolve o glutamato. A inibição do comportamento de escalada induzida por apomorfina e a proteção à letalidade induzida por anfetamina podem ser resultantes da modulação indireta de receptores dopaminérgicos exercida pelo glutamato e pela serotonina. A psicolatina modifica diferentemente o estado oxidativo basal em distintas áreas cerebrais de camundongos; aumentando a capacidade antioxidante total no hipocampo e no córtex, mas a formação de radicais livres sendo reduzida apenas no córtex. Esses resultados são consistentes com o relato de atividade antioxidante de derivados indólicos. A psicolatina administrada agudamente por via oral não apresentou nenhum sinal de toxicidade até 1g/kg; por via intraperitoneal, sinais de toxicidade só estão presentes em doses bem maiores do que as que apresentam os efeitos acima mencionados. Conclui-se que a psicolatina apresenta um padrão psicofarmacológico semelhante a drogas que modulam receptores NMDA e 5-HT, os quais tem papel proeminente em diversos distúrbios psiquiátricos e neurológicos. Assim, o presente estudo reforça a idéia de que este alcalóide indol-monoterpênico pode ser explorado como modelo estrutural para o desenvolvimento de drogas que atuem nestes subtipos de receptores.

Embora o ferro seja um dos elementos mais abundantes na crosta terrestre, somente uma pequena fração está disponível para ser utilizada pelos organismos vivos. A solubilidade do ferro em solos com pH neutro é muito baixa, aproximadamente 10-18 M. Em condições de baixa disponibilidade de ferro, diversos microrganismos podem produzir e excretar sideróforos, quelantes orgânicos de baixo peso molecular envolvidos na solubilização e seqüestro de Fe3+. A captação de ferro é fator limitante para a fixação biológica do nitrogênio, uma vez que esse elemento está diretamente envolvido em moléculas como a nitrogenase, leg-hemoglobina, ferredoxina e citocromos. Enquanto microrganismos de vida-livre, os rizóbios devem ser capazes de solubilizar ferro e competir por ele no solo. As bactérias pertencentes ao gênero Bradyrhizobium são de grande relevância agronômica devido à capacidade de fixar nitrogênio em simbiose com diversas leguminosas, especialmente a soja [Glycine max (L.) Merrill]. B. japonicum and B. elkanii são duas espécies capazes de nodular soja e quatro estirpes são comumente utilizadas como inoculantes no Brasil: B. elkanii SEMIA 587 e SEMIA 5019 e B. japonicum SEMIA 5079 e SEMIA 5080. Os genes fegA e fhuA, relacionados à síntese de proteínas de membrana transportadoras do complexo Fe3+ - sideróforo já foram identificados em B. japonicum 61A152 e Rhizobium leguminosarum, respectivamente. Ao contrário de B. japonicum, nada se conhece sobre esses genes na espécie B. elkanii. No presente trabalho foram analisadas a habilidade em produzir sideróforos e a presença de genes relacionados à síntese de proteínas receptoras do complexo Fe3+ - sideróforo entre diferentes estirpes de Bradyrhizobium. Uma porção do gene fhuA de B. elkanii foi isolada e apresentou um elevado grau de conservação com outros genes relacionados à captação de sideróforos em diferentes bactérias. Experimentos de Southern-blot demonstraram que existe apenas uma cópia do gene fhuA, e nenhuma do gene fegA, no genoma da estirpe SEMIA 587 de B. elkanii. Através do tradicional método CAS, a capacidade de produzir e captar sideróforos in vitro foi confirmada entre as estirpes de B. elkanii utilizadas como inoculantes comerciais no Brasil. As linhagens de B. japonicum, entretanto, mesmo possuindo receptores de membrana específicos para sideróforos, não são capazes de se multiplicar em meio de cultura deficiente em ferro. Tais resultados indicam a possibilidade de diferenças significativas quanto ao sistema de captação de ferro entre tais estirpes. Estudos que confirmem a função do gene fhuA estão sendo conduzidos para verificação da viabilidade fenotípica de B. elkanii mutante para esse gene. / Although iron is one of the most abundant elements in Earth, only one small fraction is available to be used by living organisms. The solubility of iron in soils with neutral pH is very low, approximately 10-18 M. During iron deficiency, many microorganisms can produce and excrete low molecular weight organic chelators termed siderophores involved in the solubilization and sequestration of Fe3+. The iron uptake is a limiting factor for the biological nitrogen fixation as iron is directly involved in many molecules that are essential to this process, like nitrogenase, leg-hemoglobin, ferredoxin and cytochrome. While free-living microorganism, rhizobia should be able to solubilize iron and compete