Resumo sobre Artigo

A Faça um resumo de próprio punho abordando cada um dos tópicos do artigo desde a Introdução até as Conclusões B A história da QPN brasileira dos próximos 25 anos certamente terá outros narradores Considerando este fragmento do artigo e que 22 anos se passaram desde a sua publicação pesquise e cite 3 grupos de pesquisa que atuam em Universidades brasileiras na área de Química de Produtos Naturais Esta pesquisa deve incluir I o nome da universidade a qual este grupo de pesquisa está vinculado II a linha de pesquisa dentro da área de QPN III o nome dos integrantes professores do grupo de pesquisa IV anexar 2 artigos científicos deste grupo de pesquisa preferencialmente os 2 mais recentes Quim Nova Vol 25 Supl 1 4561 2002 PRODUTOS NATURAIS ATUALIDADE DESAFIOS E PERSPECTIVAS Angelo C Pinto Instituto de Química Universidade Federal do Rio de Janeiro CT Bloco A Cidade Universitária Ilha do Fundão 21949900 Rio de Janeiro RJ Dulce Helena Siqueira Silva e Vanderlan da Silva Bolzani Instituto de Química Universidade Estadual Paulista CP 355 14801970 Araraquara SP Norberto Peporine Lopes Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo Av do Café sn 14040903 Ribeirão Preto SP Rosângela de Almeida Epifanio Instituto de Química Universidade Federal Fluminense Outeiro de São João Batista sn 24210150 Niterói RJ CURRENT STATUS CHALLENGES AND TRENDS ON NATURAL PRODUCTS IN BRAZIL This article offers an overview on the historical facts and the recent state of art of Chemistry of Natural Products which in the course of 25 years of SBQ have led to the present development of this area in Brazil In addition this article deals with the last trends on Natural Products in Brazil and also in developed countries Keywords Chemistry of Natural Products 25 years of SBQ historical facts and trends INTRODUÇÃO O Brasil com a grandeza de seu litoral de sua flora e sendo o detentor da maior floresta equatorial e tropical úmida do planeta não pode abdicar de sua vocação para os produtos naturais A Química de Produtos Naturais QPN é dentro da Química brasileira a área mais antiga e a que talvez ainda hoje congregue o maior número de pesquisadores Para facilitar a compreensão do texto e melhor situálo no contexto da QPN brasileira julgouse apropriado descrever alguns marcos históricos na evolução dessa área sem a pretensão de hierarquizar estes marcos mesmo porque a simples escolha e definição de limites depende do autor da escolha e por isso é sempre um ato pessoal e muitas vezes até arbitrário Os primeiros médicos portugueses que vieram para o Brasil diante da escassez na colônia de remédios empregados na Europa muito cedo foram obrigados a perceber a importância dos remédios indígenas Os viajantes sempre se abasteciam destes remédios antes de excursionarem por regiões pouco conhecidas Os primeiros cronistas da história brasileira para citar apenas dois foram Pero de Magalhães Gândavo que escreveu História da Província de Santa Cruz a que vulgarmente chamamos Brasil em 1576 e Gabriel Soares de Souza o autor de Tratado Descritivo do Brasil de 1587 Este último denominava os produtos medicinais utilizados pelos índios de as árvores e ervas da virtude¹ Além dos remédios naturais usados na terapêutica médica não se pode deixar de mencionar o corante extraído da árvore do paubrasil o principal produto de exportação da colônia durante mais de dois séculos e um dos motivos para a colonização do Brasil pelos portugueses² Quando Portugal começou a perder suas fontes de especiarias na Índia e na Ásia que foram passando para as mãos de ingleses e holandeses iniciouse no Brasil a corrida às especiarias do sertão canela baunilha cravo anil raízes aromáticas urucum puxurí salsa sementes oleaginosas madeiras etc Em 1793 só de anil foram exportadas 1400 arrobas para Portugal³ email bolzaniviqunespbr A vinda da Corte Real para o Brasil em 1808 e o decreto de D João VI que abriu os portos brasileiros às nações amigas pode ser considerado como um dos primeiros marcos históricos oficiais na ciência brasileira porque foi a partir deste decreto que começaram a chegar ao País as primeiras expedições científicas cujo principal objetivo era dar conhecimento aos europeus da exuberância de nossa fauna e de nossa flora A maioria dos naturalistas destas expedições vieram com a incumbência de coletar espécimes de animais e de plantas para os museus europeus Não se pode entretanto deixar de mencionar que a Europa já tinha conhecimento há muito tempo de plantas medicinais brasileiras através da obra História Naturalis Brasiliae Três homens foram responsáveis pelo conteúdo do livro Georg Marcgrave originário da Alemanha mas tendo estudado em Leiden Johannes de Laet que editou a contribuição de Marcgrave e acrescentou comentários próprios e o médico de Maurício de Nassau Willem Piso A contribuição de Piso consiste de quatro extensas discussões A primeira sobre o ar a água e a topografia do Brasil A segunda sobre doenças endêmicas locais A terceira sobre venenos e seus antídotos E a quarta sobre plantas medicinais Este livro representa a primeira história natural completa da América do Sul⁴ Na comitiva que acompanhou a Princesa Leopoldina da Áustria noiva de D Pedro veio o médico português Bernardino António Gomes que no Laboratório Chimico da Casa da Moeda em Lisboa isolou a cinchonina das cascas da quina antes de Pelletier e Caventou terem isolado a quinina das cascas da mesma planta Formado em Medicina pela Universidade de Coimbra em 1793 Bernardino António Gomes 17681823 prestou serviço vários anos no Brasil na Armada Portuguesa No Brasil fez valiosas observações botânicomédicas sobre plantas locais que lhe conferiram grande notoriedade A cinchonina foi o primeiro alcalóide natural sob a forma de base pura na história da Química⁵ Na mesma expedição científica vieram o médico e botânico Carl Friederich von Martius e o zoólogo Johann Baptist Spix dois dos iniciadores do estudo sistemático da flora e da fauna brasileiras Martius teve implicação direta com o início da fitoquímica brasileira Esta afirmação é feita porque foi por sugestão de von Martius que o jovem farmacêutico alemão Theodoro Peckolt em 1847 veio para o Brasil para estudar a flora Este farmacêutico pode ser considerado 46 Quim Nova Pinto et al pelo seu trabalho fantástico o pai da fitoquímica brasileira além de ser o patriarca de uma família de cientistas notáveis que se entrega ram de corpo e alma ao estudo químico de plantas brasileiras Inicial mente instalado na cidade de Cantagalo no Estado do Rio de Janei ro a mesma cidade onde nasceu Rodolpho Albino Dias da Silva 18891931 o autor único da primeira farmacopéia brasileira Peckolt mudouse mais tarde para o Rio de Janeiro onde fundou a Farmácia Peckolt na rua da Quitanda 157 posteriormente 197 Em 1874 Peckolt foi contratado para reorganizar o laboratório químico do Museu Nacional no período da direção de Lasdilau Neto O ano de 1874 pode ser considerado o ano do início dos estudos de QPN numa instituição pública brasileira Entre os muitos trabalhos de Peckolt podese destacar o isolamento da substância de Plumeria lancifolia que ele denominou de agoniadina Este foi o primeiro iridóide a ser isolado da natureza em forma pura Só 88 anos depois do seu isola mento teve sua estrutura química determinada6 Hoje este iridóide muito comum na família Apocynaceae é conhecido como plumerídeo7 Na época de Peckolt a atividade em QPN estava volta da para a comercialização de remédios e se desenvolvia nos labora tórios das antigas boticas Foi numa farmácia localizada no Rio de Janeiro que o farmacêutico Ezequiel Correia dos Santos isolou em 1838 o alcalóide pereirina das cascas do paupereira A pereirina é um dos primeiros alcalóides senão o primeiro a ser isolado puro no Brasil8 Uma das instituições pioneiras de grande importância para a QPN foi a Faculdade de Medicina do Rio de Janeiro Nessa escola dentre os que se dedicaram ao estudo químico de plantas destacase o nome de Domingos José Freire Júnior 18421899 que foi catedrático da cadeira de Química Orgânica e Biológica 18741895 Domingos Freire além de suas obras didáticas deixou uma série de publicações científicas algumas dessas na área de fitoquímica Descreveu por exem plo a grandiflorina isolada da fruta do lobo Solanum grandiflora9 Esse alcalóide é hoje conhecido pelo nome de solasonina10 Outro pesquisador solitário que tem seu nome ligado à QPN é o farmacêutico Pedro Batista de Andrade 18481937 um dos funda dores da Faculdade de Farmácia da Universidade de São Paulo Este pesquisador realizou entre muitos outros estudos sobre a composi ção química do café11 No século XX a década de 20 pode ser considerada a da cria ção e das mudanças O ano de 1920 viu a criação oficial de oito cursos de Química Industrial anexos a instituições técnicas ou de ensino já existentes12 Enquanto as artes explodem com a Semana de Arte Moderna e a política vê nascer o Partido Comunista Brasileiro as ciências aprofundam suas raízes em solo firme A Academia Bra sileira de Ciências havia sido criada em 1916 e é na década de 20 que começam a ser fundadas as Sociedades Científicas como por exemplo a Sociedade Brasileira de Química em 192213 No período pósprimeira guerra mundial destacamse no norte do país o nome de Paul Le Cointe e no sudeste o médico baiano Mario Saraiva 18851950 O francês Paul Le Cointe esteve ligado à Escola de Química Industrial do Pará anexa ao Museu Comercial de Belém do qual foi diretor13 Já Mario Saraiva foi idealizador e diretor durante anos do Instituto de Química Agrícola IQA no Rio de Janeiro O IQA recebeu este nome em 1934 após ter sido criado em 1918 com o nome de Instituto de Química Este é sem dúvida o berço da QPN brasileira14 Daí após sua extinção pelo decreto número 1477 de 26 de outubro de 1962 foi que se deu a grande diáspora que resultou na disseminação dos grupos que se dedicam hoje no país à QPN O IQA graças às pesquisas desenvolvidas pelo seu corpo de pesquisadores constituído entre outros por Otto Richard Gottlieb Walter Baptist Mors Benjamin Gilbert Mauro Taveira Magalhães e Roderick Arthur Barnes adquiriu grande prestígio na cional e internacional A partir de dois químicos notáveis Otto Gottlieb e Walter Mors que estavam no IQA na época de sua extinção se consolidou a moderna fitoquímica brasileira O primeiro após longa peregrinação por quase todo território nacional estruturando grupos de QPN se fixou no Instituto de Química da USP a convite da direção da FAPESP14 O segundo foi o responsável pela criação do Centro de Pesquisas de Produtos Naturais CPPN atual NPPN anexo à Faculdade de Farmácia da UFRJ a convite do Prof Paulo da Silva Lacaz Apesar da criação em 1934 da Faculdade de Filosofia Ciências e Letras da Universidade de São Paulo ser o marco principal da ciên cia brasileira até a ida do Prof Otto Gottlieb para o Instituto de Química da USP foram muito poucos os trabalhos de pesquisas de QPN que lá se desenvolveram Estudos por exemplo sobre o ácido anacárdico e seus derivados encontrados no óleo da castanha de caju o cafestol do café e a reína de Cassia alata foram feitos pelo Prof Henrich Hauptmann 1905196015 Os pesquisadores formados sob orientação dos professores Otto R Gottlieb Massayoshi Yoshida e Nídia F Roque no Instituto de Química da USP a partir de 1970 e pelos professores Walter Mors Benjamin Gilbert Maria Auxiliadora C Kaplan Mauro T Maga