Explorando produtos naturais microbianos nas fronteiras da Química e da Biologia

Abstract

Recebido em 26/8/13; aceito em 20/9/13; publicado na web em 16/10/13 EXPLORING MICROBIAL NATURAL PRODUCTS IN THE FRONTIERS OF CHEMISTRY AND BIOLOGY. The chemistry of natural products has been remarkably growing in the past few decades in Brazil. Aspects related to the isolation and identification of new natural products, as well as their biological activities, have been achieved in different laboratories working on this subject in the country. More recently, the introduction of new molecular biology tools has strongly influenced the research on natural products, mainly those produced by microorganisms, creating new possibilities to assess the chemical diversity of secondary metabolites. This paper describes some ideas on how the research on natural products can have a considerable input from molecular biology in the generation of chemical diversity. We also explore the role of microbial natural products in mediating interspecific interactions and their relevance to ecological studies. Examples of the generation of chemical diversity are highlighted by using genome mining, mutasynthesis, combinatorial biosynthesis, metagenomics, and synthetic biology, while some aspects of microbial ecology are also discussed. The idea to bring up this topic is linked to the remarkable development of molecular biology techniques to generate useful chemicals from different organisms. Here, we focus mainly on microorganisms, even though similar approaches have also been applied to the study of plants and other organisms. Investigations in the frontier of chemistry and biology require interactions between different areas, characterizing the interdisciplinarity of this research field. The necessity of a real integration of chemistry and biology is pivotal to finding correct answers to a number of biological phenomena. The use of molecular biology tools to generate chemical diversity and control biosynthetic pathways is largely explored in the production of important biologically active compounds. Finally, we briefly comment on the Brazilian organization of research in this area, the necessity of new strategies for the graduation programs, and the establishment of networks as a way of organization to overcome some of the problems faced in the area of natural products.Keywords: natural products; molecular biology; chemical ecology; genome mining. INTRODUÇÃONo final do ano de 2012, 1 a SBQ, no seu trabalho de estimular a reflexão de grandes temas de interesse pela comunidade, e tendo como foco o Fórum Mundial da Ciência que ocorrerá na cidade do Rio de Janeiro em novembro de 2013, lançou um documento para nortear a discussão dos vários tópicos que a sociedade julga interessantes para o referido fórum. Entre eles estão: educação (todos os níveis); vida (incluindo fármacos e medicamentos); matérias-primas e materiais, "novos e velhos" (incluindo nanociência e nanomateriais); biodiversidade (incluindo recursos naturais não minerais); energia, água, alimentos e ambiente, inovação e a indústria química. Neste aspecto a Química de Produtos Na...

Antifungal Polyketides and Other Compounds from Amazonian Endophytic Talaromyces Fungi

“…2 Among distinct types of fungi present in this environment, endophytes are receiving attention due to their ability to produce biologically active natural products. 3,4 Endophytic strains of Talaromyces are still poorly studied, with few works reporting mainly secondary metabolites from the alkaloid, 5 terpene, 6 and polyketide classes. 7 Some of the described compounds possess remarkable pharmacological activities.…”

Avanços Recentes Em Biossíntese Combinatória De Policetídeos: Perspectivas E Desafios

“…Porém, a informação codificada no genoma sequenciado apresentou mais de 20 clusters que direcionavam para os mais diversos tipos de entidades relacionadas ao metabolismo secundário. 28,29 Essa informação apresentada pelo genoma de S. coelicolor revelou um potencial para a presença de genes biossintéticos que estavam codificados no genoma, porém não eram completamente acessados sob as condições de cultivo, ou se apresentavam silenciados. 29 A evolução dos métodos de sequenciamento completo de genomas resultou na descoberta exponencial de clusters de genes crípticos ou órfãos, ou seja, grupos de genes que não possuem entidade identificada ou associada.…”

“…Esse novo plasmídeo carreador do cluster desejado pode ser transferido para organismo heterólogo para avaliar a produção, além de possibilitar manipulações, como deleções, inserções e substituições genéticas. Essa metodologia possibilitou a clonagem direta do cluster responsável pela biossíntese dos policetídeos luminamicina A (27) e do peptídeo não ribossomal luminamida (28), produzidos por Photorhabdus luminescens (Figura 14). 72 Embora o LLHR permita eficientemente a clonagem direta de um cluster biossintético a partir do DNA genômico, a eficácia dessa metodologia é limitada pelo tamanho do fragmento a ser clonado, sendo necessário, eventualmente, a divisão do cluster em fragmentos ou realizar a ligação em várias etapas.…”

Eixos Mobilizadores Em Química: Um Breve Olhar Quinze Anos Depois

“…51 Quando em 2013 o número especial (NE) de Química Nova, Química Sem Fronteiras foi publicado o editorial 52 54 -Oceanografia e Química: unindo conhecimentos em prol dos oceanos e da sociedade; 55 -A química na agricultura: perspectivas para o desenvolvimento de tecnologias; 56 -Carboidratos como fonte de compostos para a indústria de química fina; 57 -Impactos da nanotecnologia na saúde: produção de medicamentos; 58 -Panorama de propriedade intelectual, transferência de tecnologia e inovação da química brasileira e a comparação com os países do BRIC; 59 -Nanoestruturas de carbono (nanotubos, grafeno): quo vadis? ; 60 -Química sem fronteiras: o desafio da energia; 61 ; -Doenças tropicais negligenciadas: uma nova era de desafios e oportunidades; 62 -Desafios da indústria farmacêutica brasileira; 63 -Imagem pública e divulgação da química: desafios e oportunidades; 64 -A pesquisa em ensino de química como área estratégica para o desenvolvimento da química; 65 Explorando produtos naturais microbianos nas fronteiras da química e da biologia; 66 ; -Fatos e tendências da biocatálise; 67 -Catálise assimétrica no Brasil: desenvolvimento e potencialidades para o avanço da indústria química brasileira; 68 -Inovação para a sustentabilidade; 69 e -Metabolômica, uma abordagem otimizada para exploração da biodiversidade brasileira: estado da arte, perspectivas e desafios. 70 Ainda em 2013, um grupo de trabalho formado pelo Presidente da SBQ, Vitor Ferreira e pelos ex-presidentes Ângelo da Cunha Pinto, César Zucco e Jailson B. de Andrade, foi encarregado de elaborar as bases para o projeto de Mestrado Profissional em Química, PROFQUIM 71 que atendesse às eventuais necessidades do país nesse campo de formação superior.…”