Resumo Apresentamos um levantamento comentado de projetos financiados pelo programa BIOTA-Micro-organismos. Estes projetos geraram uma variada gama de resultados, incluindo a identificação de novos micro-organismos produtores de compostos antibacterianos, a caracterização de novas enzimas microbianas para usos industriais, classificação taxonômica de novos micro-organismos presentes em diversos ambientes, investigação de ecossistemas microbianos em solos e mangues e sua influência sobre plantas ameaçadas, e o sequenciamento de vários novos genomas microbianos derivados de metagenomas. Os resultados descritos demonstram o papel-chave de micro-organismos em ecossistemas importantes para atividades humanas, assim como o potencial que vários desses micro-organismos tem de contribuir para aplicações biotecnológicas cruciais para a sobrevivência humana no século 21.

Abstract We present a survey of projects that have been funded by FAPESP under the BIOTA-Microorganisms program. These projects generated a wide variety of results, including the identification of novel antibacterial-producing microorganisms, the characterization of novel microbial enzymes for industrial applications, taxonomic classification of novel microorganisms in several environments, investigation of the soil and mangrove microbial ecosystems and its influence on endangered plant species, and the sequencing of novel metagenome-assembled genomes. The results surveyed demonstrate the importance of microorganisms in environments that play important roles in human activities as well as the potential that many of these microorganisms have in contributing to biotechnological applications crucial for human survival in the 21st century.

Leishmaniose e doença de Chagas, causadas pelos parasitas kinetoplastideos Leishmania spp e Trypanosoma cruzi, respectivamente, estão entre as doenças parasitárias mais importantes, afetando milhões de pessoas e consideradas dentro do grupo mais relevante de doenças tropicais negligenciadas. A principal alternativa para controlar essas parasitoses é a quimioterapia. No entanto, os atuais tratamentos quimioterápicos estão longe de serem satisfatórios. Esta revisão delineia o entendimento atual de diferentes fármacos contra leishmaniose e doença de Chagas e seus mecanismos de ação. As abordagens recentes na área de terapias anti-Leishmania e tripanocida também são enumerados, assim como a busca por novas drogas.

Leishmaniasis and Chagas disease, caused by the kinetoplastid parasites Leishmania spp and Trypanosoma cruzi, respectively, are among the most important parasitic diseases, affecting millions of people and considered to be within the most relevant group of neglected tropical diseases. Chemotherapy is the main alternative to control such parasites, nevertheless, current treatments are far from satisfactory. This review outlines the current understanding on different drugs against leishmaniasis and Chagas disease and their mechanism of action. Recent approaches in the area of anti-leishmanial and trypanocidal therapies are also enumerated, as well as the search for new drugs.

Nesse trabalho foi avaliada a atividade inibitória sobre a enzima glicossomal gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase de T. cruzi (gGAPDH) de extratos vegetais oriundos de plantas das famílias Meliaceae e Rutaceae, na concentração de 100 μg/mL. Foram testados 46 extratos, dos quais 15 apresentaram atividade inibitória significativa (% AI > 50). A maioria dos extratos de plantas da família Meliaceae (Cedrela fissilis, Cipadessa fruticosa e Trichilia ramalhoi) apresentou grande potencial em inibir a atividade enzimática. O fracionamento do extrato hexânico dos galhos de C. fruticosa permitiu o isolamento de três flavonóides: flavona, 7-metoxiflavona e 3',4',5',5,7-pentametoxiflavona. Os dois últimos foram ativos na inibição da atividade de gGAPDH. Desta forma, as três espécies de Meliaceae testadas podem ser consideradas promissoras na busca de compostos protótipos para o controle da doença de Chagas.

The inhibitory activity of crude extracts of Meliaceae and Rutaceae plants on glycosomal glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (gGAPDH) enzyme from Trypanosoma cruzi was evaluated at 100 μg/mL. Forty-six extracts were tested and fifteen of them showed significant inhibitory activity (IA % > 50). The majority of the assayed extracts of Meliaceae plants (Cedrela fissilis, Cipadessa fruticosa and Trichilia ramalhoi) showed high ability to inhibit the enzymatic activity. The fractionation of the hexane extract from branches of C. fruticosa led to the isolation of three flavonoids: flavone, 7-methoxyflavone and 3',4',5',5,7-pentamethoxyflavone. The two last compounds showed high ability to inhibit the gGAPDH activity. Therefore, the assayed Meliaceae species could be considered as a promising source of lead compounds against Chagas' disease.

Neglected diseases are a major global cause of illness, long-term disability and death. Chagas' disease is a parasitic infection widely distributed throughout Latin America, with devastating consequences in terms of human morbidity and mortality. The existing drug therapy suffers from a combination of drawbacks including poor efficacy, resistance and serious side effects. In 2009, we celebrate the 100th anniversary of the discovery of Chagas' disease, facing the challenges of developing new, safe and effective drugs for the treatment of this disease. This brief review attempts to highlight the state of the art, limitations and perspectives of Chagas' disease drug development.