lhães e Roderick A Barnes no Rio de Janeiro são responsáveis pela implantação da maioria dos grupos de pesquisa em Produtos Natu rais em todo o Brasil Cabe destacar a professora Alaíde B de Oli veira orientada pelo professor Otto que foi a grande responsável pelo crescimento da fitoquímica em Minas Gerais Os 316 pesquisa dores cadastrados atualmente no CNPq desenvolvem trabalhos em 11 linhas de pesquisa Fitoquímica Metodologia Analítica Ativida de Biológica Ecologia Química Síntese Biossíntese Biotrans formação Biotecnologia Quimiossistemática Produtos Naturais Marinhos e Química de MicrorganismosInsetos assim divididas para possibilitar a análise dos dados referentes à diversificação de pesqui sas dos grupos ou pesquisadores cadastrados nos arquivos do CNPq e da Divisão de PNSBQ16 A avaliação de áreas do conhecimento em especial a de Produ tos Naturais tem sido realizada quase que continuamente nos últi mos 25 anos tornandose um tema recorrente na ciência brasileira Ao longo dos 25 anos de existência da Sociedade Brasileira de Quí mica SBQ a QPN teve um crescimento marcante Em 1994 com a criação das divisões científicas a Divisão de Produtos Naturais se fortaleceu ainda mais devido ao trabalho conjunto das diretorias elei tas ver Apêndice e de seus membros sócios vinculados à Divisão que vêm sistematicamente realizando intensas discussões sobre o estado da arte em Produtos Naturais A evolução científica da QPN no Brasil teve seu marco histórico na fitoquímica clássica isolamento e determinação estrutural im plantada e estruturada pelos pesquisadores de excelência já mencio nados de onde surgiram os grupos consolidados e atuantes na área por todo o país Este panorama histórico pode ser acompanhado do desenvolvimento da pesquisa em QPN feita atualmente em nosso país É importante salientar que vários desses grupos de pesquisa vêm alterando o enfoque da fitoquímica tradicional privilegiando trabalhos que envolvem atividade biológica ecologia química e biossíntese de micromoléculas de plantas microorganismos orga nismos marinhos entre outros assim como novas metodologias ana líticas de trabalho com produtos naturais como uma maneira de atu ar na fronteira do conhecimento a exemplo do que ocorre nos países industrializados A Tabela 1 mostra a distribuição desses pesquisadores e seus grupos nas diversas áreas temáticas A diferença entre as proporções observadas para cada linha de pesquisa segundo o CNPq e a DPN da SBQ é devida à consideração pelo CNPq de todas as linhas desen volvidas por cada grupo de pesquisa enquanto os dados da DPN se referem à linha de pesquisa principal de cada grupo 47 Produtos Naturais Atualidade Desafios e Perspectivas Vol 25 Supl 1 A predominância de grupos engajados em trabalhos sobre ativi dade biológica deveria refletir a grande preocupação com a busca de aplicação para as moléculas isoladas de fontes naturais através do seu uso como modelos químicos para a indústria farmacêutica Nos resumos dos Simpósios de Plantas Medicinais do Brasil realizados a cada 2 anos verificase a predominância de trabalhos sobre ativi dade biológica No entanto uma porcentagem significativa destes relata estudos de toxicologia e farmacologia de plantas medicinais fitoterápicos com resultados preliminares pois são realizados com extratos vegetais brutos ou frações Trabalhos envolvendo atividade farmacológica e toxicológica de princípios ativos puros são ainda pouco representativos Grande parte dos projetos de pesquisa submetidos ao CNPq ain da trata de fitoquímica tradicional Essa constatação fica evidente quando se avalia o resultado das pesquisas desses grupos apresenta dos nas Reuniões Anuais da SBQ Tabela 2 e nos resultados publi cados nas revistas especializadas A análise dos resumos apresentados nas Reuniões Anuais da SBQ nos últimos 5 anos 1997 a 2001 Tabela 2 revela o predomínio de trabalhos em fitoquímica envolvendo principalmente isolamento e determinação estrutural 51 e desenvolvimento e aplicação de metodologias analíticas 16 enquanto trabalhos sobre atividade biológica representam cerca de 19 Esses números expressam a dificuldade que persiste em se realizar trabalhos multidisciplinares envolvendo fitoquímica e atividade biológica apesar dos pesquisa dores se proporem a realizar esse tipo de estudo De 1997 a 2001 o número de trabalhos com esse caráter multidisciplinar permaneceu praticamente inalterado Todavia a partir de 1999 observase um aumento significativo de trabalhos focali zando atividade biológica o que pode estar sinalizando uma nova tendência que enfatiza a realização de trabalhos em colaboração A consolidação dessa tendência é clara quando se verifica o aumento de cerca de 10 nos trabalhos enfocando atividade biológica pas sando de cerca de 16 em 1996 para 26 em 2001 Aliada a essa perspectiva temse o fato do enfoque biológico poder se traduzir numa possível aplicação o que pode facilitar a obtenção de financia mentos à pesquisa de outras fontes extra governamentais Neste iní cio de século constatase que alguns grupos de pesquisa já contam com apoio financeiro parcial do setor produtivo nacional O Brasil já possui massa crítica para atuar nessa nova realidade de pesquisa Isso pode ser verificado pela porcentagem de artigos publicados por autores brasileiros em revistas nacionais com corpo editorial como J Braz Chem Soc e Quim Nova Tabela 3 e inter nacionais como Phytochemistry Planta Med J Nat Prod Phytother Res e J Ethnopharmacol Tabela 4 Se considerarmos Phytochemistry e J Nat Prod como as revistas mais representativas para divulgação de trabalhos realizados nos cinco continentes com grande participação dos países europeus Estados Unidos China e Tabela 2 Distribuição anual dos resumos apresentados pela Divisão de Produtos Naturais nas Reuniões da SBQ conforme classificação de áreas temáticas Classificação Ano 1997 1998 1999 2000 2001 Total Média Fitoquímica 80 61 90 49 108 52 79 47 98 53 455 51 Metodologia Analítica 19 15 42 23 36 17 28 17 17 9 142 16 Atividade Biológica 21 16 27 15 39 19 38 22 49 26 174 19 Ecologia Química 4 3 7 4 10 5 6 4 8 4 35 4 Síntese 2 2 2 1 3 1 1 1 1 1 9 1 Biossíntese e Biotransformação 2 2 5 3 1 1 2 1 5 3 15 2 Biotecnologia 1 1 2 1 1 1 1 1 2 1 7 1 Quimiossistemática 2 2 5 3 3 1 1 1 2 1 13 2 Produtos Naturais Marinhos 4 3 3 2 4 2 3 2 0 0 14 2 Produtos Naturais de 0 0 1 1 1 1 10 6 3 2 15 2 Microrganismos e Insetos Total 135 183 207 169 185 Tabela 1 Dados sobre pesquisadores e suas áreas temáticas na pesquisa brasileira em Química de Produtos Naturais Pesquisadores cadastrados no CNPq Pesquisadores cadastrados na DPNSBQ Fitoquímica 39 17 40 31 Metodologia Analítica 9 4 7 5 Atividade Biológica 84 36 37 28 Ecologia Química 16 7 12 9 Síntese 24 10 19 15 Biossíntese 2 1 3 2 Biotransformação 6 3 Biotecnologia cultura de tecidos 8 3 4 3 Quimiossistemática 24 10 5 4 Produtos Naturais Marinhos 16 7 4 3 Química de Microrganismos 6 3 Total 234 100 131 100 48 Quim Nova Pinto et al Japão concluise que a publicação de artigos de autores brasileiros em torno de 7 e 2 respectivamente tem potencial para crescimen to relevante se considerarmos a vantagem do Brasil sobre os países citados em termos de biodiversidade Outro fator que está contribuindo para uma tomada de consciên cia pelo pesquisador brasileiro é o valor potencial da biodiversidade brasileira Esta encarada como fonte de produtos de alto valor agre gado requer políticas que garantam a sua exploração de forma ra cional No estágio atual são os países desenvolvidos com uma biodiversidade pouco significativa os produtores de substâncias úteis para a indústria farmacêutica agroquímica etc a partir de fontes naturais Apesar da necessidade de atuação nas áreas de fronteira do co nhecimento o Brasil possui uma característica territorial muito dife rente dos países industrializados marcada principalmente pela sua imensa biodiversidade sendo portanto ainda um celeiro para a bus ca de substâncias novas de interesse biológico ou não Só um traba lho científico integrado de todos os grupos existentes no país pode rá num tempo limite propiciar o conhecimento real da diversidade química dos ambientes tropicais e auxiliar nos estudos futuros sobre o perfil metabólico metaboloma e associações com perfil macromolecular proteoma das espécies de interesse de nossa biota Os pesquisadores desta área têm à mão a matéria prima mais abundante e diversificada do planeta Estimase que 20 desse patrimônio genético esteja concentrado em território nacional onde o índice de endemismo é altíssimo São 55 mil espécies vegetais 22 do total registrado no planeta 524 mamíferos cerca de 131 endêmicos 517 anfíbios 294 endêmicos 1622 aves 191 endêmicas 468 répteis 172 endêmicos 3 mil espécies de peixes de água doce e cerca de 15 milhões de insetos muitos sem qualquer descrição taxonômica17 Em levantamento recente Myers et al18 identificaram áreas do globo terrestre caracterizadas por excepcio nal concentração de espécies endêmicas e elevada degradação de habitat Estas áreas denominadas de hotspots estão sendo explo radas de forma irracional pelo homem e necessitam de ações urgen tes a fim de se evitar a extinção em massa das espécies nelas existen tes em um futuro próximo Dos 25 hotspots identificados no mun do o Cerrado e a Mata Atlântica foram reconhecidos como áreas de maior risco de extinção o que reforça a importância de uma massa crítica consolidada de pesquisadores que estudem estes ecossistemas visando não somente sua preservação e o conhecimento do seu perfil químico mas também a descoberta de novas substâncias úteis ao homem PRODUTOS NATURAIS ATUALIDADE E DESAFIO Considerações gerais acerca da história da química de Produtos Naturais As primeiras descrições sobre plantas medicinais feitas pelo ho mem remontam às sagradas escrituras e ao papiro de Ebers Este papiro foi descoberto e publicado por Georg Ebers sendo traduzido pela primeira vez em 1890 por H Joachin Foi encontrado nas pro ximidades da casa mortuária de Ramsés II porém pertence à época da XVIII dinastia Enumera mais ou menos 100 doenças e descreve um grande número de drogas de natureza animal e vegetal19 Durante o período anterior à era cristã que ficou conhecido como civilização grega vários filósofos podem ser destacados por suas obras sobre história natural Dentre esses sobressaemse Hipócrates considerado o pai da medicina moderna que se caracterizou por to mar a natureza como guia na escolha dos remédios Natura medicatrix e Teofrasto 372 aC discípulo de Aristóteles que es creveu vários livros sobre a história das plantas É seu o registro da utilização da espécie botânica Papaver somniferum planta cujo prin cípio ativo é a morfina 111 Documentos sumerianos de 5000 aC referemse à papoula P somniferum e tábulas assírias descrevem suas propriedades Tabela 3 Número de artigos sobre Produtos Naturais publicados nas revistas Journal of the Brazilian Chemical Society e Química Nova 1997 1998 1999 2000 2001 Total PN Total PN Total PN Total PN Total PN J Braz Chem Soc 103 12 12 92 20 22 86 23 27 100 29 29 104 22 21 Quim Nova 103 14 14 144 10 7 147 14 10 141 10 7 120 11 9 Tabela 4 Número de artigos de pesquisadores brasileiros publicados em periódicos internacionais nos últimos 4 anos 1997 1998 1999 2000 2001 Total Brasil Total Brasil Total Brasil Total Brasil Total Brasil Biochem Syst Ecol 96 3 3 98 7 7 96 9 9 117 8 7 118 11 9 J Braz Chem Soc 12 12 100 20 17 85 23 23 100 