for it in soil. Bacteria belonging to the genus Bradyrhizobium are of enormous agricultural value since they are able to fix atmospheric nitrogen in symbiosis with several leguminous plants, especially soybean [Glycine max (L.) Merrill]. B. japonicum and B. elkanii strains are two species capable of nodulate soybean, in which four strains are commonly used as inoculant in Brazil: B. elkanii SEMIA 587 and SEMIA 5019 and B. japonicum SEMIA 5079 and SEMIA 5080. In B. japonicum 61A152 and Rhizobium leguminosarum fegA and fhuA genes, which are involved in the synthesis of membrane Fe3+-siderophore uptake proteins were already identified, respectively. In the opposite, almost nothing is known about these genes in B. elkanii species. In this work the siderophore production ability and the presence of genes related to the membrane Fe3+- siderophore uptake were analyzed in several Bradyrhizobium strains. A B. elkanii fhuA DNA region was isolated and it presented a high level of homology with others siderophore uptake related genes from different bacterial species. Southern blot experiments shown that there is a single fhuA gene copy in the B. elkanii SEMIA 587 genome, and no fegA gene was identified in this genome. Through the traditional CAS methodology, the siderophore production and uptake in vitro activities were demonstrated in the B. elkanii strains used as inoculant in Brazil. B. japonicum strains, however, although having siderophores specific membrane receptors, were not able to growth in a medium lacking iron. Such results indicated that significant differences concerning iron uptake system might exist between these two bacterial species. Studies to confirm fhuA gene function are under way aiming to verify the phenotypic viability of B. elkanii fhuA mutants.

Estudos prévios mostraram que psicolatina (o alcalóide indolmonoterpênico, isolado de Psychotria umbellata (Vell.)) possui moderada atividade analgésica em modelos experimentais de dor que envolvem a participação de receptores opióides e glutamatérgicos do tipo NMDA. Visto que a psicolatina encontra-se em grande quantidade nesta espécie, e que receptores NMDA estão envolvidos em uma grande variedade de processos, incluindo memória, plasticidade neural, ansiedade e depressão, este estudo buscou avaliar o perfil psicofarmacológico de psicolatina, bem como seus efeitos centrais ou interações com alguns sistemas neurotransmissores como receptores glutamatérgicos NMDA, serotonérgico (5-HT), dopaminérgico (DA), gabaérgico (GABA) e colinérgico (Ach). Em dois modelos comportamentais de ansiedade, a psicolatina mostrou atividade ansiolítica revertida pela administração prévia de ritanserina (antagonista serotonérgico 5-HT2A/C), sendo, portanto, esta ação relacionada à modulação destes receptores. A psicolatina não parece interferir com receptores GABAérgicos, já que a atividade ansiolítica não foi revertida por picrotoxina e também porque a psicolatina não mostrou atividade anticonvulsivante no modelo das convulsões induzidas por pentilenotetrazol. A psicolatina também apresentou atividade antidepressiva e amnésica, atividades que também estão relacionadas à modulação de receptores serotonérgicos. Além disso, a psicolatina protege animais das convulsões induzidas por NMDA, além de reverter a hiperlocomoção induzida por dizocilpina, sugerindo que o mecanismo de ação de psicolatina também envolve o glutamato. A inibição do comportamento de escalada induzida por apomorfina e a proteção à letalidade induzida por anfetamina podem ser resultantes da modulação indireta de receptores dopaminérgicos exercida pelo glutamato e pela serotonina. A psicolatina modifica diferentemente o estado oxidativo basal em distintas áreas cerebrais de camundongos; aumentando a capacidade antioxidante total no hipocampo e no córtex, mas a formação de radicais livres sendo reduzida apenas no córtex. Esses resultados são consistentes com o relato de atividade antioxidante de derivados indólicos. A psicolatina administrada agudamente por via oral não apresentou nenhum sinal de toxicidade até 1g/kg; por via intraperitoneal, sinais de toxicidade só estão presentes em doses bem maiores do que as que apresentam os efeitos acima mencionados. Conclui-se que a psicolatina apresenta um padrão psicofarmacológico semelhante a drogas que modulam receptores NMDA e 5-HT, os quais tem papel proeminente em diversos distúrbios psiquiátricos e neurológicos. Assim, o presente estudo reforça a idéia de que este alcalóide indol-monoterpênico pode ser explorado como modelo estrutural para o desenvolvimento de drogas que atuem nestes subtipos de receptores.

