Proteomic profile of Piper tuberculatum (Piperaceae) / Perfil proteômico e metabólico de Piper tuberculatum (Piperaceae)

Abstract Piper tuberculatum (Piperaceae) is a species that accumulates especially amides as secondary metabolites and several biological activities was previously reported. In this article, we report a proteomic study of P. tuberculatum. Bidimensional electrophoresis (2D SDS-PAGE) and mass spectrometry (ESI-Q-TOF) were used in this study. Over a hundred spots and various peptides were identified in this species and the putative functions of these peptides related to defense mechanism as biotic and abiotic stress were assigned. The information presented extend the range of molecular information of P. tuberculatum.

Resumo Piper tuberculatum (Piperaceae) é uma espécie que acumula especialmente amidas como metabólitos secundários e diversas atividades biológicas dessa espécie foram relatadas anteriormente. No presente artigo, relatamos um estudo proteômico dessa espécie. Eletroforese bidimensional (2D SDS-PAGE) e espectrometria de massas (ESI-Q-TOF) foram utilizadas nesse estudos. Mais de cem spots e vários peptídeos foram identificados nesta espécie e as funções putativas desses peptídeos relacionadas a mecanismo de defesa como estresse biótico e abiótico foram atribuídos. As informações apresentadas ampliam a gama de informações moleculares dessa espécie.

Modulação in vitro da atividade antibiótica pelo óleo essencial dos frutos de Piper tuberculatum Jacq / Modulación in vitro de la actividad antibiótica por el aceite esencial de frutos de Piper tuberculatum Jacq / In vitro modulation of the antibiotic activity of essential oil from fruits of Piper tuberculatum Jacq

Introdução: Piper tuberculatum Jacq., popularmente conhecida como pimenta-longaou pimenta-d'Arda, é utilizada empiricamente no tratamento de doenças respiratórias (asma, bronquite e tosse) e digestivas (dores abdominais e diarreias). Na literatura é descrita com importantes atividades anti-inflamatória, antimicrobiana, antileucêmico e anti-helmíntica. Objetivos: avaliar a atividade moduladora do óleo essencial dos frutos de P. tuberculatum (OEPT) em associação com diferentes antibióticos frente à Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Pseudomona aeruginosa. Metodos: Os frutos (frescos) de P. tuberculatum foram coletados em Barbalha/CE e submetidos à hidrodestilação em aparelho tipo Clevenger para ser extraído o óleo essencial, após a extração o óleo essencial foi tratado com sulfato de sódio anidro para eliminação da umidade residual. A avaliação da atividade antibacteriana e modulação (em resistência bacteriana) frente às cepas de S. aureus (SA358), E. coli (EC27) e P. aeruginosa (PA03) foram determinadas pelo método de microdiluição para identificar a concentração inibitória mínima (CIM), realizada em triplicata. CIM de ≤ 256 µg/mL foi considerado clinicamente relevante. Resultados: a atividade antibacteriana do OEPT exibiu um CIM de ≥ 1024 µg/mL contra as cepas de bactérias de padrão resistente a múltiplas drogas. Na avaliação da atividade moduladora, o OEPT antagonizou o efeito da amicacina contra E. coli e S. aureus, mas teve efeito sinérgico contra P. aeruginosa. Combinado com a getamicina o óleo exibiu antagonismo frente a E. coli, no entanto não apresentou resultado relevante contra S. aureas e P. aeruginosa. A associação do OEPT com o antibiótico imipenem resultou efeito mais relevante, apresentando sinergismo para todas as bactérias avaliadas, por outro lado, em associação com ciprofloxacino não apresentou efeito significante em relação ao controle. Conclusão: O OEPT apresentou uma melhor atividade quando associado ao imipenem frente todas as bactérias avaliadas, mostrando ser uma possível alternativa no desenvolvimento de novos fármacos com atividade antibacteriana advindos de produtos fitoterápicos(AU)