29 28 97 30 30 100 J Ethnopharmacol 107 5 5 137 12 9 215 21 10 288 25 9 196 9 5 J Nat Prod 339 4 1 388 11 3 452 12 3 441 5 1 404 9 2 Phytochemistry 850 42 5 1118 67 6 710 37 5 564 56 10 477 45 9 Phytochem Anal 52 7 14 47 2 4 54 4 7 59 7 12 66 7 11 Phytother Res 156 12 8 195 13 7 160 16 10 146 12 8 135 11 8 Planta Med 188 10 5 240 11 5 241 10 4 211 10 5 231 6 3 Quim Nova 14 13 93 10 10 100 14 14 100 10 10 100 17 16 94 Número de artigos sobre Produtos Naturais 49 Produtos Naturais Atualidade Desafios e Perspectivas Vol 25 Supl 1 Evidências arqueológicas mostram que o uso de drogas era am plo em culturas antigas Nozes de bétele uma planta aromática que contém substâncias psicoativas eram mascadas há 13 mil anos no Timor e artefatos descobertos no Equador estendem o uso das fo lhas de coca a 5000 anos atrás No século I da era cristã destacase o eminente médico grego Dioscóride autor de notável obra sobre medicina e farmácia intitulada De Materia Medica que serviu como guia de ensino nestas áreas até a época do Renascimento No mesmo século o naturalista latino Plínio cognominado O Velho escreveu extensa obra sobre histó ria natural No século seguinte sobressai Galeno farmacêutico e mé dico grego autor de vários livros sobre medicina e farmácia Suas formulações medicamentosas originaram a farmácia galênica Na Idade Média no período entre 4501000 conhecido como a Idade Tenebrosa devido ao obscurantismo religioso da ciência nesta época a preocupação teológica invadiu os espíritos e somente a par tir de século VII a ciência readquiriu importância entre os árabes A civilização árabe trouxe importantes contribuições à medicina natural A ela devese o emprego dos purgativos vegetais e o conhe cimento do sabor doce da urina dos diabéticos No século X im põemse o nome do médico islâmico Avicena Abu Ali al Hussin ibn Abdallah ibn Sina estudioso botânico criador de um tratado sobre medicamentos cardíacos Sua obra mais importante Canon foi durante muito tempo o texto médico mais popular da Europa20 O pensamento científico dos séculos XII e XIII sofreu forte con trole da igreja Esta época caracterizouse por movimentos religio sos que ficaram conhecidos como Cruzadas No âmbito da química ocidental talvez o acontecimento mais importante deste período es teja relacionado com a utilização do alambique para destilação de álcool Por volta de 1280 o florentino Thaddeo Alderotti 1223 1303 destilou vinho para propósitos medicamentosos Cabe men cionar que evidências arqueológicas demonstram que o alambique era conhecido antes da era cristã21 Todo o empirismo mágicofeiticeiro da arte de curar ao longo da história da humanidade das teriagas às mandrágoras encontra em Paracelso 14931541 sua figura mais polêmica É sua a criação da teoria da assinatura dos corpos segundo a qual a atividade farmacológica de uma planta estaria relacionada com o seu aspecto morfológico Assim por exemplo a serpentária erva da família das aráceas cuja haste malhada lembra o corpo de uma serpente serviria para a cura de picadas de cobra22 As grandes navegações trouxeram a descoberta de novos conti nentes legando ao mundo moderno um grande arsenal terapêutico de origem vegetal até hoje indispensável à medicina As culturas americanas especialmente a Inca Asteca Maya Olmeca e Tolteca consignaram à civilização moderna a quina a ipecacuanha a coca e muitas outras drogas de valor terapêutico23 O isolamento das primeiras substâncias puras do reino vegetal começa a acontecer no século XVIII Este século juntamente com o XIX caracterizase pelos trabalhos de extração principalmente de ácidos orgânicos e de alcalóides É desta época o isolamento de morfina 1 1806 quinina 2 e estriquinina 3 182016 Após a metade do século XVIII Lavoisier 17431794 destruiu a teoria do flogístico criando as bases da química moderna ao esta belecer a natureza da combustão permitindo desse modo a determi nação da composição centesimal das substâncias orgânicas No século XIX Wöhler 1828 derrubou a teoria da força vi tal sintetizando acidentalmente a uréia a partir de cianato de prata e cloreto de amônio desferindo poderoso golpe nos vitalistas A partir da metade do século XIX começam a surgir os primei ros resultados importantes sobre os trabalhos de degradação quími ca culminando em 1873 com a síntese da alizarina No ano seguin te ao desta síntese vant Hoff e Le Bel ao mesmo tempo e isolada mente propõem a estrutura tetraédrica do carbono lançando as ba ses fundamentais da estereoquímica Muito antes da proposição da geometria tetraédrica do carbono Biot 1816 descobriu que determinadas substâncias orgânicas como o açúcar de cana o ácido tartárico a turpentina etc tanto em forma pura como em solução rodavam o plano da luz polarizada e Pasteur 1848 isolou os isômeros dextro e levo do tartarato de sódio e amônio Em 1916 quando G N Lewis propôs a ligação covalente já se conheciam várias estruturas de substâncias orgânicas naturais re sultado de laboriosos estudos de degradação química e de síntese orgânica Esse período representa o apogeu da síntese dos corantes O final dos anos vinte e toda a década de trinta pode ser caracte rizado pelo grande número de trabalhos sobre o isolamento e a iden tificação de substâncias de natureza esteroidal Graças principalmente aos estudos de Wieland e Windaus e colaboradores 19031932 o principal representante dessa classe o colesterol teve sua estrutura determinada No entanto sua síntese só foi realizada independente mente em 1951 por Robinson e Woodward24 No ano seguinte este último sintetizou a cortisona A genialidade deste químico conside rado o mais expressivo do século XX pode ser avaliada através de suas sínteses dos alcalóides quinina 2 1945 estriquinina 3 1954 e reserpina 4 195816 Após a Segunda Guerra Mundial a disponibilidade de carbono radioativo 14C para estudos de biossíntese de Produtos Naturais imprimiu um enorme avanço neste campo Até então as vias bioge néticas eram de natureza especulativa No entanto apesar de todo empirismo as primeiras propostas feitas por Robinson durante as primeiras décadas do século XX sobre as rotas de biogênese de al gumas classes de alcalóides foram comprovadas experimentalmen te muitos anos depois Robinson em 1929 sugeriu pela primeira vez uma provável ori gem biogenética da porção pirrolizidínica dos alcalóides de Senecio propondo o aminoácido ornitina como o precursor de duas unidades C4 que acoplariam para gerar as necinas25 Tal precursor foi com provado por experiências que se seguiram com a incorporação do aminoácido marcado em Senecio isatideus26 e Crotolaria spectabilis27 Entre as várias contibuições advindas do emprego de 14C em in vestigações de biossíntese podemse destacar a elucidação das pri meiras etapas químicas da fotossíntese a ciclização de esqualeno a triterpenos a degradação de lanosterol a esteróis e a biossíntese de colesterol 50 Quim Nova Pinto et al A introdução dos métodos espectroscópicos e das diferentes modalidades de cromatografia na fitoquímica alterou gradualmente os objetivos e a filosofia dos trabalhos de isolamento e de determina ção estrutural de Produtos Naturais A utilização de métodos espectroscópicos em identificação es trutural permitiu a redução das quantidades de material necessário para a análise e possibilitou ao mesmo tempo a determinação em curto espaço de tempo de estruturas complexas com vários centros estereogênicos Plantas medicinais Plantas medicinais é um tema recorrente na pauta da ciência bra sileira Unanimidade entre químicos e farmacólogos brasileiros de reconhecida expressão internacional os estudos com plantas medi cinais ainda não receberam no Brasil a atenção que o tema merece das agências financiadoras embora já exista uma massa crítica de pesquisadores qualificados nas áreas de química e farmacologia Até o presente momento não houve um processo coordenado de todos os atores indústria farmacólogos fitoquímicos químicos sintéti cos farmacêuticos médicos etc visando o desenvolvimento de fármacos a partir de plantas2829 Na tentativa de reverter este fato o CNPq lançou recentemente um edital de financiamento para pesqui sa de validação de plantas medicinais em uso como fitoterápicos parceria universidadeindústria O único recurso terapêutico de parcela da população brasileira e de mais de 23 da população do planeta o mercado mundial de fitoterápicos movimenta cerca de US 22 bilhões por ano e vem sedu zindo a cada ano mais adeptos nos países desenvolvidos Em 2000 o setor faturou US 66 bilhões nos EUA e US 85 bilhões na Europa sendo a Alemanha de longe o maior mercado mundial de fitoterápicos O extrato padronizado de Gingko biloba é hoje um dos fitoterápicos mais vendidos no mundo e no Brasil A balança comercial brasileira é altamente deficitária neste item O país exporta cerca de US 7 mi lhões em extratos vegetais de alcaçuz alóes bardana catuaba ipeca e quina Por outro lado importa uma quantidade considerável de hormônios esteroidais produtos cosméticos de fonte natural verda deiro contrasenso para uma nação que possui uma das maiores popu lações vegetais do planeta30 Um problema grave na comercialização de fitoterápicos no Brasil ou a possibilidade de exportação é a falta do status de medicamento ético que lhe garanta eficácia segurança e qua lidade padrões estes mensurados em bases científicas para a seguran ça do usuário31 Muitos exemplos de plantas medicinais da biota brasi leira poderiam ser citados entretanto a maioria das plantas medici nais comercializadas no Brasil são introduzidas Assim as plantas medicinais endêmicas ainda são pouco conhecidas e se constituem num fascinante assunto de pesquisa acadêmica e de desenvolvimento Neste contexto o químico de PN não só pode estar envolvido no iso lamento e identificação dos constituintes ativos como também desen volvendo pesquisas na tentativa de validação de métodos analíticos modernos visando o controle de qualidade destas plantas Micromoléculas de plantas A natureza de forma geral tem produzido a maioria das subs tâncias orgânicas conhecidas Dentre os diversos reinos da natureza o reino vegetal é o que tem contribuído de forma mais significativa para o fornecimento de metabólitos secundários muitos destes de grande valor agregado devido às suas aplicações como medicamen to cosméticos alimentos e agroquímicos32 Muitas dessas substân cias constituemse sobretudo em modelos para o desenvolvimento de medicamentos sintéticos modernos tais como procaína cloroquina tropicamida33 ou de fármacos imprescindíveis como vimblastina Velban 5 vincristina Oncovin 6 podofilotoxina e os análogos etoposídeo VP16213 Vepeside 7 e teniposídeo VM26 Vumon 8 taxol Paclitaxel Taxol 9 e mais recente mente camptotecina 10 e derivados com participação num merca do que movimenta cerca de 50 bilhões de dólares anualmente 51 Produtos Naturais Atualidade Desafios e Perspectivas Vol 25 Supl 1 Depois da descoberta destes medicamentos de origem vegetal é possível entender a corrida entre algumas indústrias transnacionais pela busca de substâncias bioativas novas Esta busca foi intensifica da nos anos 90 especialmente nas florestas tropicais onde se con centra grande parte da biodiversidade34 e especialmente no Brasil onde a grande maioria das espécies continua sem qualquer estudo químico ou biológico35 Mais fantástico ainda é o acúmulo de substâncias enantiome ricamente puras pelas plantas A preocupação da indústria farma cêutica