O estresse de calor prejudica o crescimento e reprodução dos organismos vegetais, ao alterar a permeabilidade de membranas biológicas e desnaturar proteínas, limitando o metabolismo primário. Dentre as respostas ao estresse abiótico, está a síntese de metabólitos secundários. Braquicerina é um alcaloide monoterpeno indólico com ação antioxidante, protetora contra UV e antimutagênica sintetizado por partes aéreas de Psychotria brachyceras. O objetivo deste trabalho é investigar o metabolismo de braquicerina sob estresse de calor. Assim, espera-se contribuir para o conhecimento acerca do metabolismo secundário nas respostas ao estresse de calor, descrever a função in planta do composto, e fornecer ferramentas para obtenção do alcaloide para fins farmacêuticos. O acúmulo de braquicerina foi induzido em discos foliares mantidos a 40ºC por três dias, tanto em regime de elevação abrupta como gradual da temperatura. Baixa temperatura (10ºC) não afetou o acúmulo do alcaloide. Discos foliares de Psychotria carthagenensis, uma espécie que não sintetiza alcaloides monoterpeno indólicos, foram também desafiados por estresse de calor. Clorofila total, teor de peróxido de hidrogênio e peroxidação lipídica foram quantificados em ambas as espécies. P. carthagenensis foi relativamente tolerante ao calor, o que pode estar relacionado à sua elevada concentração de antocianinas, fortemente induzidas por choque térmico de 50ºC por 6h. Peroxidação lipídica foi reduzida nas amostras de P. brachyceras sob estresse de calor agudo ou gradual em comparação à condição controle, sendo este parâmetro inalterado nas duas condições em P. carthagenensis. O teor de peróxido de hidrogênio foi menor em P. brachyceras submetida a choque de térmico em relação ao controle, enquanto o mesmo parâmetro não foi alterado em P. carthagenensis. Discos foliares das espécies sensíveis ao calor Brugmansia suaveolens e Brassica oleracea, pré-tratadas com braquicerina em concentrações similares às encontradas em P. brachyceras, adquiriram fenótipo tolerante ao choque térmico. A expressão do gene que codifica a enzima triptofano descarboxilase (TDC), envolvida na biossíntese de braquicerina em P. brachyceras, foi fortemente inibida em discos foliares submetidos à 40ºC por 6h, 12h e 24h, sugerindo que o efeito da temperatura na estimulação de acúmulo de alcaloide ocorra em nível pós-transcricional. Em conjunto, os dados indicam que a exposição ao calor é um meio efetivo de aumentar o rendimento de braquicerina, cuja acumulação contribui para proteção contra os danos oxidativos associados. / Heat stress impairs plant growth and reproduction by altering membrane permeability and promoting protein denaturation, which limits primary metabolism. Secondary metabolites often take part in protection against abiotic stress responses. Brachycerine is a monoterpene indole alkaloid with antioxidant, UV protectant, and antimutagenic activity synthesized by Psychotria brachyceras shoots. Brachycerine metabolism was analyzed under heat stress, in order to shed light on brachycerine‘s in planta function and to provide potential tools to improve alkaloid yields for pharmaceutical analysis. Accumulation was induced in leaf disks kept at 40ºC for three days, both by abrupt and stepwise temperature increase. Brachycerine concentration was not affected by low temperature (10ºC) exposure. Leaf disks of Psychotria carthagenensis, a species devoided of alkaloids, were also challenged by heat. Total chlorophyll, hydrogen peroxide and lipid peroxidation concentrations were determined in both species. P. carthagenensis was relatively tolerant to heat treatments which may be explained by its high anthocyanin concentration, strongly induced by heat shock of 50ºC for 6h. Brugmansia suaveolens and Brassica oleracea, pre-treated with brachycerine in concentrations equivalent to those found in P. brachyceras, had a heat shock tolerant phenotype, based on chlorophyll content. Expression of the TRYPTOPHAN DECARBOXYLASE gene, which encodes for an enzyme involved in alkaloid biosynthesis (TDC) was strongly repressed in leaf disks exposed to 40ºC for 6h, 12h e 24h, suggesting that temperature effect may occur at post-transcriptional level. Taken together, data indicate that heat exposure is an effective means to increase yields of brachycerine, whose accumulation contributes to protect against associated oxidative damage.

