Metabolismo de braquicerina em Psychotria brachyceras Müll Arg. (Rubiaceae) frente a múltiplos estresses e prospecção de alcaloides correlatos em espécies congêneres mexicanas

Abstract

Psychotria L. é o maior gênero da família Rubiaceae e constitui uma fonte de diversos produtos naturais como alcaloides, flavonoides, terpenoides, cumarinas, taninos e ciclotídeos, os quais são responsáveis por uma ampla gama de atividades biológicas como antibacterianos, antivirais, antifúngicos, antiparasitários, citotóxicos e analgésicos, entre outros. No caso particular destas espécies, a pesquisa de novos fármacos se centra principalmente na produção de alcaloides bioativos. No primeiro capítulo desta Tese, foram avaliados o perfil fitoquímico e a atividade antimicrobiana de extratos alcaloídicos de Psychotria erythrocarpa Schltdl., uma espécie nativa mexicana sem estudos anteriores desta natureza. Mediante técnicas cromatográficas evidenciou-se a presença de quatro alcaloides do tipo -carbolina em P. erythrocarpa. Além disso, o extrato alcaloídico desta espécie mostrou atividade inibitória da bactéria patogênica oportunista Pseudomonas putida. No segundo capítulo, avaliou-se o acúmulo de braquicerina e diversas mudanças bioquímicas em discos foliares de Psychotria brachyceras Müll Arg. sob condições de estresse individual, sequencial e combinado. Mediante exposição de discos foliares a condições de estresse osmótico (polietilenoglicol 6000) e de calor (40°C) de forma sequencial e combinada, evidenciou-se que os padrões de respostas fisiológicas nestes casos apresentaram particularidades quando comparados a estresse individual. A complementaridade de sistemas de defesa antioxidante enzimáticos e não enzimáticos mostrou-se essencial para o restabelecimento da homeostase celular, com destaque para o acúmulo de braquicerina. O acúmulo deste alcaloide exibiu um perfil semelhante ao de prolina e carotenoides, constituindo uma efetiva tríade complementar de antioxidantes. Finalmente, no terceiro capítulo desta Tese, foi desenvolvido um método simples, rápido e reprodutível para avaliar alterações bioquímicas associadas ao estresse osmótico em discos foliares de café (Coffea arabica L.). Os dados semiquantitativos obtidos por processamento de imagem de colorações histoquímicas corresponderam às avaliações quantitativas, mostrando que este método é robusto e confiável. Esta Tese fornece não apenas dados sobre alcaloides bioativos de espécies de Psychotria, mas também informações e técnicas de estudo de diferentes mecanismos de tolerância a estresses individuais e múltiplos. Em conjunto, este conhecimento pode ser usado para alcançar uma produção mais eficaz de metabólitos especializados bioativos.

Psychotria L. is the largest genus in the Rubiaceae family and constitutes a source of diverse natural products such as alkaloids, flavonoids, terpenoids, coumarins, tannins and cyclotides, which are responsible for a wide range of biological activities such as antibacterial, antiviral, antifungal, antiparasitic, cytotoxic and analgesic, among others. In the particular case of these species, research into new drugs focuses mainly on the production of bioactive alkaloids. In the first chapter of this Thesis, the phytochemical profile and antimicrobial activity of alkaloid extracts of Psychotria erythrocarpa Schltdl., a native Mexican species without previous studies of this nature, were evaluated. Using chromatographic techniques, the presence of four alkaloids of the -carboline type was demonstrated in P. erythrocarpa. Furthermore, the alkaloid extract of this species showed inhibitory activity against the opportunistic pathogenic bacteria Pseudomonas putida. In the second chapter, the accumulation of brachycerine and several biochemical changes in leaf discs of Psychotria brachyceras Müll Arg were evaluated under conditions of individual, sequential and combined stress. By exposing leaf discs to conditions of osmotic stress (polyethylene glycol 6000) and heat (40°C) in a sequential and combined manner, it was evident that the patterns of physiological responses in these cases presented particularities when compared to individual stress. The complementarity of enzymatic and non-enzymatic antioxidant defense systems proved to be essential for the reestablishment of cellular homeostasis, with emphasis on the accumulation of brachycerine. The accumulation of this alkaloid exhibited a profile similar to that of proline and carotenoids, constituting an effective complementary triad of antioxidants. Finally, in the third chapter of this Thesis, a simple, fast and reproducible method was developed to evaluate biochemical changes associated with osmotic stress in coffee (Coffea arabica L.) leaf discs. The semiquantitative data obtained by image processing of histochemical staining corresponded to the quantitative assessments, showing that this method is robust and reliable. This Thesis provides not only data on bioactive alkaloids from Psychotria species, but also new information and techniques to be carried out to study different mechanisms of tolerance to individual and multiple stresses that can contribute to a more effective production of specialized bioactive metabolites.