Introducción: Piper tuberculatum Jacq. popularmente conocida como pimenta-longa o pimenta-d'Arda, se utiliza empíricamente en el tratamiento de enfermedades respiratorias (asma, bronquitis y tos) y digestivas (dolor abdominal y diarrea). En la literatura es describe con importantes actividades antiinflamatorias, antimicrobianas, antileucémicas y antihelmínticas. Objetivo: evaluar la actividad moduladora de los aceites esenciales de frutos de P. tuberculatum (AEPT) en asociación con diferentes antibióticos contra Staphylococcus aureus, Escherichia coli y Pseudomona aeruginosa. Metodología: los frutos (frescos) de P. tuberculatum fueron recolectados en Barbalha/CE y sometidos a hidrodestilación en un equipo Clevenger, para extraer el aceite essencial (AEPT), el cual, una vez extraído, fue tratado con sulfato de sodio anhidro para eliminar la humedad residual. Se evaluó su actividad antibacteriana contra las cepas de S. aureus (SA358), E. coli (EC27) y P. aeruginosas (PA03). Empleando el método de microdilución se determinó la concentración inhibitoria mínima (CIM), con tres réplicas por cada tratamiento. Un valor de CIM ≤ 256 µg/mL se considera clínicamente relevante. Resultados: la actividad antibacteriana del AEPT exhibió una CIM ≥ 1024 µg/mL contra las cepas estándar de bacterias resistentes a múltiples fármacos. En efecto, la actividad AEPT antagoniza el efecto de amikacina contra E. coli y S. aureus, pero tenía un efecto sinérgico contra P. aeruginosa. Combinado con la getamicina el aceite exhibió antagonismo contra E. coli, sin embargo no presentó resultado relevante ante S. aureus y P. aeruginosa. La asociación de AEPT con el antibiótico imipenem resultó el efecto más relevante, mostrando sinergismo frente a todas las bacterias evaluadas. Por el contrario, en asociación con ciprofloxacina no mostró ningún efecto significativo con respecto al control. Conclusión: el AEPT presentó una mejor actividad cuando se asoció a imipenem, frente todas las bacterias evaluadas, demostrando ser una posible alternativa en el desarrollo de nuevos fármacos con actividad antimicrobiana, a partir de productos herbarios(AU)

Introduction: Piper tuberculatum Jacq., commonly known as pimenta-longa or pimenta-d'Arda, is empirically used to treat respiratory conditions (asthma, bronchitis and coughing) and digestive disorders (abdominal pain and diarrhea). Reference may be found in the literature to outstanding antiinflammatory, antimicrobial, antileukemic and antihelmintic activity. Objective: Evaluate the modulatory activity of essential oils from fruits of P. tuberculatum (AEPT) combined with various antibiotics againstStaphylococcus aureus, Escherichia coli and Pseudomona aeruginosa. Methods: Fresh fruits of P. tuberculatum were collected in Barbalha, CE, and subjected to hydrodistillation in a Clevenger set to extract the essential oil (AEPT). The oil extracted was then treated with anhydrous sodium sulfate to eliminate residual humidity. Antibacterial activity was evaluated against strains of S. aureus (SA358), E. coli (EC27) and P. aeruginosas (PA03). Minimum inhibitory concentration (MIC) was determined by the microdilution method, with three replications for each treatment. A MIC ≤ 256 µg/mL was considered to be clinically relevant. Results: Antibacterial activity of AEPT displayed a MIC of ≥1024 µg/mL against standard strains of multi-drug resistant bacteria. In fact, activity of AEPT antagonized the effect of amikacin against E. coli and S. aureus, but had a synergic effect against P. aeruginosa. Combined with gentamicin, the oil exhibited antagonism against E. coli, but no relevant result was obtained against S. aureus and P. aeruginosa. Combination of AEPT with the antibiotic imipenem had the most relevant effect, displaying synergism against all the bacteria evaluated. However, in combination with ciprofloxacin it did not show any significant effect with respect to the control. Conclusion: AEPT displayed better activity against all the bacteria evaluated when combined with imipenem, proving to be a possible alternative for the development of new herbal drugs with antimicrobial activity(AU)