com produtos quirais intensificouse e o mercado de fármacos cardiovasculares antibióticos hormônios vitaminas antiinfla matórios e antitumorais enantioméricos entre 1994 e 1998 girou em torno de 27 Este mercado explodiu nos anos seguintes e o faturamento de produtos quirais produzidos a partir de espécies ve getais só no ano passado alcançou 452 bilhões de dólares Foi muito em função desses dados que a indústria farmacêutica investiu maci çamente em programas de bioprospecção mesmo que considere um investimento de alto risco Nos anos noventa o avanço das tecnologias de highthroughput screening HTS associados à química combinatória biotecnologia e estudos genômicos mudou completa mente o panorama da pesquisa em Química de Produtos Naturais praticada nos países industrializados A fitoquímica deixou de ser o alvo Eram necessários estudos mais abrangentes sobre a função regulação e natureza desses produtos naturais A biossíntese bem reconhecida de muitas classes foi o elo de transição para o entendi mento de processos moleculares A corrida vertiginosa por novos protótipos de fármacos gerou as já conhecidas fábricas de desco berta de produtos bioativos onde centenas de extratos poderiam ser testados em um dia Analisandose o contexto nacional o saldo contabilizado de tudo que já foi estudado não é muito animador Se por um lado o estudo fitoquímico de centenas de espécies vegetais revelou no país um time de excelência em isolamento e determinação estrutural por outro lado não se logrou até o presente divisas econômicas com a comercialização de um medicamento oriundo das pesquisas locais com plantas da nossa biota Quantos lignóides alcalóides flavonóides etc foram isolados Quantos foram testados Quantos foram acondicionados e guardados para estudos posteriores Esses dados merecem reflexão se considerarmos que a indústria transnacional já começa a desativar programas de bioprospecção com plantas tendo em vista a importância de medicamentos macromole culares devido à era pósgenômica A distância entre o estado da arte da Química de Produtos Natu rais praticada nos países desenvolvidos e o Brasil existe mas não nos compromete Os grupos atuais não só mudaram o enfoque básico como também diversificaram suas pesquisas Há grupos estudando biossíntese ecofisiologia ecologia atividade biológica entre ou tros Recentemente uma somatória de esforços da comunidade cien tífica setor privado e governamental tenta reverter a distância que nos separa dos países industrializados e vários programas colaborativos foram criados BiotaFAPESP Bioamazônia Extracta Bio Rio etc Merece destaque o programa BiotaFAPESP que nas ceu da comunidade científica como uma forma de trabalho conjunto sobre a biodiversidade do Estado de São Paulo Produtos Naturais de organismos marinhos Os oceanos cobrem 70 da superfície terrestre e são habitados por cerca de 200000 espécies de plantas e invertebrados marinhos e milhões de microorganismos Além das plantas esponjas octocorais ascídeas e briozoários são organismos sésseis quando adultos e se desenvolvem em condições adversas quando comparados aos terres tres p ex maior pressão de consumo e imersos em uma sopa de microorganismos A evolução e sobrevivência destas espécies re sultou em organismos que produzem substâncias únicas com fun ções ecológicas diversas As pesquisas com Produtos Naturais marinhos no Brasil tiveram início na década de 60 no Centro de Pesquisas de Produtos Naturais na Faculdade de Farmácia da UFRJ36 No entanto ainda são poucas as informações documentadas em artigos científicos sobre as subs tâncias isoladas e a atividade biológica de produtos naturais de orga nismos marinhos coletados ao longo dos 7500 km de litoral brasilei ro As poucas informações existentes sobre a química desses orga nismos muitos dos quais são espécies endêmicas indicam um gran de potencial de pesquisa para a área no Brasil Atualmente apenas 4 grupos de pesquisa dedicam a quase totalidade de seus trabalhos ao isolamento e identificação de produtos naturais de organismos mari nhos coletados no Brasil Estes trabalhos dão ênfase à avaliação da função ecológica eou atividade farmacológica de substâncias isola das de algas e invertebrados marinhos No aspecto ecológico os tra balhos têm sido direcionados à procura de metabólitos fagoinibidores inibidores de crescimento de bactérias marinhas patogênicas inibidores de bioincrustação e na descoberta de mediadores da re produção Quanto à atividade farmacológica neurotoxinas e subs tâncias com atividade anticâncer antiviral anticoagulante e antitrombótica têm sido isoladas e identificadas A história do estudo dos Produtos Naturais marinhos demonstra que por volta de 1960 houve um grande investimento por parte das indústrias farmacêuticas na busca de substâncias bioativas a partir dos organismos que vivem nos oceanos Além da popularização do mergulho autônomo e do desenvolvimento de equipamentos para coleta em maiores profundidades a descoberta de grandes quantida des de prostaglandinas em um octocoral despertou o interesse nas pesquisas em produtos naturais marinhos Constituindo a maior con centração de PGs na natureza cerca de 23 do peso seco do octocoral Plexaura homomalla as primeiras substâncias desta clas se isoladas de organismos marinhos foram os derivados de 15RPGA2 11a e 11b epímeros em C15 das prostaglandinas de mamíferos37 Desde então diversos laboratórios principalmente nos Estados Unidos Austrália e Itália têm se dedicado ao estudo químico de esponjas corais moluscos algas microorganismos e outros orga nismos marinhos Muitas substâncias identificadas possuem estru turas químicas únicas e sem precedentes em fontes naturais terres tres fato que tem motivado além do desenvolvimento de novos métodos de isolamento e de síntese orgânica pesquisas sobre a ori gem e biossíntese das substâncias isoladas sua importância ecológi ca e atividades farmacológicas O estudo das substâncias químicas produzidas pelas espécies marinhas é uma ferramenta fundamental para a compreensão da evo lução e da manutenção das comunidades marinhas nos diferentes oceanos 38 Apesar dos estudos em ecologia química terrestre já te rem sido bastante explorados somente no início dos anos 80 é que o papel ecológico de substâncias orgânicas produzidas no ambiente 52 Quim Nova Pinto et al marinho começou a ser desvendado39 Já existem várias comprova ções experimentais de que pequenas moléculas orgânicas são impor tantes na sobrevivência das espécies estudadas Algumas das ativi dades mais comumente atribuídas aos produtos naturais marinhos são as de mediação na reprodução de defesa contra potenciais pre dadores patógenos bioincrustação ou competidores de substrato40 Somente na última década é que estas funções ecológicas começa ram a ser comprovadas experimentalmente inclusive por pesquisa dores brasileiros41 revelando papéis importantes na estruturação dos ecossistemas e dando origem a outras hipóteses envolvendo o papel de metabólitos secundários afetando a biodiversidade3841 Acreditase que a atividade de produtos naturais em bioensaios farmacológicos celulares ou enzimáticos está relacionada às pro priedades de defesa do organismo produtor Como exemplo a briostatina 12 agente anticâncer em fase de testes clínicos atua no briozoário Bugula neritina do qual foi isolada como inibidor do ciclo celular impedindo a proliferação de organismos estranhos42 Nos últimos 50 anos cerca de 10000 produtos naturais mari nhos foram descobertos muitos com atividade farmacológica in cluindo acetogeninas policetídeos terpenos alcalóides peptídeos e metabólitos de origem biossintética mista43 Um exemplo histórico do desenvolvimento de fármacos a partir de produtos naturais marinhos teve origem no isolamento dos nucleosídeos espongouridina 13a e espongotimidina 13b por Bergmann e colaboradores nos anos 50 Isoladas da esponja Tethya crypta estas substâncias possuem atividade antiviral e o estudo de análogos sintéticos levou ao desenvolvimento de agentes antivirais e anticâncer tais como ARAA 14 e ARAC 1544 No entanto a descoberta de fármacos de origem marinha só ago ra alcança a maturidade com algumas substâncias já em fase clínica de testes tais como os agentes anticâncer briostatina 12 ecteinascidina 743 16 do tunicato Ecteinascidia turbinata e aplidina 17 do tunicato Aplidium albicans45 Algumas substâncias isoladas de ascídeas coletadas no Brasil também apresentaram atividade anticâncer significativa tais como os depsipeptídeos tamandarinas e os alcalóides isogranulatimidas estes últimos inibidores seletivos e específicos do ponto de checagem do ciclo celular46 Outros exemplos de protótipos de fármacos isolados de organis mos marinhos são o esterol antiasmático contignasterol 18 e o diterpeno antiinflamatório pseudopterosina A 1945 As pseudopte rosinas já são comercializadas como substâncias ativas de uma linha de cremes faciais denominada Resilience da Estée Lauder Como resultado das pesquisas com o contignasterol e com as pseudopte rosinas desenvolveramse os derivados semisintéticos denomina dos IPL576092 e methopterosina respectivamente O primeiro já se encontra em fase II de testes clínicos enquanto que o segundo foi aprovado recentemente pela FDA Food and Drug Administration EUA para dar início à fase I4748 53 Produtos Naturais Atualidade Desafios e Perspectivas Vol 25 Supl 1 Os estudos sobre polissacarídeos sulfatados com atividades anticoagulante e antitrombótica isolados de algas ascídeas pepinos e ouriçosdomar são os mais significativos na área de produtos na turais marinhos no Brasil Como exemplo do resultado dessas pes quisas o sulfato fucosilado de chondroitina isolado do pepinodo mar Ludwigothurea grisea apresentase como alternativa promisso ra para a heparina por suas atividades anticoagulante e antitrom bótica49 A dificuldade de cultivo de macroorganismos marinhos ou de síntese de moléculas complexas em grande escala têm dificultado o desenvolvimento de fármacos de origem marinha Por outro lado várias substâncias com atividade farmacológica são suspeitas de se rem produzidas por microorganismos associados passíveis de cul tura em larga escala Isso explica pelo menos em parte o interesse crescente no estudo de microorganismos marinhos isolados de sedi mentos da água do mar de macroalgas peixes e invertebrados 4043 Recentemente pesquisadores da Universidade da Califórnia identi ficaram a bactéria endossimbionte do briozoário Bugula neritina responsável pela produção da briostatina 12 A bactéria Candidatus Endogobula sertula é um simbionte verdadeiro e as tentativas de cultivo têm sido em vão Por outro lado a identificação e seqüencia mento do gene responsável pela síntese do anticâncer 12 abre novas perspectivas para a produção industrial do fármaco A clonagem do gene e sua expressão em bactérias heterólogas hospedeiras pode ser o caminho na produção em larga escala de briostatinas e análogos assim como de outros produtos naturais com estruturas complexas50 Produtos Naturais de microorganismos Os produtos farmacêuticos juntamente com os agroquímicos são hoje considerados os dois pilares de sustentação da civilização mo derna A frase mens sana in corpore sano é certamente o produto ideal de um projeto científico interdisciplinar cujo resultado final é a qualidade de vida da espécie humana Neste contexto os produtos naturais isolados de microorganismos de uma forma geral têm uma importância