Extracts obtained from 57 marine-derived fungal strains were analyzed by HPLC-PDA, TLC and ¹H NMR. The analyses showed that the growth conditions affected the chemical profile of crude extracts. Furthermore, the majority of fungal strains which produced either bioactive of chemically distinctive crude extracts have been isolated from sediments or marine algae. The chemical investigation of the antimycobacterial and cytotoxic crude extract obtained from two strains of the fungus Beauveria felina have yielded cyclodepsipeptides related to destruxins. The present approach constitutes a valuable tool for the selection of fungal strains that produce chemically interesting or biologically active secondary metabolites.

The investigation of extracts from six species of marine invertebrates yielded one new and several known natural products. Isoptilocaulin from the sponge Monanchora aff. arbuscula displayed antimicrobial activity at 1.3 mg/mL against an oxacillin-resistant strain of Staphylococcus aureus. Five inactive known dibromotyrosine derivatives, 2 6, were isolated from a new species of marine sponge, Aplysina sp. The sponges Petromica ciocalyptoides and Topsentia ophiraphidites yielded the known halistanol sulfate A (7) as an inhibitor of the antileishmanial target adenosine phosphoribosyl transferase. The ascidian Didemnum ligulum yielded asterubin (10) and the new N,N-dimethyl-O-methylethanolamine (11). The octocoral Carijoa riisei yielded the known 18-acetoxypregna-1,4,20-trien-3-one (12), which displayed cytotoxic activity against the cancer cell lines SF295, MDA-MB435, HCT8 and HL60.

No presente estudo apresentamos resultados da triagem biológica realizada com 349 extratos obtidos de esponjas marinhas, ascídias, briozoários e octocorais do Brasil, em testes contra 16 linhagens de bactérias comuns e resistentes à antibióticos, uma levedura (Candida albicans), Mycobacterium tuberculosis H37Rv, três linhagens de células tumorais MCF-7 (mama), B16 (melanoma murínico) e HCT8 (cólon), e de inibição da enzima adenina fosforribosil transferase de Leishmania tarentolae (L-APRT). Menos de 15% dos extratos de esponja marinhas apresentaram atividade antibacteriana, contra linhagens resistentes ou não a antibióticos. Quase 40% dos extratos de esponjas marinhas apresentaram atividade antimicobacteriana contra Mycobacterium tuberculosis H37Rv. Foi observada citotoxicidade para 18% dos extratos de esponjas marinhas. Finalmente, menos de 3% dos extratos de esponjas apresentaram atividade inibitória da enzima L-APRT. Menos de 10% dos extratos de ascídias apresentaram atividade antibacteriana. Mais de 25% dos extratos de ascídias apresentaram atividade contra M. tuberculosis e as três linhagens de células tumorais. Somente dois extratos obtidos da ascídia Polysyncraton sp. coletada em duas diferentes épocas (1995 e 1997) apresentaram atividade contra L-APRT. Menos de 2% dos extratos de briozoários e octocorais apresentaram atividade antibacteriana, mas uma alta percentagem de extratos destes animais apresentaram atividades citotóxica (11% e 30%, respectivamente) e antimicobacteriana (60%). O extrato de somente uma espécie de briozoário, Bugula sp., apresentou atividade inibitória da enzima L-APRT. A análise taxonômica de algumas espécies de invertebrados que forneceram alguns dos extratos mais ativos, indicou a ocorrência de atividade biológica em espécies pertencentes a grupos taxonômicos que já foram anteriormente investigados do ponto de vista químico. Estes incluem esponjas marinhas pertencentes aos gêneros Aaptos, Aplysina, Callyspongia, Haliclona, Niphates, Cliona, Darwinella, Dysidea, Ircinia, Monanchora e Mycale, ascídias dos gêneros Didemnum, Aplidium, Botrylloides, Clavelina, Polysyncraton e Symplegma, o briozoário Bugula sp. e octocorais dos gêneros Carijoa e Lophogorgia. A subseqüente investigação química de alguns dos extratos ativos levou ao isolamento de vários metabólitos secundários biologicamente ativos. Os resultados obtidos estão de acordo com resultados obtidos em programas de triagem de atividade biológica de extratos brutos de invertebrados marinhos anteriormente reportados, que apresentaram altas percentagens de extratos bioativos oriundos de Porifera, Ascidiacea, Cnidária e Bryozoa.