Proteomic profile of Piper tuberculatum (Piperaceae)

Abstract Piper tuberculatum (Piperaceae) is a species that accumulates especially amides as secondary metabolites and several biological activities was previously reported. In this article, we report a proteomic study of P. tuberculatum. Bidimensional electrophoresis (2D SDS-PAGE) and mass spectrometry (ESI-Q-TOF) were used in this study. Over a hundred spots and various peptides were identified in this species and the putative functions of these peptides related to defense mechanism as biotic and abiotic stress were assigned. The information presented extend the range of molecular information of P. tuberculatum.

Resumo Piper tuberculatum (Piperaceae) é uma espécie que acumula especialmente amidas como metabólitos secundários e diversas atividades biológicas dessa espécie foram relatadas anteriormente. No presente artigo, relatamos um estudo proteômico dessa espécie. Eletroforese bidimensional (2D SDS-PAGE) e espectrometria de massas (ESI-Q-TOF) foram utilizadas nesse estudos. Mais de cem spots e vários peptídeos foram identificados nesta espécie e as funções putativas desses peptídeos relacionadas a mecanismo de defesa como estresse biótico e abiótico foram atribuídos. As informações apresentadas ampliam a gama de informações moleculares dessa espécie.

Effect of piper tuberculatum extract on adult schistosoma mansoni: in vitro and in vivo tests

Schistosomiasis is a severely neglected disease with a wide geographical distribution. It affectsapproximately 210 million people in the world and at least 800 million people live in risk areas.The search for new drugs to treat this parasitosis is significant due to the appearance of strains of theworm that are resistant to the currently available drugs. The retrieval of compounds extracted fromplants that act on these parasites has increased scientific investigation of this subject. The presentstudy demonstrates, in vitro and in vivo, the action of crude extract of Piper tuberculatum on adultSchistosoma mansoni. The extract was shown to be quite effective in the in vitro tests, causing softtissue alterations and acting on the reproductive system of females and the mortality of the worms,with a greater effect on males. The in vivo experiment was performed with infected Mus musculusand a decrease in the number of eggs in the first and second oogram stages was found, suggestingaction on oviposition...

A esquistossomose, doença negligenciada grave e de larga distribuição geográfica, atinge cerca de210 milhões de pessoas no mundo e ao menos 800 milhões vivem em área de risco. A busca de novosmedicamentos para o tratamento desta parasitose é relevante em razão do aparecimento de linhagensdo verme resistentes aos fármacos disponíveis. A obtenção de compostos extraídos de plantas comação sobre parasitos tem incrementado a investigação científica sobre este assunto. O presentetrabalho mostra a ação in vitro e in vivo do extrato bruto de Piper tuberculatum sobre adultosde Schistosoma mansoni. O extrato mostrou-se bastante eficaz nos ensaios in vitro, provocandoalterações tegumentares, tendo ação no sistema reprodutor das fêmeas e na mortalidade dos vermes com maior ação sobre os machos. Como resultado em experimentos in vivo, realizados em Musmusculus infectados, observou-se a diminuição do número de ovos de 1º e 2º estágios em oogramas,o que sugere uma ação na postura de ovos...

