Ana Lígia Leandrini de Oliveira

Marine natural products: chemical and biological potential of seaweeds and their endophytic fungi

Marine natural products have currently been recognized as the most promising source of bioactive substances for drug discovery research. In this review, extraordinary metabolites from marine algae species are illustrated, as well as approaches for their isolation and determination of their biological properties and pharmaceutical potential. Furthermore, marine endophytic microorganisms (from marine algae) are presented as a new subject for extensive investigation to find novel natural products, which make them a potentially rich and innovative source for new drug candidates.

Bioreduction of fluoroacetophenone derivatives by endophytic fungi isolated from the marine red alga Bostrychia radicans

Abstract Four endophytic fungi isolated from the marine red alga Bostrychia radicans identified as Botryosphaeria sp. CBMAI 1197, Eutypella sp. CBMAI 1196, Hidropisphaera sp. CBMAI 1194 and Xylaria sp. CBMAI 1195 catalyzed the asymmetric bioreduction of fluoroacetophenone derivatives 1-3 to the corresponding fluorophenylalcohols 1a-3a. In the reduction reactions of 2,2,2-trifluoro-1-phenylethanone 1, all the marine fungi produced exclusively the (S)-2,2,2-trifluoro- 1-phenylethanol 1a with > 99% ee. The fungus Botryosphaeria sp. CBMAI 1197 exhibited the best enzymatic potential, leading to the highest conversion values (up to > 99%). The biocatalyst Botryosphaeria sp. CBMAI 1197 also presented active enzymes in reactions with the substrates 1-(2-(trifluoromethyl)phenyl) ethanone (2) and 1-(2,4,5-trifluorophenyl)ethanone (3), producing the respective chiral alcohols S-2a and R-3a with > 99% ee. Additionally, the fungus Hidropisphaera sp. CBMAI 1194 yielded 100% of conversion of the ketone 3 to the corresponding S-alcohol 3a, with 53% ee.

Differential genotoxicity and cytotoxicity of phomoxanthone A isolated from the fungus Phomopsis longicolla in HL60 cells and peripheral blood lymphocytes

Phomoxanthone A (PhoA) is a compound isolated from the endophytic fungus Phomopsis longicolla, associated with marine algae Bostrychia radicans. Although this metabolite was previously described regarding its high biological potential, there are no reports concerning the effects of this compound on DNA integrity. This study aimed to evaluate, in lymphocytes and promyelocytic leukemia HL60 cells, the cytotoxicity of this compound through MTT and neutral red (NR) assays, as well as its genotoxicity and mutagenicity by alkaline comet assay and cytokinesis-block micronucleus cytome assay (CBMN-Cyt), respectively. Cells were treated with PhoA concentrations ranging from 0.01 to 100.0μg/mL, and the results show that this molecule did not exhibit cytotoxicity, genotoxicity or mutagenicity in lymphocytes at any tested concentration. Furthermore, PhoA was highly cytotoxic, genotoxic and mutagenic to HL60 cells, establishing a differential response of this natural product in normal and cancer cells. PhoA was highly selective towards HL60 compared to lymphocytes, causing no damage in the latter cell line, suggesting that this compound could be a promising compound in antitumoral drug development.

Structural and biosynthetic studies on eremophilenols related to the phytoalexin capsidiol, produced by Botrytis cinerea

A thorough study of the fermentation broth of three strains of Botrytis cinerea which were grown on a modified Czapek-Dox medium supplemented with 5 ppm copper sulphate, yielded five undescribed metabolites. These metabolites possessed a sesquiterpenoid (+)-4-epi-eremophil-9-ene carbon skeleton which was enantiomeric to that of the phytoalexin, capsidiol. The isolation of these metabolites when the fungus was stressed, suggests that they may be potential effectors used by B. cinerea to circumvent plant chemical defences against phytopathogenic fungi. The biosynthesis of these compounds has been studied using 2H and 13C labelled acetate.

Collision-Induced Dissociation Analysis of Brevianamide A and C in Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Brevianamides A and C are isomeric cyclic peptides with several reported biological activities, isolated from diverse microorganisms. Currently, there has been no previous investigation of brevianamide fragmentation utilizing electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS). In this work experiments were carried out in the positive mode using two different spectrometers (low and high resolution) with an ESI source. Computational chemistry studies helped identify the protonation sites based upon atomic charges, proton affinities and molecular orbitals, computed using the B3LYP/6-31++G (d,p) model. The data suggests that the presence of the allylic position of the lactamic N in brevianamides C governs its fragmentation pathways. Distinguishing between brevianamides A and C using positive ion electrospray tandem mass spectrometry (ESI(+)MS/MS) is made possible by the spectral difference of each isomer and offers an alternative to other spectroscopic techniques.

