Prospecção química e biológica das algas vermelhas Asparagopsis taxiformis e Pyropia spiralis e seus fungos endofíticos

Abstract

Os Produtos Naturais desempenham um papel dominante na descoberta e desenvolvimento de novos fármacos para o tratamento de diversas doenças. Com isso, a busca por novas fontes de substâncias bioativas tem se intensificado, com destaque para estudos realizados com organismos e micro-organismos marinhos. As algas vermelhas marinhas (Rhodophyta) são as principais produtoras de metabólitos secundários biologicamente ativos dentre as algas e produzem principalmente substâncias halogenadas. Dentre os micro-organismos, podemos destacar os fungos endofíticos de algas marinhas, pois apresentam alta diversidade de espécies e diversidade estrutural dos metabólitos secundários, os quais têm mostrado potencial antitumoral, antimicrobiano e antifúngico. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo explorar o potencial das algas vermelhas Asparagopsis taxiformis (estágio Falkenbergia) e Pyropia spiralis, bem como de seus fungos endofíticos, como fontes de substâncias bioativas. O estudo de A. taxiformis e de P. spiralis levou à identificação de dezesseis substâncias por CG-EM, como os ácidos eicosapentaenóico e araquidônico, além de nucleosídeos, como a uridina e a timidina, obtidos de A. taxiformis, e a uridina e a inosina, obtidas de P. spiralis. Os extratos brutos e frações das algas estudadas foram avaliados frente ao fungo fitopatogênico Cladosporium sphaerospermum, frente à enzima acetilcolinesterase e frente a linhagens tumorais de carcinoma de ovário (OVCAR-8), adenocarcinoma de cólon humano (HCT-116) e glioblastoma - humano (SF-295), sendo que os mesmos não apresentaram atividades antifúngica e anticolinesterásica significativas e apenas as frações hexânicas e butanólicas de ambas as algas apresentaram atividade citotóxica moderada frente à linhagem SF-295. Em relação ao estudo dos micro-organismos associados às algas, foi possível isolar sete linhagens de fungos endofíticos da alga A. taxiformis e três linhagens de P. spiralis, que foram cultivadas em meio de batata e dextrose (MBD) preparado com água do mar ou água ultra pura. Após o período de incubação, foram obtidos os extratos brutos em acetato de etila, que foram avaliados quanto ao perfil químico por CLAE e RMN, e perfil biológico por meio dos bioensaios in vitro. Após a prospecção inicial, Nemania bipapillata (AT-05), Sarocladium strictum (PS-01), Annulohypoxylon stygium (AT-03) e Hypoxylon sp. (AT-06) foram selecionados para investigação. O estudo de N. bipapillata, cultivado em água do mar e MBD, levou ao isolamento da dicetopiperazina ciclo(Pro-Tir), tirosol e das isocumarinas, (3R)-5-hidroximetil-meleína e (3R)-5-carbóxi-meleína. Ao cultivar essa linhagem fúngica em água ultra pura e MDB, foram isolados dois norsesquiterpenos e três sesquiterpenos do tipo botriano inéditos na literatura e um conhecido, 4β-acetoxi-9β,10β,15α-triidroxiprobotridial. A análise do extrato bruto de S. strictum, cultivado em água ultra pura e MDB, levou à identificação em mistura de duas dicetopiperazinas e ao isolamento da isoflavona daidzeína e de seis ftalatos naturais, dos quais dois ainda não foram descritos na literatura e nem sintetizados. A. stygium e Hypoxylon sp. foram cultivados em água do mar e MDB, sendo que A. stygium forneceu o pirogalol, que apresentou atividade contra Escherichia coli e Staphylococcus aureus resistente a meticilina, além do tirosol e (˗)-(3R,4R)-3,4,5-triidróxi-tetralona, enquanto Hypoxylon sp. forneceu (3R)-scytalona, (3R,4R)-4-hidróxi-scytalona e daidzeína. Portanto, esses resultados ressaltam a importância da investigação dos organismos marinhos, bem como de seus micro-organismos associados, e contribuem para o conhecimento da quimiodiversidade de organismos de origem marinha da costa brasileira, ainda sub-explorada do ponto de vista químico.

Natural Products have a major role in the discovery and development of new drugs used for diseases treatments. Thus, the search for new sources of bioactive compounds has been intensified and studies have increasingly focused on marine organisms and microorganisms. Marine red algae (Rhodophyta) are the major producers of biologically active secondary metabolites among algae, and biosynthesize mainly halogenated compounds. Among microorganisms, we highlight endophytic fungi from marine algae, as they present marked species diversity as well as structural diversity of secondary metabolites. Such metabolites have shown interesting potential as antitumor, antimicrobial and antifungal agents. Therefore, this project aimed to explore the potential of red algae Asparagopsis taxiformis (Falkenbergia stage) and Pyropia spiralis and their endophytic fungi, as novel sources of bioactive compounds. The study of A. taxiformis and P. spiralis led to identification of sixteen compounds by GC-MS, as eicosapentaenoic and arachidonic acids, in addition to nucleosides uridine and thymidine, obtained from A. taxiformis, and uridine and inosine, obtained from P. spiralis. The crude extracts and fractions from the studied algae were evaluated against phytopathogenic fungus Cladosporium sphaerospermum, against acetylcholinesterase enzyme and against tumor cell lines of ovarian carcinoma (OVCAR-8), human colon adenocarcinoma (HCT-116) and human glioblastoma (SF-295). No significant antifungal or acetylcholinesterase activities were observed, whereas the hexane and butanol fractions from both algae showed moderate cytotoxicity against SF-295 cell line. As for the study on the microorganisms associated to algae, seven endophytic fungi strains were isolated from A. taxiformis and three strains from P. spiralis, which were cultivated in potato dextrose broth (PDB) prepared with either sea water or ultra pure water. After incubation, the ethyl acetate crude extracts were obtained and evaluated for their chemical and biological profiles, by HPLC, NMR and in vitro bioassays, respectively. After the preliminary prospection, Nemania bipapillata (AT-05), Sarocladium strictum (PS-01), Annulohypoxylon stygium (AT-03) and Hypoxylon sp. (AT-06) were selected for further investigation. The study of N. bipapillata, cultivated in sea water and PDB, led to isolation of diketopiperazine cyclo(Pro-Tyr), tyrosol and isocoumarins, (3R)-5-hydroxymethylmellein and (3R)-5-carboxymellein. Cultivation of this fungal strain in ultra pure water and PDB afforded two botryane-type norsesquiterpenes and three sesquiterpenes, unprecedent compounds in the literature and one known, 4β-acetoxy-9β,10β,15α-trihydroxyprobotrydial. Analysis of the crude extract from S. strictum, cultivated in ultra pure water and PDB, afforded a mixture of two diketopiperazines, in addition to isoflavone daidzein and six natural phthalates, including two novel ones which had been neither described in the literature nor synthesized. A. stygium and Hypoxylon sp. were cultivated in sea water and PDB, and A. stygium afforded pyrogallol, which was active against Escherichia coli and methicilin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), in addition to tyrosol and (˗)-(3R,4R)-3,4,5-trihydroxy-1-tetralone. Hypoxylon sp. afforded (3R)-scytalone, (3R,4R)-4-hydroxy-scytalone and daidzein. Such results highlight the importance of research on marine organisms and their associated microorganisms, and contribute to the knowledge of chemodiversity of marine organisms from the still chemically underexplored Brazilian coast.