Carotenoids are widespread lipophilic pigments synthesized by all photosynthetic organisms and some nonphotosynthetic fungi and bacteria. All carotenoids are derived from the C40 isoprenoid precursor geranylgeranyl pyrophosphate, and their chemical and physical properties are associated with light absorption, free radical scavenging, and antioxidant activity. Carotenoids are generally synthesized in well defined subcellular organelles, the plastids, which are also present in the phylum Apicomplexa, which comprises a number of important human parasites, such as Plasmodium and Toxoplasma. Recently, it was demonstrated that Toxoplasma gondii synthesizes abscisic acid. We therefore asked if Plasmodium falciparum is also capable of synthesizing carotenoids. Herein, biochemical findings demonstrated the presence of carotenoid biosynthesis in the intraerythrocytic stages of the apicomplexan parasite P. falciparum. Using metabolic labeling with radioisotopes, in vitro inhibition tests with norflurazon, a specific inhibitor of plant carotenoid biosynthesis, the results showed that intraerythrocytic stages of P. falciparum synthesize carotenoid compounds. A plasmodial enzyme that presented phytoene synthase activity was also identified and characterized. These findings not only contribute to the current understanding of P. falciparum evolution but shed light on a pathway that could serve as a chemotherapeutic target.

Herein, we show that intraerythrocytic stages of Plasmodium falciparum have an active pathway for biosynthesis of menaquinone. Kinetic assays confirmed that plasmodial menaquinone acts at least in the electron transport. Similarly to Escherichia coli, we observed increased levels of menaquinone in parasites kept under anaerobic conditions. Additionally, the mycobacterial inhibitor of menaquinone synthesis Ro 48-8071 also suppressed menaquinone biosynthesis and growth of parasites, although off-targets may play a role in this growth-inhibitory effect. Due to its absence in humans, the menaquinone biosynthesis can be considered an important drug target for malaria.

Este trabalho contou com a colaboração direta e indireta de muitas pessoas, e talvez eu nunca consiga retribuir essa ajuda, mas deixo registrada minha gratidão: Ao Alejandro M. Katzin, pela orientação, pela oportunidade do contato com o mundo da pesquisa, por sua paciência e seu espírito positivo e incentivador. À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelos auxílios financeiros. Ao Fábio D'Alexandri e à Renata Tonhosolo que ensinaram muito e me ajudaram no desenvolvimento dos experimentos. E também pelos momentos de descontração, divertidos e filosóficos. À Fabiana M. Jordão que ajudou participando das discussões, me dando dicas e compartilhando conhecimentos, os bons e maus momentos. À Sara Machado e à Nayara B. F. Carvalho, com as quais não pude conviver muito, mas espero manter o que foi conquistado. À Emília A. Kimura, pelas correções e contribuição nas discussões, por suas colocações racionais que me ajudaram a crescer; e à Valnice Peres, pelo auxílio nos experimentos, por me ensinar a trabalhar na cultura, sempre com seu jeito amável. Aos técnicos: Márcio M. Yamamoto, Wolfgang Fisher e Manoel Peres, que me deram muitas dicas e me ajudaram em momentos de dificuldades operacionais. Aos membros da banca da qualificação: Profa. Silvia R. B. Uliana, Prof. Arthur Gruber e Profa. Débora Y. A. C. dos Santos. Ao Fernando A. L. Franco e Letusa Albtrech, que me auxiliaram no cultivo bacteriano para extração de ubiquinona. Ao Prof. Fabio C. Gozo e sua equipe, pelas análises no Q-TOF. À Profa. Adriana Mercadante e sua aluna Veridiana V. de Rosso, pelas cromatografias em coluna C30. Aos amigos e colegas do departamento, pelas dicas sobre o mestrado, sobretudo pelos momentos de descontração. Destaco entre eles o Danilo M. Ciccone, pelas ajudas, socorros, e pelas conversas. Às secretárias Wilma G. de Souza e Ângela C. de Jesus, por me ajudarem na resolução de dúvidas e problemas burocráticos. Aos amigos de fora do departamento, pela amizade e alegria proporcionadas. À amiga Paula C. G. Onofre, pelas discussões sobre o trabalho, pelo apoio moral, pelos momentos de descontração, e pela grande amizade. Ao Roberto B. Cordeiro, pelo incentivo na decisão de fazer o mestrado, pelo apoio no seu desenrolar, mas principalmente pelo carinho, e compreensão. Aos meus pais, pelo amor e apoio que nunca faltaram. À Deus, pela força e paciência nos momentos necessários, e pelas oportunidades nos momentos mais adequados. RESUMO Matsumura MY. Investigação bioquímica da ocorrência da biossíntese de vitamina K e retinóides nos estágios intraeritrocitários do Plasmodium falciparum [Dissertação].