L-DOPA extradiol dioxigenase de amanita muscaria: revisão da sequência codificadora, expressão heteróloga, caracterização funcional e contextualização filogenética / Amanita muscaria L-DOPA extradiol dioxygenase: coding sequence review, heterologous expression, functional characterization, and phylogenetic context

Extradiol dioxigenases são enzimas que catalisam a clivagem oxidativa de ligações C-C entre grupos hidroxila fenólicos adjacentes utilizando catecóis como substratos. Esta classe de enzimas é bem caracterizada em bactérias, onde catalisam a degradação de compostos aromáticos. Na maioria das plantas Caryophyllales, como a beterraba, primavera e a maravilha, L-3,4-diidroxifenilalanina (L-DOPA) extradiol dioxigenases (DODAs) catalisam a clivagem oxidativa de L-DOPA na posição 4,5 gerando o ácido betalâmico, aldeído precursor das betalaínas, uma classe de pigmentos naturais que substitui as antocianinas na pigmentação dessas espécies. Alguns fungos basidiomicetos também produzem betalaínas, como o agário-das-moscas (Amanita muscaria). Nesse organismo, DODA é capaz de catalisar uma clivagem adicional na posição 2,3 da L-DOPA, formando muscaflavina, um isômero do ácido betalâmico que dá origem a uma outra classe de pigmentos naturais: as higroaurinas. Desde a caracterização do gene dodA, o qual codifica para a DODA de A. muscaria (AMAMU), não existem relatos na literatura que explorem a promiscuidade catalítica desta enzima, sua relação com outras linhagens de DODAs e a síntese quimioenzimática de betalaínas a partir desta enzima. Dessa forma, buscamos contextualizar as relações filogenéticas e funcionais entre AMAMU e diferentes linhagens de DODAs, bem como estabelecer um método que viabilize a clonagem, expressão heteróloga e caracterização funcional destaenzima. As análises filogenéticas revelaram que AMAMU possui uma evolução convergente com DODAs de plantas e bactérias e que, apesar de AMAMU ser funcionalmente homóloga à DODA da bactéria Escherichia coli, esta última apresenta homologia com DODAs de plantas. Logo, não há uma relação direta entre a sequência primária de DODAs e sua função. Nós também demonstramos que não há uma relação entre a expressão de transcritos de BvDODA1, e de seu parálogo BvDODA2, e a diferença de pigmentação entre variedades de beterrabas amarelas e vermelhas. A clonagem da sequência codificadora (CDS) publicada para o gene dodA de A. muscaria resultou na retenção do primeiro íntron, o que impedia a sua expressão. Então, uma nova CDS de 558 nucleotídeos foi proposta para este gene, a qual inclui um códon de início da tradução que se mantém na fase de leitura e codifica para uma proteína de 185 resíduos, 43 a menos que AMAMU. A expressão desta CDS resultou na proteína recombinante AmDODA, capaz de catalisar a síntese de ácido betalâmico e muscaflavina a partir de L-DOPA e D-DOPA. AmDODA possui um tamanho aproximado de 22 kDa, com um pH ótimo de atividade de 8,5 e uma constante de Michaelis (KM) de 3,7 ± 0,9 mmol L-1 e de velocidade máxima (Vmax) de 3,3 ± 0,4 µ mol min-1 mg-1. Sua utilização foi demonstrada na síntese quimioenzimática de betalaínas-modelo com potencial aplicação como sondas para microscopia confocal de fluorescência de dois fótons. Neste contexto, esta Tese explora os aspectos moleculares, bioquímicos e biológicos da DODA do fungo A. muscaria e traz importantes contribuições acerca da pigmentação por betalaínas na natureza