sem precedentes não só como medicamentos exemplo antibióticos mas principalmente como agroquímicos menos dano sos à saúde humana Os países desenvolvidos consomem cerca de 60 a 70 de produ tos herbicidas na proteção de suas agriculturas Só nos EUA o merca do de herbicidas está estimado em cerca de 4 bilhões de dólares anu ais51 Este dado aliado ao fato de uma tomada de consciência das políticas públicas locais sobre os malefícios dos herbicidas poluentes derivados clorados e fosfatados colocam a pesquisa com microorganismos na agenda da pesquisa de PN brasileira Recente mente pesquisa neste tema vem sendo explorada por diversos grupos de Produtos Naturais espalhados no país O uso de sistemas enzimáticos in vivo para reações de biotransformação são objeto de estudos já há alguns anos nos laboratórios da UNICAMP UFMG UFPR UFSCar e mais recentemente no IQUSP Microorganismo associado fungos e bactérias endofíticos é também outro tema recorrente da pesquisa em QPN realizada hoje no Brasil Estes microorganismos vivem em associação íntima com plantas hospedeiras vivas e sadias e acredita se atualmente que muitas substâncias bioativas que ocorrem em plantas podem ser produzidas por microorganismo associado No estado de São Paulo a UFSCar deu o passo inicial pesquisando fungos associa dos em plantas de Rutaceae e Meliaceae Recentemente o IQUNESP também começa a se dedicar a este estudo focalizando principalmente plantas de Cerrado e Mata Atlântica Uma das propriedades mais importantes dos microorganismos em especial dos fungos está associada à sua capacidade metabólica de produzir uma grande diversidade de micromoléculas bioativas Não obstante os fungos são responsáveis também pela produção de substâncias altamente tóxicas para mamíferos conhecidas como micotoxinas algumas consideradas carcinogênicas potentes Entre as micotoxinas incluemse aflatoxinas 20 ocratoxinas 21 citreoviridinas 22 tricotecenos e fumonisinas além de uma varie dade de derivados indólicos tremorgênicos52 Acreditase que as to xinas produzidas por fungos sejam menos tóxicas que as substâncias produzidas por bactérias plantas e outras fontes Nos ambientes tropicais os fungos constituemse num sério pro blema no processo de armazenamento de alimentos principalmente de cereais devido à produção de micotoxinas tóxicas que contami nam alimentos e passam a ser um sério problema de saúde pública Por outro lado fármacos importantes de uso clínico em várias patologias foram obtidos de fungos53 Esta dicotomia de funções pode ser proveniente da grande diversidade química que os fungos produ zem Em 1994 dos vinte medicamentos mais vendidos represen tando um mercado de aproximadamente 67 bilhões de dólares seis deles54 foram obtidos in natura ou por transformação química de metabólitos provenientes de fungos Dentre os medicamentos de maior repercussão terapêutica para doenças infecciosas destacamse os antibióticos penicilinas 23 e cefalosporinas 24 como os exem plos mais conhecidos de produtos de fungos Recentemente muitas substâncias com outras atividades farmacológicas foram produzidas a partir de metabólitos de fungos Um exemplo notável é a mevinolina 25 mevacor lovastatina um agente redutor de colesterol deten tor de um mercado mundial em torno de U1 bilhão por ano Outras substâncias de grande relevância como medicamento incluem ciclosporinas 26 e alcalóides ergot 27 Numerosos metabólitos de fungos vêm sendo descobertos como fármacos potenciais inclu indo asperlicina antagonista de doenças gastrointestinais e SNC 28 papulacandinas 29 antifúngico entre outros5355 54 Quim Nova Pinto et al As substâncias isoladas de fungos destacamse também como agroquímicos naturais56 tais como destruxinas inseticidas e estrobilurinas fungicidas além de várias fitotoxinas herbicidas Com relação à ocorrência e biodiversidade os fungos consti tuemse no segundo maior grupo de espécies sobre a terra perdendo apenas para os insetos Estimativas sugerem que há aproximadamente 15 milhões de espécies diferentes de fungos sendo que menos de 5 foram descritas57 Assim constatase nos últimos anos uma prioridade de pesquisa sobre a química dos fungos temendose a perda da biodiversidade58 Muitas espécies ameaçadas de plantas superiores e insetos estão as sociadas com a flora específica dos fungos e se estas perdas ocorre rem poderão resultar no desaparecimento das espécies de fungos A busca de princípios bioativos de microorganismos é uma das áreas em que mais se investe nos países desenvolvidos principal mente nas pesquisas de bioprospecção realizadas pelas indústrias farmacêuticas59 A utilização de produtos obtidos de fungos no controle biológi co da agricultura vem crescendo de maneira marcante60 Destacam se nesse processo a utilização de certos fungos como micoerbicidas micoinseticidas ou micoparasitas Devido à produção de grande quantidade e diversidade de metabólitos secundários os fungos competitivos são considerados uma fonte valiosa de produtos com atividade farmacológica Entre os fungos oportunistas os pesquisadores especialistas na área vêm dando um destaque especial aos aquáticos ainda pouco estudados mas também uma fonte inesgotável de substâncias bioativas Estes fungos como microorganismos competitivos acu mulam uma grande diversidade de micromoléculas muitas dessas com atividade biológica de interesse61 Química de Produtos Naturais e a proteção de plantas Em 1976 sob os auspícios da Academia Pontifícia de Ciências do Vaticano realizouse na cidade do Vaticano a semana de estudos Pro dutos Naturais e a Proteção de Plantas As discussões travadas nessa reunião focalizaram o papel de determinados metabólitos secundários na defesa de plantas contra organismos predadores A importância deste tema pode ser avaliada pela destruição cada vez maior dos cultivares de cereais pelo ataque de pragas que chega a causar a perda de 13 da produção mundial de cereais Este problema vem sendo agravado pela prática cada vez mais freqüente de monoculturas e pela resistência dos predadores aos inseticidas sintéticos A busca por inseticidas naturais ganhou enorme impulso depois da descoberta dos efeitos indesejáveis aos ecossistemas dos insetici das sintéticos que tem no DDT seu principal vilão Plantas possuem suas próprias defesas que as protegem de ou tras plantas insetos fitófagos e herbívoros predadores de uma ma neira geral Estas defesas são de natureza química e normalmente envolvem substâncias do metabolismo secundário as quais podem ser chamadas de fitotoxinas ou aleloquímicos Esse fenômeno é co nhecido como alelopatia A primeira interação plantaplanta foi des crita pelo naturalista romano Plínio que observou que sob a copa das nogueiras não crescem outros vegetais Hoje se sabe que a fitotoxina responsável por este fenômeno é a juglona 30 um pode roso inibidor de germinação presente na forma de glicosídeo nas folhas que sofre hidrólise e oxidação à quinona no solo A definição mais recente de alelopatia aquela que é aceita pela Sociedade Internacional de Alelopatia é muito abrangente como pode ser vista a seguir É a ciência que estuda qualquer processo envolvendo principalmente metabólitos secundários produzidos por plantas algas bactérias e fungos que influenciam o crescimento de sistemas biológicos com efeitos positivos e negativos Uma defini ção tão ampla como esta para alelopatia dificulta até se afirmar o que sejam aleloquímicos Estes vão dos fagorrepelentes às fitoalexinas para citar apenas dois casos de alelopatia Fagorrepelentes do inglês antifeedants são substâncias natu rais que têm a propriedade de interromper o pastejo podendo o efei to ser temporário ou permanente Os fagorrepelentes geralmente agem sobre o sistema nervoso central dos insetos e são específicos para determinadas espécies Um exemplo clássico de fagorrepelente é a azadiraquitina 31 um triterpeno isolado de Azadirachta indica e 55 Produtos Naturais Atualidade Desafios e Perspectivas Vol 25 Supl 1 Melia azedarach muito ativo sobre Schistocerca gregaria o gafa nhoto do deserto Outros fagorrepelentes muito potentes contra a chamada lagarta dos cereais Leucania spp são os sesquiterpenos poligodial e ugandensial isolados de espécies da família Canellaceae As fitoalexinas são substâncias com propriedades antimicrobianas produzidas pelas plantas quando estas são infectadas por microorganismos fitopatogênicos como vírus bactérias e fungos ou quando as plantas estão sob condições de estresse como secura frio ação de luz ultravioleta etc As fitoalexinas aparecem geralmente em altas concentrações em resposta à infecção desempenhando nas plantas um papel semelhante ao dos anticorpos nos animais Apesar das fitoalexinas incluírem várias classes de produtos na turais existe uma relação entre a natureza química destas substânci as de defesa com famílias botânicas Por exemplo as leguminosas geralmente produzem isoflavonóides as solanáceas diterpenos asteráceas poliacetilenos e as orquidáceas diidrofenantrenos As fitoalexinas poderão ter no futuro um papel muito importante na agricultura Na medida que sejam conhecidos os mecanismos de ação dos eliciadores substâncias que ativam o processo de defesa nos hospedeiros e de como as plantas biossintetizam estes compos tos poderseá chegar à imunização de plantas de valor econômico contra doenças causadas por fitopatógenos Os vegetais desenvolvem mecanismos de defesa contra patógenos vírus bactérias fungos insetos etc produzindo toxinas contra o agente invasor e adquirindo resistência à infecção Desde a década de 60 esses mecanismos são conhecidos mas somente nos últimos anos os patologistas vegetais vêmse dedicando ao estudo das bases moleculares e genéticas deste fenômeno Recentemente foi descoberto o envolvimento do ácido salicílico AS e de seu derivado acetilado AAS nas reações de defesa contra patógenos O ácido salicílico é acumulado no tecido vegetal após a infecção provocando uma resposta imune chamada de resistência sistêmica adquirida SAR O ácido salicílico foi descrito como a molécula sinalizadora no desenvolvimento da SAR no fumo e no pepino No fumo o nível de AS aumentou em mais de 40 vezes nas imediações da lesão por onde penetrou o patógeno A SAR pelo que se sabe está relacionada à ação de genes que comandam a proteção de proteínas as quais atuam como antibióti cos nos animais Experimentos em que foram aplicados ácido salicílico em folhas de fumo Nicotiana tabacum levaram a uma reação do tipo SAR como se o patógeno neste exemplo o vírus do mosaico do tabaco estivesse presente Por outro lado observouse que quando a formação de ácido salicílico foi bloqueada a atividade SAR desapareceu ou diminuiu enfraquecendo a resistência do ve getal Algumas substâncias sintéticas análogas ao AS também indu zem a SAR como o ácido 26dicloro isonicotínico o qual induz a mesma classe de genes da SAR produzindo o mesmo espectro de resistência observado pela indução biológica O AS parece que também desempenha papel importante na mor te celular programada provocada pela infecção causada por patógenos Os altos níveis de AS acumulados no tecido infectado podem ser suficientes para inibir uma catalase levando ao aumento da concen tração de H2O2 nos locais da infecção A morte celular no local infectado oferece vantagens para a planta visto que a morte da célu la hospedeira interrompe o fluxo de nutrientes para o patógeno inva sor impedindo sua multiplicação para outras células No caso