O estresse de calor prejudica o crescimento e reprodução dos organismos vegetais, ao alterar a permeabilidade de membranas biológicas e desnaturar proteínas, limitando o metabolismo primário. Dentre as respostas ao estresse abiótico, está a síntese de metabólitos secundários. Braquicerina é um alcaloide monoterpeno indólico com ação antioxidante, protetora contra UV e antimutagênica sintetizado por partes aéreas de Psychotria brachyceras. O objetivo deste trabalho é investigar o metabolismo de braquicerina sob estresse de calor. Assim, espera-se contribuir para o conhecimento acerca do metabolismo secundário nas respostas ao estresse de calor, descrever a função in planta do composto, e fornecer ferramentas para obtenção do alcaloide para fins farmacêuticos. O acúmulo de braquicerina foi induzido em discos foliares mantidos a 40ºC por três dias, tanto em regime de elevação abrupta como gradual da temperatura. Baixa temperatura (10ºC) não afetou o acúmulo do alcaloide. Discos foliares de Psychotria carthagenensis, uma espécie que não sintetiza alcaloides monoterpeno indólicos, foram também desafiados por estresse de calor. Clorofila total, teor de peróxido de hidrogênio e peroxidação lipídica foram quantificados em ambas as espécies. P. carthagenensis foi relativamente tolerante ao calor, o que pode estar relacionado à sua elevada concentração de antocianinas, fortemente induzidas por choque térmico de 50ºC por 6h. Peroxidação lipídica foi reduzida nas amostras de P. brachyceras sob estresse de calor agudo ou gradual em comparação à condição controle, sendo este parâmetro inalterado nas duas condições em P. carthagenensis. O teor de peróxido de hidrogênio foi menor em P. brachyceras submetida a choque de térmico em relação ao controle, enquanto o mesmo parâmetro não foi alterado em P. carthagenensis. Discos foliares das espécies sensíveis ao calor Brugmansia suaveolens e Brassica oleracea, pré-tratadas com braquicerina em concentrações similares às encontradas em P. brachyceras, adquiriram fenótipo tolerante ao choque térmico. A expressão do gene que codifica a enzima triptofano descarboxilase (TDC), envolvida na biossíntese de braquicerina em P. brachyceras, foi fortemente inibida em discos foliares submetidos à 40ºC por 6h, 12h e 24h, sugerindo que o efeito da temperatura na estimulação de acúmulo de alcaloide ocorra em nível pós-transcricional. Em conjunto, os dados indicam que a exposição ao calor é um meio efetivo de aumentar o rendimento de braquicerina, cuja acumulação contribui para proteção contra os danos oxidativos associados. / Heat stress impairs plant growth and reproduction by altering membrane permeability and promoting protein denaturation, which limits primary metabolism. Secondary metabolites often take part in protection against abiotic stress responses. Brachycerine is a monoterpene indole alkaloid with antioxidant, UV protectant, and antimutagenic activity synthesized by Psychotria brachyceras shoots. Brachycerine metabolism was analyzed under heat stress, in order to shed light on brachycerine‘s in planta function and to provide potential tools to improve alkaloid yields for pharmaceutical analysis. Accumulation was induced in leaf disks kept at 40ºC for three days, both by abrupt and stepwise temperature increase. Brachycerine concentration was not affected by low temperature (10ºC) exposure. Leaf disks of Psychotria carthagenensis, a species devoided of alkaloids, were also challenged by heat. Total chlorophyll, hydrogen peroxide and lipid peroxidation concentrations were determined in both species. P. carthagenensis was relatively tolerant to heat treatments which may be explained by its high anthocyanin concentration, strongly induced by heat shock of 50ºC for 6h. Brugmansia suaveolens and Brassica oleracea, pre-treated with brachycerine in concentrations equivalent to those found in P. brachyceras, had a heat shock tolerant phenotype, based on chlorophyll content. Expression of the TRYPTOPHAN DECARBOXYLASE gene, which encodes for an enzyme involved in alkaloid biosynthesis (TDC) was strongly repressed in leaf disks exposed to 40ºC for 6h, 12h e 24h, suggesting that temperature effect may occur at post-transcriptional level. Taken together, data indicate that heat exposure is an effective means to increase yields of brachycerine, whose accumulation contributes to protect against associated oxidative damage.