Extradiol dioxigenases are enzymes that catalyze the oxidative cleavage of C-C bonds between adjacent phenolic hydroxyl groups using catechols as substrates. This class of enzymes is well characterized in bacteria, where they catalyze the degradation of aromatic compounds. In most plants of the Order Caryophyllales, such as beet, paperflower and four o'clock flower, L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) extradiol dioxygenases (DODAs) catalyze the oxidative 4,5-cleavage of L-DOPA generating the betalamic acid, an aldehyde precursor of the betalains, a class of natural pigments that replaces anthocyanins in the pigmentation of these species. Some basidiomycete fungi also produce betalains, such as the fly agaric (Amanita muscaria). In this organism, DODA is able to catalyze an additional 2,3-cleavage of L-DOPA, yielding muscaflavine, an isomer of betalamic acid that gives rise to another class of natural pigments: the hygroaurins. Since the characterization of the dodA gene, which encodes the A. muscaria DODA (AMAMU), there are no reports in the literature that explore the catalytic promiscuity of this enzyme, its relation to other DODAs and the chemoenzymatic synthesis of betalains from this enzyme. Thus, we seek to contextualize the phylogenetic and functional relationships between AMAMU and different DODA lineages, as well as to establish a method that enable the cloning, heterologous expression and functional characterization of this enzyme. Phylogenetic analysis revealed that AMAMU has a convergent evolutionwith plant and bacterial DODAs and that although AMAMU is functionally homologous to the DODA of the Escherichia coli bacteria, this latter is homologous to the plant DODAs. Therefore, there is no direct relationship between the primary sequence of DODAs and their function. We have also shown that there is no relationship between the expression of BvDODA1 transcripts, and its BvDODA2 paralogue, and the pigment difference between yellow and red beet varieties. Cloning of the published coding sequence (CDS) for the dodA gene of A. muscaria resulted in the retention of the first intron, which prevented its expression. Then, a new CDS of 558 nucleotides was proposed for this gene, which includes a translation start codon that remains in the open reading frame and encodes for a protein 185 residues long, 43 less than AMAMU. Expression of this CDS resulted in the recombinant AmDODA protein, able to catalyze the synthesis of betalamic acid and muscaflavine from L-DOPA and D-DOPA. AmDODA has an approximate size of 22 kDa, with an optimum activity pH of 8.5 and a Michaelis constant (KM) of 3.7 ± 0.9 mmol L-1 and a maximum velocity (Vmax) of 3.3 ± 0.4 µmol min-1 mg-1. Its use was demonstrated in the chemoenzymatic synthesis of betalains-model with potential application as probes for confocal microscopy of two-photon fluorescence. In this context, this thesis explores the molecular, biochemical and biological aspects of the DODA of the fungus A. muscaria and brings important contributions about the pigmentation by betalains in nature

Agaricus Muscarius. El enano destructivo

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Acerca de un caso de Agaricus muscarius / About a case of Agaricus muscarius

Caso

Acerca de un caso de Agaricus muscarius / A case of Agaricus muscarius

Se presenta un caso de AGARICUS MUSCARIUS con patología mental, general y particular asimilable a la rara entidad nosológica denominada PROTOPORFIRIA ERITROPOYETICA, que tuviera curación completa con el simillimum Agaricus muscarius

Agaricales sensu lato toxicos recolectados en la X región de Chile / Toxic agaricales sensu lato collected at the X region, Chile

Se citan 18 Agaricales sensu lato tóxicos que han sido recolectados en la X región de Chile. Se entrega una descripción de sus características macro y microscópicas más inportantes y se comentan sus aspectos toxicológicos, taxonómicos y ecológicos

Acerca de un caso de Agaricus muscarius / A case of Agaricus muscarius

Se presenta un caso de AGARICUS MUSCARIUS con patología mental, general y particular asimilable a la rara entidad nosológica denominada PROTOPORFIRIA ERITROPOYETICA, que tuviera curación completa con el simillimum Agaricus muscarius (AU)

Acerca de un caso de Agaricus muscarius / About one case of Agaricus muscarius

Se presenta un caso de Agaricus muscarius con patologia mental, general y particular asimilable a la rara entidad nosologica denominada PROTOPORFIRIA ERITROPOYETICA, que tuviera curacion completa con el simillimum Agaricus muscarius

Veterinaria homeopatica: un caso clinico de Agaricus / Homeopathic veterinary: one case of Agaricus

Este articulo tiene como finalidad compartir un caso clinico de hernia de disco, poniendo en evidencia, una vez mas la utilidad del Repertorio en la toma de los sintomas, se desraca la rapida mejoria obtenida asi como la curacion completa luego de 8 meses de tratamiento, sin secuelas y con restitucion ad integrum del disco afectado

Haloperidol-induced catalepsy in mice and rats suppressed by orally pre-administered potentized Agaricus

Agaricus muscarius 30s, a potentized homoeopathic drug prepared by sucessive dilution and sonication from the alcoholic extract of the fungus of the same name, significantly reduced haloperidol-induced catalepsy in mice and rats. The drug produced the anticataleptic effect when administred orally and no such effect when administered intraperitoneally. Open field activity of the mice was suppressed more with haloperidol (hal) alone than with the combination of Agaricus 30s (oral) and hal. Agaricus 30s, given intraperitoneally, did not alter hal-induced suppression of the spontaneous activity of mice. Based on the previoluly reported results with Agaricus in combination with apomorphine, D1 and D2 agonists, it was thought that Agaricus might have served as a D1 blocker. It war further assumed that the effect of Agaricus was mediated throught the oral taste receptors