do patógeno ser um vírus este só sobrevive se hospedando em células vivas No arroz Oryza sativa por exemplo o ácido salicílico é biossintetizado a partir do ácido cinâmico Outra substância de estrutura química muito simples e impor tante no sistema de defesa de plantas e que vem sendo alvo de estu dos por parte dos bioquímicos vegetais é o jasmonato de metila 32 Esta substância é indutora da produção de inibidores de enzimas que decompõem proteínas proteinases de proteínas antifúngicas e de enzimas envolvidas na biossíntese de metabólitos secundários de defesa Esquema 1 Desta forma além das funções já bem conheci das no desenvolvimento e na regulação do crescimento vegetal os jasmonatos têm papel importante como fitoormônios ou transdutores na sinalização de defesa de plantas Esquema 1 Elicitação da produção e ação do ácido jasmônico62 56 Quim Nova Pinto et al Pesquisas recentes mostram que determinadas plantas desenvol veram um sofisticado sistema de defesa para proteção contra herbí voros predadores Um dos exemplos mais fascinantes é a estratégia de defesa do milho Zea mays contra a lagarta Spodoptera exigua O milho quando é atacado por este predador emite uma mistura de substâncias voláteis constituída de indol mono e sesquiterpenos que atrai fêmeas da vespa parasita Cotesia marginiventris um predador natural da lagarta Estas substâncias são liberadas quando a secreção oral do herbívoro entra em contato com o tecido ferido da planta Feridas mecânicas não provocam a emissão das substâncias de defe sa Além disso a liberação desses voláteis só ocorre no período do dia quando as vespas parasitas estão em busca de alimento do seu hospedeiro A planta responde ao ataque do patógeno produzindo jasmonatos que induzirão genes a codificar enzimas que estão en volvidas na biossíntese dos metabólitos secundários do sistema de fensivo da planta Esquema 2 62 Outro exemplo que mostra a beleza do processo adaptativo plan taplanta e de como os químicos de Produtos Naturais com suas pes quisas podem trazer grandes benefícios para a humanidade relacio nase com a erva daninha Striga asiatica uma das mais devastado ras pragas das culturas cerealíferas no mundo Esta planta parasita diminui as reservas alimentares de quase meio milhão de pessoas na Ásia e na África Striga asiatica possui um verdadeiro radar quími co e só germina podendo permanecer latente no solo por muito tem po quando a planta hospedeiro libera estrigol 33 No momento da liberação a parasita agarrase às raízes do hospedeiro e dela se ali menta Graças às pesquisas dos químicos de Produtos Naturais que des vendaram os mecanismos de interação parasitahospedeiro e que determinaram as estruturas químicas dos metabólitos secundários que estão envolvidos nessa interação os agricultores antes de se mearem os cereais lançam no solo estrigol ou seus derivados sintéti cos que induzem a germinação das sementes da erva parasita O ci clo de crescimento de Striga asiatica é de 4 dias que morrerá após germinar sem nunca ter encontrado seu hospedeiro deixando o solo livre para a plantação63 Programas atuais de bioprospecção nos países industrializados Apesar da grande importância da bioprospecção em países em desenvolvimento e com grande potencial em termos de biodiversidade as novas realidades legislativas e comerciais levaram a um novo enfoque na busca de produtos naturais bioativos por parte das grandes compa nhias farmacêuticas Este fato pode ser constatado pela desativação dos centros de bioprospecção como o da Abbott Pharmaceuthical e da Pfizer64 Atualmente os grandes grupos multinacionais farmacêuticos têm discutido a aplicação das tecnologias baseadas na genômica onde o enfoque passa a ser macromolecular peptídeos proteínas etc ao invés de micromolecular substâncias naturais ou sintéticas 65 O grande estímulo para esta mudança são os valores agregados a medicamentos ligados a doenças de origem genética como Alzheimer câncer artrite entre outros Por outro lado doenças tropicais ou de fundo inflamató rio entre outras requerem ainda micromoléculas Contudo o alto cus to das tecnologias de highthroughput screening HTS levou à sele ção de uma quantidade muito pequena de fármacos em relação às mi lhares de matrizes complexas extratos vegetais ou de organismos ma rinhos testadas o que claramente não interessa às grandes multinacionais66 Quando nos deparamos com estas informações somos levados a pensar em um primeiro momento que a indústria perdeu a credibilidade nos produtos de origem natural Esta não é uma infor mação correta O momento atual para os grandes capitais é a tentati va de estar na vanguarda tecnológica com isso obtendo novos mer cados Mas mesmo com o fluxo contrário ainda é clara a possibili dade de descoberta de novos protótipos a partir de substâncias natu rais e para algumas empresas maior que em qualquer processo sin tético Por essas razões atualmente os grandes grupos farmacêuti cos estão investindo na tecnologia de highthroughput screening de substâncias puras o que representa uma considerável economia Em 1998 a RhônePoulenc Röhrer hoje parte da Aventis decidiu estrategicamente abandonar os ensaios com extratos brutos e iniciou os ensaios de substâncias puras na busca de atividade biológica Esta Esquema 2 Sistema de defesa química do milho Zea mays sob ataque da lagarta Spodoptera exígua62 57 Produtos Naturais Atualidade Desafios e Perspectivas Vol 25 Supl 1 decisão resultou em marcante redução de custos e de tempo na ob tenção de um protótipo Neste enfoque a indústria necessitou de 18 meses para o isolamento de 4000 produtos naturais das mais diver sas classes e fontes na faixa de 5 mg e com pureza em torno de 80 Estas substâncias são utilizadas para os testes de highthroughput screening Outras empresas não só se preocupam com a criação de bibliotecas de substâncias como também criam bancos de dados para a comparação de matrizes por CLAEEM como o caso da AnalytiCom Discovery66 Considerando que no período de 1983 a 1994 foram aprovados 529 novos fármacos e dentre estes 39 são produtos naturais ou derivados semisintéticos e a vasta biodiversidade brasileira ainda pouquíssima estudada fica clara a necessidade de estudos de bioprospecção Outro dado relevante é a capacidade tecnológica instalada no Brasil e o grande número de grupos especialistas na área com competência para que num futuro próximo possam criar uma grande biblioteca de substâncias puras para ensaios de highthroughput screening HTS67 Técnicas hifenadas dentro do novo contexto das pesquisas com Produtos Naturais Atualmente a possibilidade do emprego de técnicas hifenadas ou técnicas acopladas pode ajudar em parte os estudos em Produtos Naturais Apesar de extratos vegetais serem misturas complexas de diferentes metabólitos a análise de frações voláteis ou materiais apolares de superfícies foliares já é há muito tempo realizada não sendo necessário muitas vezes nenhum fracionamento para a total caracterização química do material em estudo O grande avanço na análise destas misturas decorreu do desenvolvimento de aparelhos de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas CG EM os quais são empregados rotineiramente por exemplo na in dústria de essências Conforme citado acima a grande limitação desta técnica é a possibilidade de analisarmos apenas substâncias que po dem ser volatilizadas e em muitos casos o emprego do impacto eletrônico na geração dos íons limita também o uso para substâncias instáveis68 O emprego das primeiras técnicas acopladas à cromatografia lí quida de alta eficiência CLAE abriu a possibilidade do uso de outros sistemas de detecção como ultravioleta UV infravermelho IV eletroquímico e fluorescência entre outros Nenhum destes sistemas novamente pode ser considerado universal mas possibilita a análise de matrizes não voláteis e de alto peso molecular Apesar da limitação da existência de cromóforos na molécula para o detector de UV o desenvolvimento do arranjo de diodos DAD diode array detector estimulou o seu emprego em PN Uma rápida consulta no Web of Science mostra como esta técnica foi e tem sido muito empregada por exemplo no controle de qualidade de plantas medicinais busca de metabólitos ativos em estudos de ecologia química e até estudos quimiossistemáticos como a análise de tricomas glandulares Além da vantagem de obtermos o espectro de UV de cada substância o que fornece uma informação estrutural o baixo preço do equipamento em relação a outras técnicas foi a principal alavanca para seu sucesso Contudo a necessidade de uma maior informação estrutural de cada componente das matrizes analisadas levou ao desenvolvimento de téc nicas hifenadas mais modernas como o acoplamento da CLAE com EM e com ressonância magnética nuclear RMN O maior desenvolvimento e emprego das técnicas de ionização de MALDI ionização por dessorção a laser com auxílio de matriz e ESI ionização por electrospray no início dos anos 90 possibili tou a análise de moléculas termolábeis complexos organometáli cos e moléculas de elevada massa molecular incluindo polímeros e proteínas69 Estes feitos ajudaram a popularizar a técnica nas mais diferentes áreas das ciências biológicas desde a análise de praguicidas no solo70 até a identificação e caracterização de danos oxidativos ao DNA71 passando pela Química de Produtos Naturais72 Quase a to talidade dos analisadores de massas requerem os íons na fase gasosa e Vestal73 mostra em recente revisão o grande número de equipa mentos utilizando técnicas diversas de geração de íons existentes hoje no mercado No Brasil a maioria dos instrumentos de CLAEEM possui o ESI como fonte geradora de íons Por se tratar de ionização branda assim como outras técnicas correlatas no espectro de EM são ob servados apenas os íons quasi moleculares MH e MNa Este fato é extremamente importante para a determinação da massa molecular de um analito e facilita os estudos quantitativos em CLAE EM Para obtermos a fragmentação deste composto é necessário o acoplamento de dois analisadores de massas com uma célula de co lisão entre eles EMEM No primeiro analisador ocorre a seleção do íon de interesse Este íon é então introduzido na célula de colisão onde colide com um gás inerte argônio nitrogênio etc levando à sua fragmentação Finalmente os fragmentos obtidos são analisa dos no segundo instrumento acoplado68 O número de diferentes analisadores de massas disponíveis no mercado também aumenta contudo as pesquisas envolvem principalmente o acoplamento en tre eles EMEM O quadrupoloquadrupolo e suas variações o quadrupolotempo de vôo QToF e o quadrupoloressonância ciclotrônica de íons com transformada de Fourier FTICR são al guns exemplos de analisadores acoplados empregados no estudo de Produtos Naturais A definição da biossíntese do antibiótico tetronasina e seus derivados é um exemplo de aplicação recente da técnica de ESIEMEM7475 A análise da eritromicina A por ESIFT ICR possibilitou a definição dos passos de fragmentação do anel76 e posteriormente à análise de seus análogos foi possível localizar a posição onde ocorre a primeira perda de água utilizando moléculas marcadas com 18O77 O antibiótico monensina A e seu derivado tam bém tiveram suas vias de fragmentação elucidadas devido à alta re solução apresentada nas análises de FTICR Apesar dos espectros de EMEM dos íons MH e MNa apresentarem fragmentos com a mesma massa em baixa resolução foi demonstrado em estu dos de