Composición química de los aceites esenciales de las hojas de Helicteres guazumifolia (Sterculiaceae), Piper tuberculatum (Piperaceae), Scoparia dulcis (Arecaceae) y Solanum subinerme (Solanaceae), recolectadas en Sucre, Venezuela

Chemical composition of essential oils from leaves of Helicteres guazumifolia (Sterculiaceae), Piper tuberculatum (Piperaceae), Scoparia dulcis (Arecaceae) and Solanum subinerme (Solanaceae) from Sucre, Venezuela. Essential oils, biosynthesized and accumulated in aromatic plants, have a wide range of applications in the pharmaceutical health, cosmetics, food and agricultural industry. This study aimed to analyze the secondary metabolites in some plant species in order to contribute to their chemotaxonomy. Leaves from Helicteres guazumifolia, Piper tuberculatum, Scoparia dulcis and Solanum subinerme were collected and their essential oils were obtained by means of hydro-distillation. The oil fraction was analyzed and identified by GC/MS. The extraction yields were of 0.004, 0.032, 0.016 and 0.005%, and the oil constituents of 88.00, 89.80, 87.50 and 89.47%, respectively. The principal oils found were: non-terpenoids volatile secondary metabolites (30.28%) in H. guazumifolia; sesquiterpenoids (20.82 and 26.09%) and oxigen derivated (52.19 and 25.18%) in P. tuberculatum and S. dulcis; and oxigen diterpenoids (39.67%) in S. subinerme. The diisobuthylphtalate (13.11 %) in H. guazumifolia, (-)-spathulenol (11.37%) in P. tuberculatum and trans-phytol (8.29 and 36.00%) in S. dulcis and S. subinerme, were the principal constituents in their respective essential oils. The diisooctylphtalate were the essential oil common to all species, but the volatile compounds such as trans-pinane, L-linalool, β-ionone, isophytol, neophytadiene, trans-phytol, dibutylphtalate and methyl hexadecanoate, were only detected in three of these essences. This suggests that these plants may require similar secondary metabolites for their ecological interactions, possibly due to common environmental factors. Rev. Biol. Trop. 59 (2): 585-595. Epub 2011 June 01.

Los aceites esenciales son biosintetizados por plantas aromáticas y pueden obtenerse de cualquier órgano de la misma, tienen gran aplicación en la industria farmacéutica, sanitaria, cosmética, agrícola y de alimentos. Los aceites esenciales de las hojas de las plantas Helicteres guazumifolia, Piper tuberculatum, Scoparia dulcis y Solanum subinerme fueron obtenidos mediante hidrodestilación con rendimientos de 0.004, 0.032, 0.016 y 0.005%, respectivamente. La CG/EM permitió identificar la mayoría de los constituyentes de estos aceites esenciales (88.00, 89.80, 87.50 y 89.47%, respectivamente), encontrándose en mayor proporción metabolitos no volátiles de estructura no terpenoidal en H. guazumifolia (30.28%), sesquiterpenoides oxigenados en P. tuberculatum (52.19%), sesquiterpenos en S. dulcis (26.09%) y derivados oxigenados de diterpenos en S. subinerme (39.67%). Los constituyentes mayoritarios fueron el diisobutilftalato (13.11%) en H. guazumifolia, (-)-espatulenol (11.37%) en P. tuberculatum y el trans-fitol (8.29 y 36.00%) para S. dulcis y S. subinerme, respectivamente. El diisooctilftalato fue el constituyente común en los aceites esenciales de todas las especies y los compuestos volátiles trans-pinano, L-linalool, β-ionona, isofitol, neofitadieno, trans-fitol, dibutilftalato y hexadecanoato de metilo, fueron detectados en tres de estas esencias. Esto sugiere que dichas plantas pueden requerir metabolitos secundarios similares para su interacción ecológica, posiblemente debido a factores ambientales comunes.

Antileishmanial activity of 3-(3,4,5-trimethoxyphenyl) propanoic acid purified from Amazonian Piper tuberculatum Jacq., Piperaceae, fruits / Atividade antileishmania do 3,4,5-trimetoxi-dihidrocinâmico purificado das frutas de Piper tuberculatum Jacq., Piperaceae, amazônica

Leishmanicidal activity of the 3-(3,4,5-trimethoxyphenyl) propanoic acid (TMPP) isolated from EtOH extracts of the Amazonian Piper turbeculatum Jacq. fruits was evaluated in vitro using Leishmania amazonensis promastigotes. The TMPP was assayed at concentrations of 1600 to 6.25 µg/mL for 24, 48, 72 and 96 h. Promastigotes viability was analyzed and the IC50 of TMPP was 145 µg/mL.

