Estudo químico, caracterização e otimização da síntese de acil-homosserina lactonas presentes em Saccharum X officinarum, e seus possíveis efeitos na produtividade da planta

Abstract

Este estudo se concentra no estudo de acil-homosserina lactonas presentes nas folhas e colmos da espécie S. X officinarum e seus possíveis efeitos nos tecidos da planta. As acil-homosserina lactonas (AHLs) são substâncias mensageiras responsáveis pela comunição química entre as bactérias Gram negativas através de um mecanismo chamado de Quorum sensing. Tendo em vista a busca por alternativas capazes de aumentar a produtividade da cana-de-açúcar, uma importante cultura agrícola, este trabalho teve como objetivos isolar e identificar semioquímicos da classe das acilhomosserina lactonas presentes nas folhas e colmos de cana-de-açúcar, otimizar a síntese de acil-homosserina não substituídas e substituídas, avaliar os possíveis efeitos de ganho de produtividade ou ciclo de crescimento na administração das substâncias sintéticas em cultivos de cana-de-açúcar (cultivares SP80-3280 e RB96-6928) e avaliar a toxicidade das substâncias testadas através de microscopia eletrônica de varredura. Este estudo propiciou a identificação do semioquímico (±)-N-(3-oxo-octanoil)-homosserina lactona através de análises em CG-EM nas folhas e colmos da espécie S. X officinarum relatado pela primeira vez nesta espécie. A partir desse resultado, dez derivados foram sintetizados através de otimização de metodologia presente na literatura, a saber (R)-N-(3-oxo-octanoil)-homosserina lactona e seu enantiômero (S), (R)-N-(3-oxo-decanoil)-homosserina lactona e seu enatiômero (S), (R)-N-(3-oxododecanoil)-homosserina lactona e (R)-N-(3-oxo-tetradecanoil)-homosserina lactona, (R)-N-(hexanoil)-homosserina lactona, (R)-N-(octanoil)-homosserina lactona, (R)-N-(decanoil)-homosserina lactona e (R)-N-(dodecanoil)-homosserina lactona. As estruturas dos produtos foram confirmadas através da análise dos dados espectrais de RMN e CG-EM dos produtos. Os ensaios de avaliação de estímulo de crescimento em cana-de-açúcar realizados com as substâncias sintéticas demonstraram significativos aumentos de crescimento de radículas em colmos tratados com as substâncias sintéticas. As análises de MEV das radículas tratadas com as acil-homosserina lactonas demonstraram que as concentrações não tóxicas são de 0,1 e 0,5 mg/L. Este trabalho constituiu-se de dois tópicos relacionados às substâncias provenientes do metabolismo secundário de Saccharum X officinarum. Visando a ampliação dos estudos químicos e farmacológicos para está espécie, o presente trabalho teve por objetivo isolar e identificar os principais metabólitos secundários presentes nas folhas e colmos de S. X officinarum, bem como avaliar a atividade antiproliferativa para extratos, frações e substâncias puras provenientes desta espécie. Este estudo conduziu ao isolamento de onze substâncias: o flavonoide tricin, os ácidos fenólicos trans-p-hidroxicinâmico, phidroxibenzóico, vanilínico e ferúlico, os esteróides estigmasterol, sitosterol, campesterol e daucosterol, o ?-tocoferol e o tetraterpeno ?-caroteno. A avaliação da atividade antiproliferativa mostrou que o extrato bruto acetato de etila e fração acetato de etila foram pouco seletivos emoderadamente ativos frente às linhagens de células cancerígenas testadas

This work focused on the study of acyl-homoserine lactones (AHL) in the leaves and stems of the species S. X officinarum and its possible effects on plant tissues. The AHLs are chemical messenger substances responsible for communication between the Gramnegative bacteria through a mechanism called quorum-sensing. In order to search for alternatives that increase the productivity of sugarcane, an important crop, this study aimed to isolate and identify semiochemicals of the class of AHL in the leaves and stems of sugarcane, optimize the synthesis of unsubstituted and substituted. Finally, the possible productivity gain effects or growth cycle changes in the administration of synthetic substances in sugarcane crops (SP80-3280 and RB96-6928 varieties) was evaluated, as well as the toxicity of substances tested. Scanning electron microscopy analyses of the roots were also performed. This study led to the identification of the semiochemical (±)-N-(3-oxo-octanoyl)-homoserine lactone via GC-MS analyses. This is the first report of the presence of this class of substances in this species and the first isolation procedure carried out. From this result ten derivatives were synthesized, namely (R)-N-(3-oxo-octanoyl)-homoserine lactone and its enantiomer (S), (R)-N-(3-oxo-decanoyl)-homoserine lactone and its enantiomer (S), (R)-N-(3-oxo-dodecanoyl)-homoserine lactone and (R)-N-(3-oxo-tetradecanoyl) -homosserina lactone, (R)-N-(hexanoyl)-homoserine lactone, (R)-N-(octanoyl)-homoserine lactone, (R)-N-(decanoyl) homoserina lactone and (R)-N-(dodecanoyl) -homosserina lactone. The structures of the products were confirmed by analysis of the spectral data of NMR and GC-MS. Growth stimulation evaluation were performed with sugarcane and synthetic substances, showing significant growth changes of rootlets and stalks. The SEM analysis of rootlets treated with the AHLs shown that these substances are non-toxic at low concentrations (0.1 and 0.5 mg / L). This study also aimed to isolate and identify the main secondary metabolites present in the leaves and stems of S. X officinarum, and to evaluate the antiproliferative activity to extracts, fractions and pure substances from this species against human cancer cell lines. This study led to the isolation of eleven substances: the flavonoid tricin, p- phenolic acids: p-hydroxycinnamic, p-hydroxybenzoic, ferulic and vanilínic, the steroids stigmasterol, sitosterol, campesterol and daucosterol and the tetraterpenes ?-tocopherol and ?-carotene. The evaluation of antiproliferative activity showed that the crude extract and ethyl acetate fraction were active against some tested cancer cell lines