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.

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.