Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

206

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

Sponges are a source of a great diversity of secondary metabolites

presumably used for antipredation, competition for space and control

of invading microorganisms. Some of these natural products may be of

use for man as drugs, anti-fouling substances and a variety of other

functions. Many sponges harbour large numbers of prokaryotic endo-

bionts and it is often assumed that they may be involved in the pro-

duction of these substances. In this context, we have investigated the

marine sponge Ircinia felix.This species, common in the Caribbean

Sea, is known to contain numerous bacteria and cyanobacteria and to

produce bioactive compounds, in particular furanosesterterpene

tetronic acids (1). The aim of this study was to identify the biosyn-

thetic origin of these metabolites and to understand their ecological

significance, especially after wounding. 

Sponges were collected by SCUBA diving in the Caribbean Sea off

Curaçao at 30 m. They were immediately transported in seawater to

the laboratory where they were processed. A piece of the ectosome and

the choanosome were carefully cut off and mechanically dissociated

through a 100 µm nylon mesh into cold Ca

++

/ Mg

++

- free artificial

seawater, 10 mM EDTA. The remaining part was put back into the sea

for 24 h, and then the sponge tissues were again dissociated as

described above. The endosomal and ectosomal cell suspensions from

the intact and injured specimens were centrifuged for 10 mins, respec-

tively at 300 g (C1 fraction) and 1000 g (C3 fraction); the corre-

sponding supernatants were further centrifuged at 4000 g for 15 mins

(C2 and C4 fractions). Phase-contrast and UV microscopy observa-

tions showed these cell fractions to be enriched either in sponge cells

(C1), cyanobacteria (C3) or bacteria (C2 and C4). However bacteria

present in large amounts in sponge tissues were still present in signif-

icant numbers in the C1 and C3 fractions. On the contrary, cyanobac-

teria were almost absent from C1 and C2 choanosomal fractions. 

The extraction of the cell fractions with methanol followed by

Reverse Phase HPLC analyses revealed the existence of two main

groups of secondary metabolites, furanosesterterpenic derivatives of

the variabilin-type (V1 and V2) and sulfircin-like compounds (S). No

significant differences of S content were observed between fractions

before and after wounding (A, B). On the contrary, 24 hours after

wounding, a significant rise of V1 was observed as well as high

amounts of V2 detected only in the injured sample (B). (V1 + V2) /S

ratios increased, several-fold principally in the C2, C3 and C4 frac-

tions.

These findings agree with those of Zea (3) who observed a strong

increase of variabilin in Ircinia felixtissues when sponges were pur-

posely injured. Our results extend these observations at the cellular

level and suggest that heterotrophic bacteria rather than sponge cells

or cyanobacteria would be responsible for the production of variabilin-

type furanosesterterpenes. The fact that these metabolites occur in dif-

ferent species and genera of the family Ircinidae and the Orders

Dictyoceratida/ Dendroceratida together with the presence of a con-

stant large number of bacteria in I. felixgive further support to our pro-

posal.

Standard disc bioassays (500µg/disc) showed a moderate antibacte-

rial activity of C2, C3, C4 and to a lesser extent C1 fractions against

E s 

ch 

e 

r 

i chia colibut no activity against Bacillus subtilisa n d

Saccharomyces cerevisiae.The antibacterial activity appeared slightly

enhanced in injured sponges. These results indicate that furanosestert-

erpenes may act as internal antibiotic protection as suggested by Zea

(3).

This work was supported by the EU Project “Symbiosponge” (MAS3-

CT97-0144).

References

1. Martinez A., Duque C., Hara N. and Fujimoto Y., 1995. 1(18R)-

variabilin from the sponge Ircinia felix. Nat. Prod. Lett., 6: 1-6.

2. Wright A.E. and McCarthy P.J., 1989. Sulfircin: a new sesterterpene

sulfate from a deep-water sponge of the genus Ircinia. J. Org. Chem., 54:

3472-3474.

3. Zea S., Parra F.J., Martinez A. and Duque C., 1999. Production of

bioactive furanosesterterpene tetronic acids as possible internal chemical

defense mechanism in the sponge Ircinia felix(Porifera : Demospongiae).

Memoirs of the Queensland Museum, 44: 688-696.

BIOSYNTHETIC ORIGIN OF FURANOSESTERTERPENES IN THE SPONGE IRCINIA FELIX.

Richelle-Maurer E.

1

*, Braekman J.-C.

2

, De Kluijver M.

3

, Gomez R.

3

,Van de Vyver G.

1

,Van Soest R.

3

and Devijver C.

2

1

Laboratory of Cellular Physiology, CP 300, Université Libre de Bruxelles, Belgium - emaurer@ulb.ac.be

2

Laboratory of Bio-organic Chemistry, CP 160/07, Université Libre de Bruxelles, Belgium

3

Institute for Biodiversity and Ecosystem Dynamics, University of Amsterdam, The Netherlands

Abstract

The present results strongly suggest that heterotrophic bacteria found in great abundance within the sponge tissues are involved in the

production of furanosesterterpenes in Ircinia felix.Taken together, their increase after in?icted injuries and their antibacterial activity

indicate that they might play a role in limiting bacterial proliferation during the process of wound healing. 

Keywords: Bacteria – antibiotics – secondary production – Porifera

Fig. 1. Distribution of metabolites in cell fractions (relative area

calculated to MeOH as internal standard).