alta resolução tratarse de estruturas completamente diferen tes78 A CLAEEM é atualmente o método mais sensível de análise e o melhor para o emprego em quantificação79 Com as informações an teriores tornase evidente a possibilidade da determinação de novos derivados naturais em CLAEEMEM Contudo a técnica mais po derosa para determinação estrutural de substâncias inéditas com no vos esqueletos e principalmente em misturas biologicamente ativas é a CLAERMN Recentes progressos em gradientes de pulso de campo supressão de solventes a possibilidade de altos campos mag néticos 400800 MHz entre outros têm reestimulado o uso desta técnica que teve seu início no final da década de 70 mas que sem as atuais vantagens não alcançou grandes avanços A maior limitação do uso do equipamento é a baixa concentração do analito e o alto custo dos solventes Normalmente utilizamos misturas de solventes para separação em CLAE e com exceção do óxido de deutério D2O todos os outros solventes deuterados são muito caros Atualmente as novas técnicas de supressão têm possibilitado o uso de solventes não deuterados metanol e acetonitrila mas também podem comprome ter a análise de determinadas regiões do espectro Aparelhos de 750 a 800 MHZ aliados a novas técnicas de aquisição de dados têm solu cionado os problemas de sensibilidade contudo os problemas com os dados de 13C ainda não foram totalmente superados Dependendo da concentração do analito e da sua estrutura a aquisição de dados pode ser em fluxo contínuo ou com interrupção do fluxo Esta se gunda possibilidade tem auxiliado na obtenção de espectros de boa 58 Quim Nova Pinto et al qualidade Em sua recente revisão sobre o assunto Wolfender79 rela ta o emprego da técnica com bons resultados para um grande núme ro de classes de metabólitos secundários aromáticos para lactonas sesquiterpênicas esteróides saponinas e iridóides de várias espécies com atividade biológica Apesar da clara utilidade da CLAERMN até o presente mo mento desconhecemos a existência deste equipamento em qualquer grupo de pesquisa em Produtos Naturais no Brasil A maior limita ção é o seu altíssimo preço além do alto custo da manutenção Por outro lado o grande número de técnicas de ionização introduzidas em CLAEEMEM o aumento da resolução dos analisadores e a comparação dos custos com CLAERMN mostram um futuro muito promissor para o emprego desta técnica nos próximos anos pela co munidade de PN Perspectiva da Química de Produtos Naturais dentro da era genômica O homem sempre procurou entender a natureza da vida e as chances de alcançála e pelo menos em nível molecular nunca este ve tão próximo Novas informações sobre genes e suas funções em parte são responsáveis por uma revolução tecnológica dirigida para as ciências da vida Cabe neste momento ao químico brasileiro pa rar e refletir sobre o que nós realmente precisamos saber para passar mos da compilação de dados para o entendimento destes Neste tex to vamos comentar e mostrar que o momento é propício para se iniciar a modelagem do perfil metabólico de plantas da nossa biota principalmente daquelas de interesse econômico como fármacos e ou agroquímicos Este novo evento vai emergir da necessidade de se colocar a química de Produtos Naturais realizada no Brasil dentro dos novos paradigmas da pesquisa internacional cujo enfoque nesta e nas próximas décadas estará centrado na genômica funcional de plantas À frente na ciência brasileira a Biologia Molecular já inclui entre suas grandes realizações o seqüenciamento genético de microorganismos patógenos como Xylella fastidiosa responsável pela CVC Clorose Variegada de Citrus e o genoma da cana de açúcar que deve levar a variedades mais produtivas e resistentes Essas con quistas representam um marco na ciência brasileira possível graças à ação coordenada de pesquisadores em torno de um objetivo co mum e o financiamento expressivo da FAPESP80 O modelo clássico da genética foi uma ferramenta valiosa para a biologia e os avanços da era pósgenômica Ela revelou dados valio sos sobre a essência molecular em diversos processos como a divi são celular morte programada da célula e desenvolvimento embrio nário Estes eventos hoje bem documentados foram conseqüência dos estudos com Saccharomyces cerevisiae Caenorhabditis elegans e Drosophila melanogaster8182 Foram muitos anos de pesquisa para se chegar ao estágio da compreensão genômica As próximas etapas vão tratar das reações do panorama metabolômico Genômica termo que nos últimos dois anos ocupou todos os meios de comunicação é a atividade de seqüenciar genomas e deri var informações teóricas a partir da análise do conjunto da expressão genética de um indivíduo utilizando ferramentas computacionais enquanto genômica funcional define o status do transcriptoma e do proteoma de uma célula tecido ou organismo sob condições defini das em outras palavras determina a função dos genes num organis mo O objetivo final da pesquisa proteômica vai além da simples catalogação de proteínas que uma célula expressa em seu estado normal ou doente O objetivo maior é a elucidação da rede regulatória e sinalizadora da organização e da dinâmica metabólica pelo qual a vida de uma célula é processada Além disso a proteômica busca o entendimento de como estas redes malha metabólica tornamse disfuncionais nas células anor mais doentes Assim ao se dominar as funções celulares podese manipulálas para geração de células sadias ou ainda produção de fármacos planejados de acordo com cada evento genético disfuncional Esta é a meta mais ambiciosa e nobre da pesquisa em biologia molecular em especial da fase proteômica atual e requer tecnologia de alta sensibilidade e conceitos novos além daqueles já dominados nas áreas genética e química O conhecimento metabólico e de diagnose da célula já estão mui to avançados com relação a microrganismos83 Na fase atual a pesqui sa está voltada para o mapa celular ou proteoma estrutural8485 cujo objetivo imediato é identificar a estrutura das proteínas e em particu lar identificar quais interagem com as formas complexas de outras proteínas no evento metabólico celular Para este fim as ferramentas tecnológicas disponíveis altamente sofisticadas têm sido 2DE eletroforese bidimensional e EM e o avanço neste campo não tem precedentes pois hoje se trabalha com a 2DEEM hifenados como 2DEPAGE e MALDIToFEM86 A genômica de plantas ainda não atingiu o status das genômicas de microrganismos e animais entretanto com o seqüenciamento do genoma de Arabidopsis thaliana primeira espécie vegetal a ter seu código genético completamente decifrado tem início uma nova fase na pesquisa sobre biologia molecular de plantas e principalmente sobre o conhecimento de genes de regulação metabólica87 A possi bilidade de se utilizar genes regulatórios e suas associações com compartimentalização de extrema importância na regulação das vias metabólicas secundárias foi demonstrada pela ativação e produção de antocianinas em células de Arabidopsis e de milho que se pro cessam por ativação dos transcriptomas R e C18889 Recentemente trabalho sobre a biossíntese de alcalóides indólicos em Catharanthus roseus resultou no isolamento de genes regulatórios90 Mesmo com essas evidências até o presente a maior parte das vias metabólicas de plantas continua sem qualquer conhecimento sobre a função dos genes regulatórios Outro dado relevante para a compreensão da re lação genemetabolismo secundário está na variação da concentra ção e diversificação desses metabólitos que possivelmente estão re lacionados com uma determinada função enzimática Isto sugere que a função do gene pode ser decifrada comparandose os perfis da variação da concentração dos metabólitos A thaliana teve seu genoma completamente decifrado87 A ques tão que se abre no momento é o que se fazer com a quantidade de informação armazenada o ceticismo de que todo o conhecimento genético produzido sobre esta erva poderá ser benéfico para a agri cultura Artigo recente sobre esta polêmica mostrou engenhosamen te que A thaliana pode ser uma planta modelo para desenvolvimen to agrícola e quem sabe no futuro ser uma planta comestível Numa dada espécie vegetal a soma total dos efeitos de todos os genes representa o fenótipo desta planta e a única maneira de definir o fenótipo em um momento qualquer da vida desta planta organis mo é definila no nível de moléculas Se por um lado as macromo léculas representam a estrutura do organismo as micromoléculas são mais especializadas e estão envolvidas nos processos metabóli cos das células São elas que participam da interação das células e do organismo com o meio ambiente ou seja são substâncias sina lizadoras envolvidas na defesa contra pragas e doenças e na atração e polinização eventos cruciais para a manutenção de determinada espécie sobre a terra A análise qualitativa e quantitativa dos eventos moleculares pri mários e secundários é a etapa final da genômica funcional e a este conjunto completo de informações de uma determinada célula cha mamos de metaboloma No estágio atual quase toda atenção está centrada no proteoma muito embora ainda não seja possível anali sarse todas as proteínas Ainda estudos recentes revelam que não há muita lógica na interação entre proteína e metabólito secundário 59 Produtos Naturais Atualidade Desafios e Perspectivas Vol 25 Supl 1 como há entre os genes e as proteínas90 A única relação entre macro e micromoléculas que pode ser diagnosticada com o conhecimento atual é que antes do metabólito ser formado os genes envolvidos na sua produção precisam ser transcritos e traduzidos por uma proteína codificada Em alguns casos esta relação pode ser estabelecida sem o conhecimento prévio do proteoma Em outras palavras a combi nação de metaboloma com transcriptoma pode em muitos casos ser suficiente para estabelecer a genética das vias metabólicas É impor tante salientar também que para plantas além da caracterização das micromoléculas e das proteínas existem outras macromoléculas tipo celulose e lignina que deveriam ser analisadas dentro do enfoque genômico O perfil metabólico metaboloma não é apenas de inte resse para a genômica funcional mas também para várias outras si tuações importantes sendo uma delas a aplicação desse conheci mento na produção de transgênicos seguros à saúde humana Somente o mapeamento e a comparação de todas as substâncias produzidas por uma determinada espécie selvagem e seu organismo transgênico poderão apontar os riscos ou não das plantas obtidas por engenharia molecular Outro interesse para a aplicação dos avanços da biologia molecular é para os agricultores devido à possibilidade de se determinar as propriedades ou características de cada parte específica da planta resistência contra pragas e doenças sabor cor etc Finalmente o conhecimento do perfil metabólico será funda mental também para o controle de qualidade de fitofármacos So mente a identificação de produtos bioativos de interesse em matrizes complexas de plantas através de screenings rápidos permitirá a descoberta de novos fármacos em tempo recorde Resumindo o arsenal químico micromolecular tem mostrado uma importância econômica indiscutível principalmente pela vinculação à química fina para produção de fragrâncias tintas alimentos fármacos inseticidas corantes antioxidantes cosméticos etc A possibilidade de modificação genética das plantas que produzem tais produtos abre uma excitante perspectiva