Camptotheca acuminata Decaisne (Nyssaceae) source of camptothecin, an anti-leukemic alkaloid

Prepared in cooperation with National Cancer Institute, Dept. of Health, Education, and Welfare and Research Triangle Institute.

Messa a punto di procedure per la semi-sintesi di composti ad attività antitumorale partendo da prodotti naturali. Studi di struttura-attività

Camptothecin, (CPT) is a pentacyclic alkaloid isolated for the first time from the Chinese tree Camptotheca acuminata, and which has soon attracted the attention of medicinal chemists and pharmacologists due to its promising anti-cancer activity against the most aggressive histo-types. So far, most of the synthesized camptothecin analogues are A and B ring modified compounds, which have been prepared via synthetic or semi-synthetic routes. To the best of our knowledge, a very limited number of C, D, or E ring modified analogues of CPT have been reported; moreover, the few derivatives known from the literature showed a reduced or no biological activity. This dissertation presents synthetic studies on camptothecin new derivatives along with the development of a new and general semi-synthetic methodology to obtain a large variety of analogues. We report here the semi-synthesis of a new family of 5-substituted CPT's, along with their biological activity evaluation, which will be compared with reference compounds. The use of carrier-linked prodrugs has emerged as a useful strategy to overcome some of the drawbacks related with the use of the parent drug, such as low solubility, membrane permeability properties, low oral absorption, instability, toxicity, and nontargeting. Herein we report CPT-prodrugs synthesized via ring opening of the lactone moiety as 17-O-acyl camptothecin tripartate conjugates, which bear a polyamine side chain with different architectures, as the carriers. Moreover, we found that the replacement of the oxygen atom with sulphur on the piridone D-ring, dramatically improves the potency of the novel 16a-thio-camptothecin derivatives, opening new possibilities in the modelling of this class of compounds.

Natural compounds Camptothecin and Triptolide: highly specific enzyme inhibitors and tools to dissect transcriptional functions

With this work I elucidated new and unexpected mechanisms of two strong and highly specific transcription inhibitors: Triptolide and Campthotecin. Triptolide (TPL) is a diterpene epoxide derived from the Chinese plant Trypterigium Wilfoordii Hook F. TPL inhibits the ATPase activity of XPB, a subunit of the general transcription factor TFIIH. In this thesis I found that degradation of Rbp1 (the largest subunit of RNA Polymerase II) caused by TPL treatments, is preceded by an hyperphosphorylation event at serine 5 of the carboxy-terminal domain (CTD) of Rbp1. This event is concomitant with a block of RNA Polymerase II at promoters of active genes. The enzyme responsible for Ser5 hyperphosphorylation event is CDK7. Notably, CDK7 downregulation rescued both Ser5 hyperphosphorylation and Rbp1 degradation triggered by TPL. Camptothecin (CPT), derived from the plant Camptotheca acuminata, specifically inhibits topoisomerase 1 (Top1). We first found that CPT induced antisense transcription at divergent CpG islands promoter. Interestingly, by immunofluorescence experiments, CPT was found to induce a burst of R loop structures (DNA/RNA hybrids) at nucleoli and mitochondria. We then decided to investigate the role of Top1 in R loop homeostasis through a short interfering RNA approach (RNAi). Using DNA/RNA immunoprecipitation techniques coupled to NGS I found that Top1 depletion induces an increase of R loops at a genome-wide level. We found that such increase occurs on the entire gene body. At a subset of loci R loops resulted particularly stressed after Top1 depletion: some of these genes showed the formation of new R loops structures, whereas other loci showed a reduction of R loops. Interestingly we found that new peaks usually appear at tandem or divergent genes in the entire gene body, while losses of R loop peaks seems to be a feature specific of 3’ end regions of convergent genes.

Interaction of an alkylating camptothecin derivative with a DNA base at topoisomerase I-DNA cleavage sites.

DNA topoisomerase I (top1) is a ubiquitous nuclear enzyme. It is specifically inhibited by camptothecin, a natural product derived from the bark of the tree Camptotheca acuminata. Camptothecin and several of its derivatives are presently in clinical trial and exhibit remarkable anticancer activity. The present study is a further investigation of the molecular interactions between the drug and the enzyme-DNA complex. We utilized an alkylating camptothecin derivative, 7-chloromethyl-10,11-methylenedioxycamptothecin (7-ClMe-MDO-CPT), and compared its activity against calf thymus top1 in a DNA oligonucleotide containing a single top1 cleavage site with the activity of its nonalkylating analog, 7-ethyl-10,11-methylenedioxycamptothecin (7-Et-MDO-CPT). In the presence of top1, 7-ClMe-MDO-CPT produced a DNA fragment that migrated more slowly than the top1-cleaved DNA fragment observed with 7-Et-MDO-CPT. Top1 was unable to religate this fragment in the presence of high NaCl concentration or proteinase K at 50 degrees C. This fragment was resistant to piperidine treatment and was also formed with an oligonucleotide containing a 7-deazaguanine at the 5' terminus of the top1-cleaved DNA (base + 1). It was however cleaved by formic acid treatment followed by piperidine. These observations are consistent with alkylation of the +1 base (adenine or guanine) by 7-ClMe-MDO-CPT in the presence of top1 covalent complexes and provide direct evidence that camptothecins inhibit top1 by binding at the enzyme-DNA interface.