Herein we present the results of a screening with 349 crude extracts of Brazilian marine sponges, ascidians, bryozoans and octocorals, against 16 strains of susceptible and antibiotic-resistant bacteria, one yeast (Candida albicans), Mycobacterium tuberculosis H37Rv, three cancer cell lines MCF-7 (breast), B16 (murine melanoma ) and HCT8 (colon), and Leishmania tarentolae adenine phosphoribosyl transferase (L-APRT) enzyme. Less than 15% of marine sponge crude extracts displayed antibacterial activity, both against susceptible and antibiotic-resistant bacteria. Up to 40% of marine sponge crude extracts displayed antimycobacterial activity against M. tuberculosis H37Rv. Cytotoxicity was observed for 18% of marine sponge crude extracts. Finally, less than 3% of sponge extracts inhibited L-APRT. Less than 10% of ascidian crude extracts displayed antibacterial activity. More than 25% of ascidian crude extracts were active against M. tuberculosis and the three cancer cell lines. Only two crude extracts from the ascidian Polysyncraton sp. collected in different seasons (1995 and 1997) displayed activity against L-APRT. Less than 2% of bryozoan and octocoral crude extracts presented antibacterial activity, but a high percentage of crude extracts from bryozoan and octororal displayed cytotoxic (11% and 30%, respectively) and antimycobacterial (60%) activities. The extract of only one species of bryozoan, Bugula sp., presented inhibitory activity against L-APRT. Overall, the crude extracts of marine invertebrates herein investigated presented a high level of cytotoxic and antimycobacterial activities, a lower level of antibacterial activity and only a small number of crude extracts inhibited L-APRT. Taxonomic analysis of some of the more potently active crude extracts showed the occurrence of biological activity in taxa that have been previously chemically investigated. These include marine sponges belonging to genera Aaptos, Aplysina, Callyspongia, Haliclona, Niphates, Cliona, Darwinella, Dysidea, Ircinia, Monanchora and Mycale, ascidians of the genera Didemnum, Aplidium, Botrylloides, Clavelina, Polysyncraton and Symplegma, the bryozoan Bugula sp. and octocorals of the genera Carijoa and Lophogorgia. The subsequent chemical investigation of some of the active extracts led to the isolation of several new biologically active secondary metabolites. Our results are in agreement with previous screening programs carried out abroad, that showed a high percentage of bioactive extracts from Porifera, Ascidiacea, Cnidaria and Bryozoa.

A via de síntese de purino nucleotídeos é considerada uma via de central importância para todas as células. Na maioria dos organismos, os purino nucleotídeos são sintetizados ''de novo'' a partir de precursores não-nucleotídicos como amino ácidos, amônia e dióxido de carbono. O conhecimento das enzimas envolvidas na via de síntese de purinas da cana-de-açúcar vai abrir a possibilidade do uso dessas enzimas como alvos no desenho racional de inibidores no combate a agentes fitopatogênicos, como esta sendo feita com diversos parasitos e células cancerosas. A seguinte estratégia esta sendo utilizada na identificação de genes de cana-de-açúcar para cada membro da via de síntese de purinas: Seqüências representativas dos genes que compões a via foram escolhidas do banco de dados NCBI. Essas seqüências de peptídeos estão sendo utilizadas em buscas ao banco de dados gerado pelo SUCEST pelo programa BLAST (implementação tBLASTn). Alinhamentos com os clusters de cana-de-açúcar são posteriormente analisados para sua significância estatística pela implementação PRSS3 do algoritmo conhecido como Monte Carlo shuffling. Para calibrar a análise dos resultados de PRSS3, foram empregadas seqüências conhecidas de diferentes taxas ao longo da arvore filogenética. Essas seqüências são comparadas duas a duas e com o cluster da cana-de-açúcar. A tabela de valores-p resultante indica o grau estatístico de similaridade e divergência entre as seqüências já descritas e entre essas e os clusters de cana-de-açúcar. Os resultados obtidos dessas análises estão descritos neste artigo.

Nucleotide synthesis is of central importance to all cells. In most organisms, the purine nucleotides are synthesized de novo from non-nucleotide precursors such as amino acids, ammonia and carbon dioxide. An understanding of the enzymes involved in sugarcane purine synthesis opens the possibility of using these enzymes as targets for chemicals which may be effective in combating phytopathogen. Such an approach has already been applied to several parasites and types of cancer. The strategy described in this paper was applied to identify sugarcane clusters for each step of the de novo purine synthesis pathway. Representative sequences of this pathway were chosen from the National Center for Biotechnology Information (NCBI) database and used to search the translated sugarcane expressed sequence tag (SUCEST) database using the available basic local alignment search tool (BLAST) facility. Retrieved clusters were further tested for the statistical significance of the alignment by an implementation (PRSS3) of the Monte Carlo shuffling algorithm calibrated using known protein sequences of divergent taxa along the phylogenetic tree. The sequences were compared to each other and to the sugarcane clusters selected using BLAST analysis, with the resulting table of p-values indicating the degree of divergence of each enzyme within different taxa and in relation to the sugarcane clusters. The results obtained by this strategy allowed us to identify the sugarcane proteins participating in the purine synthesis pathway.