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Estudos sobre a biossíntese dos triterpenos quinonametídeos por engenharia metabólica: avaliação do fluxo metabólico micro- e macromolecular do sistema heterólogo por técnicas metabolômicas e proteômicas

Processo: 13/15306-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de março de 2014
Vigência (Término): 29 de fevereiro de 2016
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
Pesquisador responsável:Maysa Furlan
Beneficiário:Lidiane Gaspareto Felippe
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/07600-3 - CIBFar - Centro de Inovação em Biodiversidade e Fármacos, AP.CEPID
Assunto(s):Espectroscopia de ressonância magnética nuclear   Espectrometria de massas   Quimiometria   Metabolômica   Proteômica   Saccharomyces cerevisiae   Produtos naturais

Resumo

Os estudos fitoquímicos prévios das plantas jovens de Maytenus ilicifolia (Celastraceae) levaram ao isolamento de triterpenos quinonametídeos e a avaliação da atividade biológica destes metabólitos revelou potente atividade antioxidante e antitumoral. Dentre os quinonametídeos testados, a maitenina, a 22²-hidroximaitenina e a pristimerina apresentaram resultados muito expressivos, porém estes metabólitos são minoritários na espécie. Os estudos biossintéticos dos triterpenos quinonametídeos foram desenvolvidos pelo grupo de pesquisa da Profa. Dra. Maysa Furlan, utilizando como substrato o 2,3-epoxiesqualeno em extratos enzimáticos das plântulas de M. ilicifolia, e os resultados demonstraram que a friedelina é o intermediário chave na biossíntese dos mesmos. No intuito de caracterizar as vias metabólicas secundárias de derivados terpênicos, bem como produzir a friedelina em quantidades significativas, um trabalho utilizando microrganismos geneticamente modificados vem sendo desenvolvido pelo grupo, com o objetivo de expressar o gene de friedelina sintase das folhas de M. ilicifolia em um sistema heterólogo, Saccharomyces cerevisiae. Baseado na importância dos triterpenos quinonametídeos e do seu precursor friedelina, assim como na intenção de produzir esses compostos em quantidades apreciáveis de maneira controlada e sustentável por engenharia genética, é de fundamental importância avaliar as alterações nos processos biológicos do organismo heterólogo resultantes da modificação genética proposta. Conhecer e entender a resposta celular frente ao metabólito produzido traz a oportunidade de descobrir os mecanismos envolvidos na sua biossíntese, na melhora da manipulação genética, bem como no aumento de produção do metabólito alvo e diminuição das etapas biossintéticas limitantes destas vias. Diante do exposto, os objetivos deste projeto estão centrados em acompanhar e comparar as modificações no perfil metabólico e proteico da levedura Saccharomyces cerevisiae após transferência do gene que codifica a enzima friedelina sintase para produção da friedelina, no intuito de caracterizar e quantificar os possíveis produtos metabolizados, assim como as enzimas envolvidas nas etapas biossintéticas dos mesmos. A interpretação biológica dos dados gerados será realizada com auxílio de ferramentas da bioinformática e não só permitirá a análise da taxa de produção da friedelina, mas também poderá indicar a viabilidade do processo envolvendo engenharia metabólica racional nas etapas posteriores da biossíntese de produção dos triterpenos quinonametídeos pela análise metabolômica e proteômica do sistema heterólogo. Além disso, este trabalho contribuirá com modelos experimentais para o estudo das perturbações metabólicas resultantes de modificações genéticas em um organismo. Esta abordagem conhecida como descoberta ortogonal visa aproveitar o potencial de um organismo geneticamente modificado para projetar a evolução de uma via biossintética em estudo e/ou para descobrir novas entidades químicas.

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
Kavalactones and Benzoic Acid Derivatives from Leaves of Piper fuligineum Kunth (Piperaceae). Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 29, n. 6, p. -, Jun. 2018.
MAZZEU, BRUNA F.; FELIPPE, LIDIANE G.; COTINGUIBA, FERNANDO; KATO, MASSUO J.; FURLAN, MAYSA. Kavalactones and Benzoic Acid Derivatives from Leaves of & IT;Piper & IT; & IT;fuligineum & IT; Kunth (Piperaceae). Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 29, n. 6, p. 1286-1290, JUN 2018. Citações Web of Science: 0.
SOUZA-MOREIRA, TATIANA M.; ALVES, THAS B.; PINHEIRO, KARINA A.; FELIPPE, LIDIANE G.; DE LIMA, GUSTAVO M. A.; WATANABE, TATIANA F.; BARBOSA, CRISTINA C.; SANTOS, VANIA A. F. F. M.; LOPES, NORBERTO P.; VALENTINI, SANDRO R.; GUIDO, RAFAEL V. C.; FURLAN, MAYSA; ZANELLI, CLESLEI F. Friedelin Synthase from Maytenus ilicifolia: Leucine 482 Plays an Essential Role in the Production of the Most Rearranged Pentacyclic Triterpene. SCIENTIFIC REPORTS, v. 6, NOV 22 2016. Citações Web of Science: 8.

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