Temporal and spatial patterns of seed dispersal of Musa acuminata by Cynopterus sphinx

The foraging behavior of greater short-nosed fruit bats (Cynopterus sphinx) on wild banana (Musa acuminata) and subsequent dispersal of seeds were studied in the Tropical Rainforest Conservation Area, Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, Yunnan province, by direct observation of marked fruits, mist netting, and seed collection. The mean number (± SE) of individual C. sphinx captured by mist net were 2.2 ± 0.33/day and 1.4 ± 0.32/day in the rainy season (September to October) and dry season (November to December), respectively; the difference was not significant. The number of seed pellets expelled was 9.0 ± 1.12/day and 7.2 ± 1.37/day in the rainy and dry seasons respectively; again the difference was not significant. The removal curves for marked fruit were similar for 10 focal trees. Fruits were consumed heavily within two weeks after ripening and all the marked fruit were removed within one month. The difference in seed dispersal was significant between different feeding roosts indicating that patterns of seed dispersal may not be uniform. We found the seeds of M. acuminata can be dispersed by C. sphinx to a distance of about 200 m, and C. sphinx can be considered as an effective seed disperser of M. acuminata.

STUDIES ON HAEMOLYMPH CONSTITUENTS OF INDOPLANORBIS EXUSTUS (DESHAYES) AND LYMNAEA ACUMINATA (LAMARCK) F.RUFESCENS (GRAY) AND THE EFFECTS OF COPPER ON THE ACTIVITY PATTERN OF SELECTED TRANSAMINASES AND PHOSPHATASES

The problem investigated is on the haematological aspects of two freshwater pulmonate snails, Indoplanorbis exustus (Deshayes),and Lymnaea acuminata f.rufescens (Gray). An important aspect of the present investigation is to emphasize the utilization of freshwater organisms as models for research directed at understanding the basic biomedical problems that remain unresolved. Another aspect is to demonstrate how haemolymph can be treated as a tissue because of late, it has been shown that several parameters of blood can be taken as reliable indicators for diagnostic purposes, and also to monitor environmental pollution. The various haematological parameters studied are total haemocyte number,packed cell volume, haemoglobin, and inorganic as well organic constituents in three size groups of both the snail species. The effect of copper toxicity was measured in terms of total haemocyte count, and the activity pattern of selected phosphatases and transaminases.The study concluded that enzyme activity levels can be taken as reliable indicators to monitor pollution. Age is a factor that determines several of the physiological, biochemical and metabolic activities. This study also indicates that haemolymph can be taken as an organ system to study the various changes taking place at organ systems levels.

Efeitos de Solanum sisymbriifolium Lam. e S. nigrum L. sobre o nemátode - das - lesões - radiculares (Pratylenchus goodeyi (Cobb) Sher & Allen, 1953) parasita da bananeira (Musa acuminata Colla)

A cultura da bananeira é de grande importância económica para a Ilha da Madeira. A procura de formas de agricultura mais sustentáveis, como é o caso da agricultura biológica, tem levado ao desenvolvimento de estratégias alternativas aos produtos fitofarmacêuticos que possam ser utilizadas pelos agricultores. O objectivo geral deste trabalho foi o contribuir para a agricultura da Madeira desenvolvendo uma estratégia de luta contra o nemátode-das-lesões-radiculares, Pratylenchus goodeyi, utilizando Solanum sisymbriifolium e S. nigrum como cultura armadilha ou como biofumigante. Os isolados de P. goodeyi foram obtidos a partir da cultura in vitro em discos de cenoura e de raízes de bananeira infectadas pelo nemátode. Apesar de P. goodeyi se ter reproduzido nas plantas de S. sisymbriifolium e de S. nigrum, os factores de reprodução foram muito baixos (0,001), podendo estas plantas serem consideradas como resistentes ou, pelo menos, hospedeiros fracos. Os efeitos da incorporação, de diferentes partes de S. sisymbriifolium e S. nigrum (raízes, raízes+parte aérea e parte aérea), no solo com plantas de bananeira, infectadas com P. goodeyi, foram avaliados em relação ao crescimento das plantas de bananeira e à reprodução do nemátode. Verificou-se que qualquer uma das espécies de Solanum influenciou o crescimento das plantas de bananeira, principalmente daquelas em que as raízes foram incorporadas no solo. A reprodução de P. goodeyi nas plantas de bananeira, apenas infectadas com o nemátode, foi superior à sua reprodução nas plantas em que ocorreu incorporação no solo. Relativamente aos efeitos dos extractos aquosos das plantas de Solanum na mortalidade de P. goodeyi concluiu-se que os extractos de S. sisymbriifolium foram os mais eficazes, principalmente na concentração de 250 mg/ml. De acordo com os resultados obtidos, conclui-se que as plantas S. sisymbriifolium e S. nigrum poderão ser utilizadas como biofumigante e como adubo verde, contribuindo para melhorar a qualidade e a quantidade das produções, eliminando os efeitos negativos, de produtos de origem química, sobre a saúde e o ambiente.

