Bioprospecting macroalgae, marine and terrestrial invertebrates & their associated microbiota / Bioprospecção de macroalgas, invertebrados marinhos e terrestres e microbiota associada

Abstract The present review aims the discussion of the impact of the bioprospection initiative developed by the projects associated to BIOprospecTA, a subprogram of the program BIOTA, supported by FAPESP. This review brings a summary of the main results produced by the projects investigating natural products (NPs) from non-plants organisms, as examples of the success of this initiative, focusing on the progresses achieved by the projects related to NPs from macroalgae, marine invertebrates, arthropods and associated microorganisms. Macroalgae are one of the most studied groups in Brazil with the isolation of many bioactive compounds including lipids, carotenoids, phycocolloids, lectins, mycosporine-like amino acids and halogenated compounds. Marine invertebrates and associated microorganisms have been more systematically studied in the last thirty years, revealing unique compounds, with potent biological activities. The venoms of Hymenopteran insects were also extensively studied, resulting in the identification of hundreds of peptides, which were used to create a chemical library that contributed for the identification of leader models for the development of antifungal, antiparasitic, and anticancer compounds. The built knowledge of Hymenopteran venoms permitted the development of an equine hyperimmune serum anti honeybee venom. Amongst the microorganisms associated with insects the bioprospecting strategy was to understand the molecular basis of intra- and interspecies interactions (Chemical Ecology), translating this knowledge to possible biotechnological applications. The results discussed here reinforce the importance of BIOprospecTA program on the development of research with highly innovative potential in Brazil.

Resumo A presente revisão discute o impacto das iniciativas de bioprospecção desenvolvidas pelos projetos associados ao BIOprospecTA, subprograma do programa BIOTA, apoiado pela FAPESP. Esta revisão traz um resumo dos principais resultados produzidos pelos projetos de investigação de produtos naturais (PNs) de organismos não vegetais, como exemplos do sucesso desta iniciativa, com foco nos avanços alcançados pelos projetos relacionados a PNs de macroalgas, invertebrados marinhos, artrópodes e microrganismos associados. As macroalgas são um dos grupos mais estudados no Brasil com o isolamento de muitas substâncias bioativas, incluindo lipídios, carotenóides, ficocolóides, lectinas, aminoácidos do tipo micosporina e substâncias halogenadas. Invertebrados marinhos e microrganismos associados têm sido estudados de forma mais sistemática nos últimos trinta anos, revelando substâncias únicas, com potentes atividades biológicas. Os venenos de insetos himenópteros também foram amplamente estudados, resultando na identificação de centenas de peptídeos, que foram utilizados para criar uma biblioteca química que contribuiu para a identificação de modelos para o desenvolvimento de substâncias antifúngicas, antiparasitárias e anticancerígenas. O conhecimento construído dos venenos de himenópteros permitiu o desenvolvimento de um soro equino anti-peçonha de abelha. Dentre os microrganismos associados a insetos, a estratégia de bioprospecção foi compreender as bases moleculares das interações intra e interespécies (Ecologia Química), traduzindo esse conhecimento para possíveis aplicações biotecnológicas. Os resultados aqui discutidos reforçam a importância do programa BIOprospecTA no desenvolvimento de pesquisas com alto potencial inovador no Brasil.

The use of biodiversity as source of new chemical entities against defined molecular targets for treatment of malaria, tuberculosis, and T-cell mediated diseases: a review

