Indução do alcalóide braquicerina por UV-B em folhas de Psychotria brachyceras

Abstract

Psychotria brachyceras, uma planta arbustiva de sub-bosque nativa do Rio Grande do Sul, produz o alcalóide monoterpeno indólico glicosilado braquicerina. Esse alcalóide e o extrato metanólico de folhas de P. brachyceras apresentaram atividades antimutagênica e antioxidante em estudos previamente publicados por nosso grupo. Além disso, foi observado um aumento do acúmulo de braquicerina em plantas expostas à radiação UV-B. Sabe-se que com a diminuição da camada de ozônio, uma maior proporção do espectro UV-B atinge a superfície da Terra, trazendo sérias implicações para todos os organismos vivos. A radiação UV-B tem o potencial de danificar biomoléculas, como DNA, RNA, proteínas e lipídios, gerar espécies reativas de oxigênio, e prejudicar processos celulares. Em função disso, as plantas utilizam mecanismos de proteção, envolvendo desde proteção física (cutícula foliar) até a biossíntese de moléculas que absorvem UV, dentre as quais estão os alcalóides. A partir dessas observações, hipotetisamos um papel para braquicerina como molécula protetora contra a radiação UV-B através de sua atividade antioxidante e espectro de absorção UV. Para testar nossa hipótese, utilizamos a técnica de Hibridização Subtrativa para buscar genes relacionados ao metabolismo de braquicerina em plantas de P. brachyceras expostas à radiação UV-B. Através de qRT-PCR, confirmamos a indução de 5 genes potencialmente envolvidos com o metabolismo de braquicerina em resposta à UV-B, indicando que a indução de braquicerina em resposta à UV-B é regulada, pelo menos parcialmente, em nível de mRNA.

Psychotria brachyceras is an understory shrub, native of Rio Grande do Sul state that produces the glucoside indole monoterpene alkaloid brachycerine. Both brachycerine and the foliar methanolic extract of P. brachyceras showed antimutagenic and antioxidant activities in previous studies published by our group. In addition, we also observed an increased accumulation of brachycerine in plants exposed to UV-B radiation. It is known that with the decrease of the ozone layer, a higher proportion of UV-B spectrum reaches the Earth's surface, with serious implications for all living organisms. The UV-B radiation can damage biomolecules such as DNA, RNA, proteins and lipids, generate reactive oxygen species, and impair cellular processes. Plants have developed several protection mechanisms, ranging from physical protection (leaf cuticle) to biosynthesis of molecules that absorb UV, including alkaloids. From these observations, a role for brachycerine as a protective molecule against UV-B through its antioxidant activity and UV absorption spectrum has been proposed. We hypothesized that brachycerine response to UV occurred at the level of transcript steady state. To test our hypothesis, Suppressive Subtractive Hybridization was applied to search for genes related to brachycerine metabolism in UV-B exposed P. brachyceras plants. We confirmed the UV-B upregulation of five genes potentially related to brachycerine metabolism by qRT-PCR, indicating that UV-B induction of brachycerine is at least partly regulated at the level of transcription.