Pesquisadores de Ribeirão Preto e de São Carlos desenvolveram formas modificadas de substâncias alcaloides produzidas pela planta amazônica unha-de-gato (Uncaria guianensis). Em sua versão natural, esses compostos ficaram conhecidos pela capacidade de combater tumores e inflamações, além de agir na modulação do sistema imune. O objetivo do grupo é obter uma estrutura química com ação terapêutica potencializada.
O trabalho teve apoio da FAPESP e foi publicado na Scientific Reports por grupos da Universidade de Ribeirão Preto (Unaerp) e da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).
Os alcaloides são compostos orgânicos produzidos por plantas ou microrganismos e usados há muito tempo na medicina. Um exemplo é a morfina, extraída da flor da papoula (Papaver somniferum).
Estudos recentes mostram que pequenas modificações na estrutura química de determinados alcaloides potencializam o efeito terapêutico desses compostos. A fluorvimblastina, por exemplo, é o resultado da adição de flúor à estrutura química da vimblastina, um alcaloide natural produzido pela vinca (Catharanthus roseus). Pesquisadores dos Estados Unidos mostraram que a atividade antitumoral da fluorvimblastina é 30 vezes maior do que a do composto natural.
“Quando comparamos a estrutura da vimblastina e a dos alcaloides da U. guianensis, vimos que eles têm vias biossintéticas muito semelhantes. Uma das modificações que fizemos, então, foi similar: substituímos um hidrogênio do anel aromático [pequena parte da estrutura da molécula] por um átomo de flúor”, explicou Adriana Aparecida Lopes, professora da Unidade de Biotecnologia da Unaerp e primeira autora do artigo.
O resultado foi um novo alcaloide, nomeado 6-fluoro-isomitrafilina, que tem três hidrogênios aromáticos e um flúor (em vez de quatro hidrogênios aromáticos do alcaloide natural). Outro análogo produzido teve a introdução de um grupo metila no lugar de um hidrogênio aromático e recebeu o nome 7-metil-isomitrafilina.
A pesquisa teve auxílio da FAPESP nas modalidades Apoio a Jovens Pesquisadores e São Paulo Researchers in International Collaboration (SPRINT).
A continuação do projeto acaba de ser selecionada em uma chamada conjunta da FAPESP, do Conselho Nacional das Fundações Estaduais de Amparo à Pesquisa (Confap), do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e do European Research Council, e será realizada em colaboração com Sarah O’Connor, diretora do Instituto Max Planck de Ecologia Química, na Alemanha.
Plantas de laboratório
As modificações nos alcaloides foram feitas usando o próprio metabolismo da unha-de-gato. Plantas jovens (plântulas), de até 15 centímetros de altura, foram cultivadas no laboratório, em recipientes com água e nutrientes. Nesse meio líquido, foram adicionados os chamados precursores, que são intermediários-chave para a síntese de alcaloides naturais com pequenas modificações na sua estrutura.
“Esse protocolo se chama biossíntese dirigida pelo precursor. Quem está fazendo a síntese é a própria planta. Eu dou um intermediário-chave análogo [precursor] para ela, que é captado e inserido em sua rota metabólica, formando um novo alcaloide. É uma abordagem de ‘química verde’, totalmente livre de solventes, reagentes e que faz uso de um sistema in vitro de plântulas”, explicou a pesquisadora.
As plantas foram cultivadas por 30 dias e seu extrato submetido a diferentes tipos de análise por cromatografia líquida associada à espectrometria de massa, a fim de identificar as substâncias presentes. A partir dessa caracterização, o material foi submetido a processos químicos para isolar os compostos análogos presentes no extrato.
Os dois novos alcaloides produzidos, modificados com flúor e metila, foram submetidos ainda a ressonância magnética nuclear, para confirmação de suas estruturas químicas.
Esse procedimento permitiu a obtenção de aproximadamente um a dois miligramas do novo alcaloide fluorado, que deve ser o foco dos próximos estudos do grupo. O objetivo é aumentar essa produção e, para isso, será preciso silenciar na planta a produção dos alcaloides naturais. A ideia é que a unha-de-gato produza, no laboratório, apenas a versão fluorada.
“Para isso, uma enzima presente no metabolismo da unha-de-gato chamada TDC, que transforma o aminoácido triptofano em triptamina, deve ser silenciada. Dessa forma, a planta vai deixar de ter triptamina natural e produzirá apenas a versão modificada”, explicou Lopes.
A ideia é aplicar a biossíntese dirigida pelo precursor em U. guianensis e obter novos compostos com potenciais efeitos terapêuticos, mais eficazes do que aqueles produzidos naturalmente pela planta.
O artigo Unnatural spirocyclic oxindole alkaloids biosynthesis in Uncaria guianensis (doi: 10.1038/s41598), de Adriana A. Lopes, Bianca Chioca, Bruno Musquiari, Eduardo J. Crevelin, Suzelei de C. França, Maria Fatima das G. Fernandes da Silva e Ana Maria S. Pereira, pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41598-019-47706-3.