A atividade leishmanicida do ácido 3,4,5-trimetoxi-dihidrocinâmico (TMPP) isolado do extrato hidroalcoólico de frutos de Piper turbeculatum Jacq. amazônica foi testado em ensaios in vitro utilizando formas promastigotas de Leishmania amazonensis. O TMPP foi utilizado em culturas de L. amazonensis nas concentrações de 1600 a 6,25 µg/mL. A viabilidade celular das formas promastigotas foi observada em 24, 48, 72 e 96 h para cálculo da CI50. O TMPP apresentou efeito leishmanicida dose dependente para as formas promastigotas de L. amazonensis apresentando CI50 de 145 µg/mL.

Trypanocidal activity of Piper arboreum and Piper tuberculatum (Piperaceae) / Atividade tripanocida de Piper arboreum e Piper tuberculatum (Piperaceae)

No escopo de nossas pesquisas sobre agentes bioativos da flora brasileira, vinte e quatro extratos e frações de Piper arboreum Aub. e Piper tuberculatum Jacq. (Piperaceae) tiveram sua atividade tripanocida avaliada através do ensaio colorimétrico com MTT. As atividades mais potentes foram manifestadas pelas frações hexânicas das folhas de P. arboreum (CI50 = 13,3 µg/mL) e P. tuberculatum (CI50 = 17,2 µg/mL). As frações hexânicas dos frutos de P. tuberculatum e P. arboreum também apresentaram efeito tóxico potente contra as formas epimastigotas de Trypanosoma cruzi, com valores de CI50 (µg/mL) de 32,2 e 31,3, respectivamente. Adicionalmente, o estudo fitoquímico da fração hexânica das folhas de P. arboreum forneceu duas amidas pirrolidínicas, piperilina (1) e 4,5-diidropiperilina (2), que podem ser responsáveis pela atividade antiprotozoária desta fração.

In the scope of our ongoing research on bioactive agents from Brazilian flora, twenty-four extracts and fractions obtained from Piper arboreum Aub. and Piper tuberculatum Jacq. (Piperaceae) were screened for trypanocidal activity by using MTT colorimetric assay. The strongest activity was found in hexane fractions from the leaves of P. arboreum (IC50= 13.3 µg/ mL) and P. tuberculatum (IC50 = 17.2 µg/mL). Hexane fractions of the fruits of P. tuberculatum and P. arboreum showed potent toxic effects on epimastigote forms of Trypanosoma cruzi, with values of IC50 (µg/mL) of 32.2 and 31.3, respectively. Additionally, the phytochemical study of the hexane fraction of P. arboreum leaves furnished two pyrrolidine amides, piperyline (1) and 4,5-dihydropiperyline (2), which could be responsible, at least in part for the observed antiprotozoal activity.

Extração e análise eletroforética em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) de proteínas totais de folhas e raízes de Piper tuberculatum / Extraction and polyacrylamide gels electrophoresis analysis (SDS-PAGE) of total protein from leaves and roots of Piper tuberculatum