Bioprospecção a partir dos oceanos: conectando a descoberta de novos fármacos aos produtos naturais marinhos

considerando o mercado farmacêutico mundial, os produtos naturais são, e provavelmente continua‐ rão sendo, a fonte mais importante de novas subs‐ tâncias bioativas. Novos nichos e interações ecoló‐ gicas ganharam importância nas últimas décadas, como alvos alternativos para a pesquisa de produtos naturais. Des‐ te modo, após bilhões de anos de evolução, a natureza contempla uma enorme diversidade de organismos terrestres e marinhos. No que diz respeito ao nosso planeta, estima‐se que existam cerca de 30 milhões de insetos, 1,5 milhão de algas, 1,5 milhão de fun‐ gos, 1 milhão de animais, além da existência de mais de 400 mil espécies de plantas. Ainda, grande parte dessa riqueza natural é oriunda dos oceanos, que representam a maior concentração de vida no planeta, cobrindo 70,8% da superfície da Terra. Estima‐se que a profundidade média dos oceanos seja de aproximadamente 3.700m, o que confere a essa comunidade gigantesca uma comple‐ xa e eficiente conectividade entre os organismos presentes em um mesmo ambiente (1‐3) (Figura 1). O ecossistema marinho representa 95% da biosfera e, dos 31 filos animais conhecidos, 12 são exclusivamente marinhos e nunca foram encontrados além dos oceanos. Os ecossistemas forneceram produtos naturais notáveis, os quais foram utilizados diretamente ou após modificações químicas, para o desenvolvimento de novos medicamentos (1). Todavia, o potencial farmacêutico do ambien‐ te marinho, em grande parte foi negligenciado até meados do sécu‐ lo passado e, até o presente momento, a biodiversidade encontrada nesse ambiente ainda permanece em grande parte inexplorada e subutilizada (1‐3). A investigação dessa biodiversidade marinha agregada à biotecnologia deverá contribuir significativamente na solução de questões da saúde humana, desde que haja uma estru‐ tura adequada para essa área de pesquisa, investimento financeiro e apoio político (1‐2). Apesar das variações relativas à definição do que são produtos naturais, estes se destacam como fonte e inspiração para aproxi‐ madamente 25 a 50% dos fármacos atualmente comercializados, levando, assim, os produtos naturais a serem considerados por uma grande parcela da comunidade científica como alicerce da indústria farmacêutica. Entretanto, o que define o termo “produto natural”? Produtos naturais são substâncias frequentemente constituídas por estruturas químicas complexas e com uma orientação espacial bem definida. Estes produtos naturais, também denominados me‐ tabólitos secundários, são característicos e até mesmo únicos para determinados grupos específicos de organismos, e são sintetizados para interagir com eficácia com seus alvos biológicos, o que os torna atrativos para a descoberta de novos fármacos (4). Nos últimos 50 anos, aproximadamente 25 mil produtos natu‐ rais foram descritos a partir da flora e fauna marinha (Fig. 2) (5), ex‐ plicando a crescente participação destes no mercado farmacêutico. Como exemplo, podemos citar a aprovação do medicamento Yon‐ delis, para uso no tratamento do câncer, cujo fármaco, o alcalóide trabectedina, foi obtido a partir de ascídias (4). Algas, esponjas, ascídias, corais e outros organismos sésseis, frequentemente competindo para sobreviver em um ambiente inóspito, produzem uma diversificada gama de metabólitos se‐ cundários que, na maioria dos casos, diferem fundamentalmente dos terrestres (6). Diferentemente dos organismos terrestres, as espécies marinhas sobrevivem com limitação de nutrientes e li‐ mitação/competição por espaço, sendo necessários mecanismos de defesa para preservar sua própria espécie. Mudanças drásticas de temperatura, salinidade, exposição solar e radiação, tolerân‐ cia ao dessecamento (algas fixadas a costões rochosos), ação das ondas e pressão atmosférica (dependendo da profundidade) são alguns dos fatores ambientais que podem influenciar o metabolis‐ mo desses organismos. Ainda, quando em ambientes onde não há nenhum tipo de luminosidade, os animais desenvolvem mecanis‐ mos peculiares para sua manutenção e sobrevivência, como a bio‐ luminescência. Mecanismos de defesa, adaptação e preservação, muitas vezes, são compartilhados nos oceanos, principalmente em se tratando de comunidades que habitam o mesmo ecossistema, como recifes de corais e/ou pela simbiose ocorrente entre macro e microrganismos. figura 1. diversidade marinha Hosana M. Debonsi