Experimental assessment of Heliconia acuminata growth in a fragmented Amazonian landscape

1 Fragmentation severely alters physical conditions in forest understories, but few studies have connected these changes to demographic impacts on forest species using detailed experimental examination at the individual and population levels.2 Using a 32-month, reciprocal-transplant experiment, we show that individuals of the Amazonian understory herb Heliconia acuminata transplanted into forest fragments lost over 20% of their vegetative shoots, while those transplanted to continuous forest showed a slight gain. The leaf area of plants in fragments also increased at half the rate it did in continuous forest sites.3 It appears that the normal dry season stresses to which forest understorey plants are exposed are greatly exacerbated in fragments, causing plants to shed shoots and leaves.4 the observed shifts in size could help explain why populations in fragments are more skewed towards smaller demographic stage classes than those in continuous forest. These shifts in size structure could also result in reduced abundances of flowering plants, as reproduction in H. acuminata is positively correlated with shoot number.5 Fragmentation-related changes in growth rates resulting from abiotic stress may have significant demographic consequences.

O plantio associado entre banana (Musa acuminata Cultivar Cavendish "Grande Naine") e feijão-de-porco (Canavalia ensiformis (L.) D. C.): uma avaliação agronômica dos efeitos da competição por água, nitrogênio e energia luminosa

Nas regiões de clima tropical, o monocultivo da banana vem causando conseqüências ambientais desastrosas e, muitas vezes, impedindo uma exploração continuada de uma mesma área. A redução do rendimento é devido principalmente as limitações físico-químicas do solo e a rápida degradação do sistema radicular, agravada pela ação de parasitas do solo (nematóides, fungos, etc.). Em virtude destas limitações, várias iniciativas vem sendo buscadas para a minimização das perdas agronômicas e ambientais, destacando-se o melhoramento e a modificação genética, e a associação deste cultivo com espécies leguminosas. Porém uma das grandes dificuldades de avaliarmos os novos sistemas de cultivo alternativos concentra-se na falta de referenciais agronômicos relacionados principalmente com o funcionamento de sistemas de cultivos associados, especialmente relacionados aos fatores e condições que interferem diretamente na definição do rendimento da espécie principal. O presente estudo testou , em campo experimental, o uso de plantas de serviço associada a bananeira e seus efeitos na produção de biomassa durante seu o ciclo vegetativo. Isto porque é durante esta fase que a bananeira constrói sua capacidade de reservas de fotoassimilados e, consequentemente, define o potencial de produção e enchimento dos frutos. Além do monocultivo, definiu-se mais duas parcelas associadas com o feijão-de- porco: 1) o plantio simultâneo das duas espécies e; 2) o plantio de feijão-de-porco e, após 2 meses, a introdução da banana. Além de acompanhamento semanal das parcelas, realizou-se, bimensalmente, coletas destrutivas de dados sobre produção de matéria seca, superfície foliar e análise nutricional das plantas. Após a análise agronômica da fase vegetativa, aplicou-se a modelização dos sistemas de cultivo estudados e comparou-se os possíveis cenários sobre o rendimento final da bananeira, além de outros indicadores sobre os fatores de crescimento das plantas. Após o acompanhamento dos 7 primeiros meses do ciclo vegetativo, concluiu-se que a data de estabelecimento da associação foi determinante para o sucesso do cultivo associado. Podemos destacar que a associação entre a bananeira e o feijão-de-porco não causou limitações na produção de biomassa (4,2 ton/ha), quando comparada com o monocultivo (4,5 ton/ha). A redução do número de capinas também foi um indicador animador deste sistema de cultivo alternativo. Por outro lado, quando a bananeira foi plantada 60 dias após a leguminosa, a mesma representou uma séria limitação na produção de biomassa (2,7 ton/ha). Esta limitação deveu-se ao estado de forte competição devido a agressividade com que o feijão-de-porco recobria toda a parcela e alcançando uma altura (74 cm) superior que a muda de banana (29 cm). Em relação a primeira parte da metodologia aplicada - o diagnóstico agronômico -, a mesma foi eficiente para a avaliação do ciclo vegetativo da associação estudada, ficando a necessidade da continuidade do acompanhamento do ciclo reprodutivo, para a confirmação dos resultados em termos de formação e produção de frutos. Na fase de modelização, chegou-se a uma leitura dos resultados próxima dos resultados obtidos no campo. Em termos de rendimento em frutos, o monocultivo com adubação (400 kg/ha de nitrogênio) e irrigação (133 mm) teve um aumento na ordem de 50% no rendimento final (28 ton/ha) Quando comparada com a parcela nas condições reais do experimento (19,6 ton/ha). Já o rendimento em frutos da associação, apresentou o mesmo resultado com e sem adubação e irrigação (16 ton/ha). No tocante a contrução dos cenários, confirmou-se novamente algumas das vantagens da associação, principalmente na redução da adubação nitrogenada aplicada nos sistemas convencionais de cultivo. Finalmente, podemos imaginar a construção de várias formas de testar e otimizar o uso destes sistemas associados (cenários). Porém, confirma-se que a construção de novos referenciais agronômicos sobre sistemas de cultivo mais complexos (os cultivos associados) torna-se ainda muito necessário para a realização de avaliações mais precisas sobre estas alternativas. E, com estes novos referenciais técnicos, podemos imaginar, a médio e longo prazo, alguns dos benefícios das leguminosas sobre as propriedades físico-químicas do solo cultivado (cobertura viva, adubo verde, redução de adventícias, etc) e sobre a manutenção do rendimento dos cultivos (adubação verde).