O Estado do Pará é o principal produtor brasileiro de pimenta-do-reino (Piper nigrum Link), entretanto a sua produção tem sido bastante afetada pela doença conhecida como fusariose. O Fusarium solani f. sp. piperis é o agente causador desta doença que afeta o sistema radicular da planta, causando o apodrecimento das raízes e a queda das folhas levando à morte da planta. Algumas piperáceas nativas da região amazônica, entre elas a espécie Piper tuberculatum Jacq., têm se mostrado resistentes à infecção pelo F. solani f. sp. piperis, e desta forma têm sido utilizadas em estudos de interação planta-patógeno. Neste trabalho foram avaliadas cinco condições de extração de proteínas com o objetivo de selecionar tampões adequados para a extração de proteínas totais de folhas e raízes de P. tuberculatum. Os tampões utilizados para a extração de proteínas de raízes e folhas foram: tampão salino, tampão sacarose, tampão glicerol, tampão uréia e tampão fosfato de sódio. As análises quantitativas mostraram que os tampões sacarose, glicerol e uréia foram mais eficientes na extração de proteínas de folhas e raízes. Análises de SDS-PAGE mostraram padrões diferenciados de bandas em extratos protéicos de folhas e raízes obtidos com os diferentes tampões. Os resultados obtidos neste trabalho contribuem para a identificação de tampões de extração adequados para a obtenção de amostras de proteínas totais em estudos de interação P. tuberculatum - F. solani f. sp. piperis.

The Pará State is the principal Brazilian producer of black pepper (Piper nigrum Link), however, the spice’s production has been damaged by the Fusarium disease. The Fusarium solani f. sp. piperis, causal agent of this disease which attacks the plant root system promoting the root rot, leaves fall and plant death. Piperaceae plants endemic of Amazon region and resistant to F. solani f. sp. piperis infection, such as Piper tuberculatum Jacq., which has been studied in order to understand this host-pathogen interaction. In this work were evaluated five conditions for total protein extraction aiming to select suitable buffers for extraction of total proteins from P. tuberculatum leaves and roots. The conditions used to roots and leaves protein extractions were salt buffer, sucrose buffer, glycerol buffer, urea buffer and sodium phosphate buffer. Quantitative analysis showed that sucrose, glycerol and urea buffers were more efficient for leaves and roots protein extractions. SDS-PAGE analysis showed distinct band patterns in leaves and roots protein extracts obtained with different buffers. Our results could support the selection of extraction buffers for proteomics analysis in P. tuberculatum - F. solani f sp. piperis interaction studies.

Constituintes químicos fixos e voláteis dos talos e frutos de Piper tuberculatum Jacq. e das raízes de P. hispidum H. B. K. / Fixed and volatile chemical constituents from stems and fruits of Piper tuberculatum Jacq. and from roots of P. hispidum H. B. K

Os óleos essenciais dos frutos e talos finos de Piper tuberculatum e das raízes de P. hispidum, coletados no estado de Rondônia, foram obtidos por hidrodestilação e analisados por GC e GC-MS. Foram identificados como constituintes majoritários, nos óleos dos frutos e talos finos de P. tuberculatum, o óxido de cariofileno (32,1 por cento) e (26,6 por cento) e o (E)-cariofileno (17,7 por cento) e (12,3 por cento), respectivamente. No óleo essencial das raízes de P. hispidum, foram identificados, como constituintes majoritários, o dilapiol (57,5 por cento), a elemicina (24,5 por cento) e o apiol (10,2 por cento). Do extrato etanólico dos frutos de P. tuberculatum, foram isolados os esteróides β-sitosterol e estigmasterol, as amidas piplartina e dihidropiplartina e um derivado do ácido cinâmico, o ácido 3,4,5-trimetoxi-dihidrocinâmico.

The essential oils of the fruits and fine stems of Piper tuberculatum and of the roots of P. hispidum, collected in the state of Rondônia, had been gotten by hydrodistillation and analyzed by GC and GC-MS. Caryophyllene oxide - 32,1 percent in fruits and 26,6 percent in fine stem, and (E)-caryophyllene - 17,7 percent in fruits and 12,3 percent in fine stems, were identified as the major constituents in such parts of P. tuberculatum. In the essential oil of the roots of P. hispidum, dillapiol (57,5 percent), elemicine (24,5 percent) and apiole (10,2 percent) were identified as the most abundant constituents. From the ethanolic extract of the fruits of P. tuberculatum, the steroids β-sitosterol and stigmasterol, the amides piplartine and dihidropiplartine and the derivative of the cinâmico acid 3,4,5-trimethoxy-dihidrocinâmic acid were isolated.