de pesquisa sobre a biossíntese desses metabólitos e sobre o mecanismo de formação dessas vias metabólicas em nível celular A química de Produtos Naturais na era pósgenômica continua sendo uma ferramenta fundamental para o entendimento dos meca nismos metabólicos de cada parte da célula e das funções desses metabólitos em determinada unidade celular90 mesmo sabendose que nenhuma dessas substâncias está envolvida nos processos meta bólicos básicos da célula mas que respondem pela sinalização adap tação polinização e defesa O mais complexo e fascinante no estudo prospectivo de plantas é que cada táxon possui um sistema próprio caracterizado por metabólitos específicos alcalóides terpenóides fenólicos etc Dentro dessa premissa cerca de 100000 substâncias de plantas são conhecidas e estimase que cerca de 4000 novas são descritas a cada ano91 A natureza vegetal será sempre uma fonte inesgotável de subs tâncias úteis como os metabólitos secundários mas quase sempre produzidos em quantidades insuficientes para qualquer utilidade eco nômica Diante deste fato os mecanismos celulares de regulação e produção destas substâncias poderão ser modificados para que se jam produzidas in natura por interferência nos genes responsáveis pela regulação metabólica de uma espécie de interesse ou serem produzidas por cultura celular programada CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS A espécie humana se aproveita de uma fração muito pequena das plantas com as quais sempre conviveu e que a antecedem no planeta Terra O reino vegetal ainda permanece como uma grande incógnita cujos mistérios começam a serem desvendados A humanidade ao longo do tempo selecionou apenas cerca de 300 plantas para a alimentação e de um pouco mais de uma centena obteve princípios ativos puros para o tratamento de doenças Estes números são bem modestos quando se está diante de um universo de aproximadamente 250000 espécies de plantas superiores Segundo estimativas recentes feitas por dois pesquisadores ame ricanos as florestas tropicais úmidas guardam apenas 328 drogas úteis à medicina Se esta previsão for levada em consideração pela indústria farmacêutica podese supor que as gigantes desse merca do não investirão na bioprospecção das florestas porque o retorno financeiro é muito reduzido diante do volume de recursos necessá rios que devem ser investidos para um empreendimento dessa mag nitude A literatura científica está repleta de previsões como esta cujo interesse maior parece ser definir valores econômicos para hec tares de florestas de importância vital para a sobrevivência e bem estar das populações das nações desenvolvidas Se for necessária a internacionalização de certas áreas de floresta o preço da terra já foi calculado em bases científicas Previsões à parte uma verdade so bressai Não pode existir vida na terra sem a presença das plantas e estudálas sob qualquer que seja a ótica científica é parte do domí nio da química de Produtos Naturais Em futuro próximo a humanidade terá ao seu dispor as biofábricas vegetais onde cultivares de mamão ou bananas geneti camente modificadas por exemplo substituirão as fábricas de vaci nas no que será conhecido como setor agrocêutico Arroz e soja transgênicos além de resistentes a pragas serão vitaminados Os primeiros passos nessa direção foram dados com a decifração do código do mapa genético do arroz a base da dieta de mais da metade da população mundial Podese antecipar que solos contaminados com metais pesados e com material radioativo hoje impossíveis de serem ocupados serão descontaminados com plantas no que já é chamado de fito remediação e que plantas substituirão os combustíveis fósseis como fontes renováveis de energia limpa Os químicos de PN serão atores importantes no palco do futuro O domínio das plantas vai ser possível quando o mundo mágico das enzimas for melhor compreendido e as vias metabólicas totalmente conhecidas Expressar ou silenciar genes será atividade rotineira na biologia molecular quando biólogos e químicos em pareceria pers crutarem o fundo das células vegetais vivas seus núcleos cromossomos e genes92 Já se começou a caminhada nessa direção e a participação dos químicos de Produtos Naturais será cada vez mais importante para que esse caminho seja percorrido mais depressa O domínio das técnicas analíticas e preparativas de separação tanto de metabólitos secundários como de macromoléculas de plantas como das técnicas de identificação dessas mesmas moléculas é parte da rotina da química de Produtos Naturais nos países industrializados Isso não significa que a comunidade brasileira de química de Produ tos Naturais abandone seus projetos de bioprospecção de fármacos novos para se engajar nos megaprojetos de decifração de códigos genéticos ou deixe de procurar nas plantas a razão de sua resistência a pragas Mas também é imperativo que os grupos novos de fitoquímicos não se limitem a continuar fazendo o que aprenderam com seus mestres para deixarem de ser clones científicos A história da QPN brasileira dos próximos 25 anos certamente terá outros narradores que num exercício de futurologia traçarão outros cenários Até lá podese esperar que a ciência retome seu ca minho natural para melhor compreensão dos sistemas vivos e deixe de ser o grande balcão de negócios no qual vem se transformando fator de hegemonia cada vez maior das nações ricas Seja qual for o cenário futuro é necessária a preservação das florestas e os químicos de Produtos Naturais têm obrigação de defendêlas para as próximas gerações nem que seja para perpetuar a cultura de presentear o próxi mo com uma bela orquídea 60 Quim Nova Pinto et al AGRADECIMENTOS Os autores agradecem gentilmente ao Dr I CastroGamboa bol sista de pósdoutorado FAPESP IQUNESP Araraquara pela valiosa colaboração na preparação desse manuscrito e ao Professor R Verpoorte Leiden University Holanda pelo envio de separatas sobre biologia molecular e discussão valiosa sobre genômica de plantas REFERÊNCIAS 1 Veiga Jr V F Pinto A C Quim Nova 2002 25 273 2 Pinto A C Quim Nova 1995 18 608 3 Carneiro E A Conquista da Amazônia Coleção Mauá Ministério da Viação e Obras Públicas Serviço de Documentação Rio de Janeiro 1956 4 Freedberg D Ciência Comércio e Arte em o Brasil dos Holandeses 1630 1654 Herkenhoff P org GMT Editores Ltda Rio de Janeiro 1999 5 Costa A M M Bol Soc Port Quim 1986 23 37 6 dos Santos N P Pinto A C de Alencastro R B Quim Nova 1998 21 666 7 Halpen O Schmid H Helv Chim Acta 1958 41 123 8 Carrara Jr E Meirelles H A Indústria Química e o Desenvolvimento do Brasil 15601889 Metalivros São Paulo 1996 9 Mors W B Ciência e Cultura 1997 49 310 10 Motidome M Lecking M E Gottlieb O R An Acad Bras Ci 1970 42 Supl 375 11 Valle J R A Farmacologia no Brasil Antecedentes e Perspectivas Academia de Ciências do Estado de São Paulo São Paulo 1978 12 Siqueira M D Curso de Química 60 Anos de História Curitiba Universidade Federal do Paraná 1999 13 Rheinboldt H Em 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Jorge Kato TESOUREIRO Norberto Peporine Lopes 19982000 DIRETOR Vanderlan da Silva Bolzani VICEDIRETOR Edilberto Rocha Silveira TESOUREIRO Norberto Peporine Lopes 19961998 DIRETOR Paulo Cezar Vieira VICEDIRETOR Nídia Franca Roque TESOUREIRO João Batista Fernandes 19941996 DIRETOR Nídia Franca Roque VICEDIRETOR Raimundo Braz Filho TESOUREIRO Paulo Cezar Vieira 19931994 DIRETOR Nídia F Roque VICEDIRETOR Juceni Pereira Chaves TESOUREIRO Paulo Roberto Ribeiro Costa RESUMO ARTIGO Produtos naturais Atualidade desafios e perspectivas O Brasil é um dos países mais valiosos em termos de florestas equatoriais e tropicais não é à toa que uma das suas maiores produções remete a produção de segmentos naturais A partir disso o artigo traz uma linha histórica acerca da química brasileira para que o leitor possa compreender de forma mais aprofundada o que será descrito ao longo do contexto O ponto de partida deuse a partir da vinda de médicos portugueses para o Brasil devido escassez de medicamentos na Europa foi preciso desenvolver outras estratégias para incremento de remédios dessa forma passaram a utilizar medicamentos de fonte indígena Posteriormente outras regiões brasileiras passaram a ser fonte de produções naturais como o sertão Em 1808 a corte Real vem para o Brasil e incrementa um decreto que possibilita expedições científicas isto é a partir dessa fase estudos e pesquisas específicas passaram a ser realizados cujo objetivo desenvolver produtos naturais Para tal pautas como o ar a água a topografia brasileira venenos antídotos e doenças endêmicas foram base para grandes desdobramentos Anos após estudos mais aprimorados que envolviam a fauna e a flora passaram a ter grande repercussão Vale ressaltar que médicos junto a farmacêuticos começaram a desenvolver trabalhos correlacionados sendo um dos principais pontos o desenvolvimento de produtos fitoquímicos Já em 1874 laboratórios químicos brasileiros iniciam estudos específicos com pauta na temática em questão Em específico os trabalhos envolviam isolamento de certas substâncias para análise e modulações É preciso comentar que antes de 1874 alguns procedimentos já eram realizados entretanto em locais não tão oportunos para tal como foi o caso da descoberta de alcalóides em 1838 a partir de Ezequiel Correia dos Santos Outro farmacêutico muito conhecido nesse processo de evolução medicamentosa foi Pedro Batista de Andrade Em 1920 cursos relacionados a química industrial foram desenvolvidos O ano de 1962 foi divisor de águas isso porque essa época remete a um grande volume de pesquisadores concentrados na realização de procedimentos químicos com ênfase natural Em 1994 novas divisões químicas foram desenvolvidas cujo objetivo distribuir centros de estudos e pesquisa visando os mais diversos segmentos químicos do país Tal fato é bem exposto nas tabelas apresentadas que apontam as predominâncias nos segmentos químicos bem como fitoquímica metodologia analítica atividade biológica e diversos outros Dentre todos os tópicos a fitoquímica é a com maior prevalência Uma das justificativas se refere ao grande volume de biodiversidade no Brasil trazendo consigo enormes riquezas para utilização e distribuição na área de química A partir disso as indústrias tem utilizado plantas medicinais micromoléculas de plantas estruturas naturais marinhas e de micro organismos dentre outros Embora a essência de muitas produções científicas e industriais sejam de base natural é preciso considerar que muitos materiais são de estrutura finita isto é um dia irão acabar Nesse sentido o artigo pontua o desafio que a literatura aponta entre a produção de produtos desencadeados de fonte natural e ao mesmo tempo a consciência em se utilizar produtos de ordem finita na produção industrial Isso é exemplificado a partir da utilização de inseticidas e outros produtos que movimentam de forma significativa o setor socioeconômico do país Com isso muito da vegetação e solos ficam danificados devido utilização de agrotóxicos nesse sentido os autores apontam a tamanha importância de químicos nesse setor que irão realizar manejo e articulações específicas que potencializem a indústria química mas que também reconheçam a importância de preservar as florestas vegetações fauna e flora REFERÊNCIA PINTO A C SILVA D H S BOLZANI V S LOPES N P EPIFANIO R A Produtos naturais Atualidade desafios e perspectivas Quim Nova v 25 Supl 1 p 4561 2002