Caracterização fisiológica e bioquímica da dominância apical em bananeira (Musa acuminata colla)

Pós-graduação em Agronomia (Horticultura) - FCA

Condyloma acuminata in the tongue and palate of a sexually abused child: a case report

Condyloma acuminata caused by human papilloma viruses, (HPV) is a sexually transmitted disease (STD) appearing most frequently as soft, pink cauliflower like growths in moist areas, such as the genitalia, mouth and other places. The disease is highly contagious, can appear singly or in groups, small or large. In children, the isolation of a sexually transmitted organism may be the first indication that an abuse has occurred. Although the presence of a sexually transmissible agent from a child beyond the neonatal period is suggestive of sexual abuse, exceptions do exist. The authors report the clinical case of a five-year-old Caucasian male with lesions located in the dorsal surfaces of the posterior tongue and palate. Both lesions had a firm consistency, reddish appearance and presence of whitish areas and regions of ulceration. During the interview, the mother reported that the boy had been sexually abused. Sexually transmitted disease may occur during sexual abuse. Dentists as well as pediatricians have a role to play in identifying and treating these children. The diagnosis is essentially clinical (anamnesis and physical examination), but also the use of cytology eventually resorts to biopsy of the suspicious lesions for histological examination. The therapeutic option was the excision of the lesions.

Trips (Frankliniella brevicaulis Hood) de las erupciones del fruto de banano (Musa acuminata Colla) en la provincia de Formosa, Argentina

El banano en la provincia de Formosa (Argentina) es uno de los principales cultivos de renta y generador de mano de obra para el productor por lo que representa un importante lugar en lo social y económico. La sanidad de los cultivos es fundamental para lograr una mayor rentabilidad. Se han observado en los frutos daños atribuibles a trips. Los objetivos de este trabajo fueron identificar la/s especie/s de trips causal de las erupciones del fruto de banano en la provincia de Formosa, realizar una descripción detallada de su morfología y caracterizar y evaluar los daños producidos. La zona de trabajo correspondió al Área-Laguna Naineck en el Departamento Pilcomayo de la provincia de Formosa considerando un total de 1.103,74 ha pertenecientes a 233 productores. Para la determinación del estado sanitario de las plantaciones con respecto a la presencia del insecto se realizó un diseño de muestreo estadístico. Se recolectaron muestras del insecto y se identificaron con ayuda de claves. La única especie de trips encontrada fue Frankliniella brevicaulis. Los daños producidos por esta especie serían debidos a las heridas causadas por la oviposición, siendo éstas posibles fuentes de entrada para el hongo Colletotrichum musae. Se observaron daños en el 100% de los cachos de banana en todas las plantaciones evaluadas.

New indole alkaloids from the roots of Ochrosia acuminata

Two new indole alkaloids, polyneuridine-N-oxide (1) and 17-hydroxy-10-methoxy-yohimbane (2), together with seven known alkaloids were isolated from the roots of Ochrosia acuminata collected in Savu, Indonesia. 9-Methoxyellipticine (3) and ellipticine (4) were responsible for the antitumor activities of the extract. The structures of all compounds were elucidated using MS and NMR methods.