Elucidando a biossíntese dos alcalóides de Tabernaemontana catharinensis

Resumo

Plantas, microrganismos e insetos produzem pequenas moléculas complexas, chamadas "produtos naturais". Devido a energia que o organismo deve gastar para produzir essas moléculas, os produtos naturais provavelmente conferem uma vantagem evolutiva ao organismo produtor. Portanto, a maioria dos produtos naturais possui algum tipo de atividade biológica. Para nossos propósitos, isso significa que esses metabólitos são um recurso rico para uma ampla gama de aplicações, incluindo o desenvolvimento de produtos farmacêuticos, inseticidas, herbicidas, biomateriais e fontes de bioenergia. Nós estamos especialmente interessados em uma classe de produtos naturais conhecidos como alcalóides, que são produzidos por uma ampla gama de plantas e insetos. Um grupo de alcalóides, denominados "alcalóides monoterpeno indólicos", contém uma grande variedade de compostos alcalóidicos, onde cada um é produzido a partir do mesmo material de partida. Os conhecidos compostos de estricnina (um veneno), quinina (anti-malária), camptotecina (anticancerígena) e vinblastina (anticâncer), são alcalóides monoterpeno indólicos. No entanto, para efetivamente utilizar os compostos que a natureza fornece, devemos desenvolver métodos robustos para a produção em larga escala. Além disso, seria valioso ter métodos para modificar as estruturas desses compostos para que possamos testar derivados adicionais e obter uma atividade biológica melhorada. Isso significa que precisamos entender os processos bioquímicos - a biossíntese - que a planta usa para construir essas moléculas. Com esse conhecimento, podemos reprogramar ou engenhar a genética de plantas ou organismos microbianos, para produzir demais esses compostos valiosos. Além disso, se identificarmos e compreendendo os biocatálises que a planta usa para sintetizar essas moléculas, podemos potencialmente recombinar vias biossintéticas da planta de novas maneiras de fazer novas moléculas com atividades biológicas potencialmente promissoras. Nesta proposta, descobriremos como a natureza sintetiza alguns dos alcalóides monoterpeno indólicos. A equipe é composta por um pesquisador no Brasil especialista em química de produtos naturais de alcaloides oxindólicos e o parceiro acadêmico no Max Planck Institute é especialista em enzimologia e engenharia metabólica de alcalóides indólicos monoterpênicos. Juntos, identificaremos os genes responsáveis pela biossíntese em dois importantes alcalóides com bioatividade potente de Tabernaemontana catharinensis e usaremos a biossíntese dirigida por precursores para gerar análogos desses compostos. (AU)