The modern approach to the development of new chemical entities against complex diseases, especially the neglected endemic diseases such as tuberculosis and malaria, is based on the use of defined molecular targets. Among the advantages, this approach allows (i) the search and identification of lead compounds with defined molecular mechanisms against a defined target (e.g. enzymes from defined pathways), (ii) the analysis of a great number of compounds with a favorable cost/benefit ratio, (iii) the development even in the initial stages of compounds with selective toxicity (the fundamental principle of chemotherapy), (iv) the evaluation of plant extracts as well as of pure substances. The current use of such technology, unfortunately, is concentrated in developed countries, especially in the big pharma. This fact contributes in a significant way to hamper the development of innovative new compounds to treat neglected diseases. The large biodiversity within the territory of Brazil puts the country in a strategic position to develop the rational and sustained exploration of new metabolites of therapeutic value. The extension of the country covers a wide range of climates, soil types, and altitudes, providing a unique set of selective pressures for the adaptation of plant life in these scenarios. Chemical diversity is also driven by these forces, in an attempt to best fit the plant communities to the particular abiotic stresses, fauna, and microbes that co-exist with them. Certain areas of vegetation (Amazonian Forest, Atlantic Forest, Araucaria Forest, Cerrado-Brazilian Savanna, and Caatinga) are rich in species and types of environments to be used to search for natural compounds active against tuberculosis, malaria, and chronic-degenerative diseases. The present review describes some strategies to search for natural compounds, whose choice can be based on ethnobotanical and chemotaxonomical studies, and screen for their ability to bind to immobilized drug targets and to inhibit their activities. Molecular cloning, gene knockout, protein expression and purification, N-terminal sequencing, and mass spectrometry are the methods of choice to provide homogeneous drug targets for immobilization by optimized chemical reactions...

Estudo dos métodos laboratoriais utilizados no diagnóstico de alergia a Hymenoptera: análise crítica / Study of laboratorial methods for Hymenoptera allergy diagnosis: a critical analysis

Objetivo:Avaliar dados epidemiológicos de 138 pacientes alérgicosa Hymenoptera e analisar o valor da IgE específica (RAST) em 68 pacientes, considerando a sensibilidade (S), e especificidade (Es), a eficácia (Ef), o valor preditivo positivo (VPP) e negativo (VPN)deste método. Métodos: Avaliou-se 138 pacientes acompanhados em serviço especializado que apresentaram reaçöes a himenópteros (abelha, vespa ou formiga), sendo submetidos a um protocolo clínico. Em 68 pacientes realizou-se teste cutâneo para o inseto referido na anamnese, sendo considerados alérgicos os pacientes que possuíam história sugestiva de reaçäo sistêmica (grau I a IV) e teste cutâneo positivo. Realizou-se o RASTpara cada um dos insetos e calculou-se S, Es, Ef, VPP, e VPN deste método em relaçäo à história clínica e testes cutâneos. Resultados: Nos 138 pacientes (92M: 46F), o primeiro episódio de alergia ocorreu em média aos 20,11 anos (mediana = 16 anos). Cerca de 93,47 por cento dos pacientes reconheceram o inseto envolvido (32,60 por cento, vespa; 28,20 por cento, abelha; 26,80 por cento, formiga; 5,78 por cento, mais de um inseto). A análise do RAST com relaçäo aos pacientes alérgicos mostrou os seguintes resultados para formiga: S= 90,47 por cento, Es= 36,36 por cento, Ef=53,84 por cento, VPP= 40,42 por cento, e VPN= 88,88 por cento. Para vespa: S= 61,90 por cento, Es=69,23 por cento, Ef=66,66 por cento, VPP=61,90 por cento e VPN=69,23 por cento e para abelha: S= 78,57 por cento, Es=67,39 por cento, EF= 70,00 por cento, VPP= 42,30 por cento e VPN = 91,17 por cento. Conclusöes: As reaçöes alérgicas aos himenópteros ocorreram preferencialmente em jovens do sexo masculino. Quanto ao RAST, sua valorizaçäo deve considerar o inseto envolvido. Para as formigas, mostrou-se um exame de alta sensibilidade, no entanto, baixas especificidade e eficiência. Quanto às abelhas e vespas, os índices apontam a necessidade do desenävolvimento de novos extratos, principalmente em relaçäo às vespas, por sua grande diversidade de espécies em países tropicais. Como nos testes cutâneos, o isolamento do inseto e produçäo de alérgeno específico, tornará o RAST um exame mais fidedigno.