Bioprospecção molecular de espécies vegetais da Mata Atlântica leva a identificação de Casearia arborea como fonte de diterpenos clerodânicos com potencial atividade antitumoral

Abstract

A bioprospecção de produtos naturais a partir de coleções de extratos vegetais tem sido uma estratégia eficiente e promissora para a descoberta de novos fármacos antitumorais. O objetivo dessa pesquisa foi bioprospectar produtos naturais com potencial antitumoral de espécies vegetais nativas do bioma Mata Atlântica. Foi avaliado o potencial citotóxico de 282 extratos provenientes de 72 espécies em linhagens celulares B16F10 (melanoma), SW480 (adenocarcinoma de cólon), Jurkat (leucemia) e Vero (células epiteliais de rim de macaco). Os extratos promissores foram submetidos ao fracionamento biomonitorado e determinada a concentração inibitória do crescimento celular em 50% (IC 50 ). As espécies que apresentaram maior citotoxicidade foram Sorocea hilarii (Moraceae), espécie até então com escasso estudo fitoquímico e farmacológico e Casearia arborea (Salicaceae). Após fracionamento biomonitorado, foi realizado para as frações ativas um estudo de desreplicação, empregando-se dados de cromatografia líquida de alta eficiência acoplada ao espectrômetro de massas de alta resolução, em associação com a plataforma GNPS (Global Natural Product Social Molecular Networking). Para S. hilarii foram identificadas clusters moleculares referentes às classes megastigmanos, lignanas e saponinas esteroidais, enquanto para C. arborea foram identificados diterpenos clerodânicos e flavonoides. Na tentativa de isolar e identificar os compostos com atividade antitumoral, diferentes extratos de folhas de C. arborea foram obtidos. O extrato em diclorometano se mostrou mais citotóxico frente às linhagens SW480, MDA-MB-231 (câncer de mama) e Hep G2 (câncer de fígado). O fracionamento biomonitorado desse extrato levou a frações contendo diterpenos clerodânicos, sendo purificados e elucidados estruturalmente três diterpenos clerodânicos, dois deles inéditos: casearborina F e casearborina G. As estruturas químicas foram elucidadas empregando técnicas de espectroscopia de massas de alta resolução e por experimentos de Ressonância Magnética Nuclear unidimensional (RMN de 1 H, 13 C, DEPT 135) e bidimensional (HMBC, HSQC e NOESY). Frações contendo estes compostos induziram a morte celular por apoptose, e apresentam as propriedades antimigratórias e anticlonogênicas, assim como atuam em G0/G1 no ciclo celular de células SW480. Essa pesquisa mostra que espécies vegetais nativas da Mata Atlântica brasileira são potenciais fontes de compostos antitumorais, inclusive de novas moléculas bioativas. Palavras-chave: Bioprospecção. Mata Atlântica. Antitumoral. Sorocea hilarii. Casearia arborea. Diterpenos clerodânicos. Casearborina

The bioprospecting of natural products from collections of plant extracts has been an efficient and promising strategy for the discovery of new antitumor drugs. The objective of this research was to bioprospect natural products with antitumor potential from plant species native to the Brazilian Atlantic Forest biome. The cytotoxic potential of 282 extracts from 72 species was evaluated in cell lines, B16F10 (melanoma), SW480 (colon adenocarcinoma), Jurkat (leukemia) and Vero (monkey kidney epithelial cells). Promising extracts were submitted to biomonitored fractionation and determined inhibiting cell growth by 50% (GI 50 ). The species that showed the greatest cytotoxicity were Sorocea hilarii (Moraceae), a species that until now had scarce phytochemical and pharmacological studies; and Casearia arborea (Salicaceae). After biomonitored fractionation, a dereplication study was carried out for the active fractions, using data from high performance liquid chromatography, connected to a high resolution mass spectrometer, in association with the GNPS platform (Global Natural Product Social Molecular Networking). For S. hilarii, molecular clusters related to megastigmanes, lignans and steroidal saponins were identified. Whereas for C. arborea, clerodane diterpenes and flavonoids were identified. In an attempt to isolate and identify compounds with antitumor activity, different extracts from leaves of C. arborea were produced. The dichloromethane extract was more cytotoxic against SW480, MDA-MB-231 (breast cancer) and Hep G2 (liver cancer) strains. The biomonitored fractionation of this extract led to fractions containing clerodane diterpenes, purifying and structurally elucidating three clerodane diterpenes, two of which were unpublished: casearborin F and casearborin G. The chemical structures were elucidated using high resolution mass spectroscopy techniques and one-dimensional ( 1 H, 13 C, DEPT 135) and two-dimensional (HMBC, HSQC and NOESY) Nuclear Magnetic Resonance experiments. Fractions containing these compounds induced cell death by apoptosis, and have antimigratory and anticlonogenic properties, as well as acting on G0/G1 in the cell cycle of SW480 cells. This research shows that plant species native to the Brazilian Atlantic Forest are potential sources of antitumor compounds, including new bioactive molecules.Keywords: Bioprospecting. Brazilian Atlantic Forest. Antitumor. Sorocea hilarii. Casearia arborea. Clerodane diterpenes. Casearborin.