Búsqueda de nuevos compuestos con acción inhibidora de bacterias y enzimas asociadas a patologías, obtenidos a partir de plantas nativas y naturalizadas del centro de Argentina

Las infecciones bacterianas están en franco aumento por diversas razones, en especial por la aparición de resistencia a los antibióticos comerciales. Por otro lado los inhibidores de acetilcolinesterasa (AChE) y tirosinasa, ambas enzimas relacionadas con diversas patologías como por ejemplo la enfermedades de Alzheimer o Parkinson, presentan ciertos inconvenientes en especial asociados a su toxicidad. Es por esto que el descubrimiento de nuevas moléculas con acción inhibidora de bacterias y de las mencionadas enzimas es un desafío de muchos investigadores. Las plantas son capaces de sintetizar compuestos que utilizan como sus propias armas de defensa contra el ataque de agentes externos negativos. Esta propiedad puede ser aprovechada por el hombre para la obtención de nuevos medicamentos fitoterápicos. Continuando con la búsqueda de compuestos naturales bioactivos que realiza nuestro grupo de investigación, es nuestro objetivo encontrar nuevos agentes obtenidos a partir de plantas nativas y naturalizadas de la región Central de Argentina efectivos para inhibir bacterias y enzimas asociadas a enfermedades. Estos productos pueden llevar a nuevos medicamentos fitoterápicos o a novedosos líderes para la síntesis de análogos. De esta manera podremos contribuir a mejorar la calidad de vida de los pacientes afectados.

Búsqueda de nuevos compuestos obtenidos a partir de plantas nativas y naturalizadas del centro de Argentina con acción inhibidora de bacterias, enzimas asociadas a patologías y bombas de resistencia a multidrogas (MDR)

Las infecciones bacterianas están en franco aumento por diversas razones, en especial por la aparición de resistencia a los antibióticos comerciales. Por otro lado los inhibidores de acetilcolinesterasa (AChE) y tirosinasa, ambas enzimas relacionadas con diversas patologías como por ejemplo la enfermedades de Alzheimer o Parkinson, presentan ciertos inconvenientes en especial asociados a su toxicidad. Es por esto que el descubrimiento de moléculas obtenidas de plantas con acción inhibidora de bacterias y de las mencionadas enzimas es un desafío de muchos investigadores. En otro aspecto relacionado a la salud humana, muchas drogas antitumorales convencionales corren el riesgo de perder protagonismo debido a su deteriorada eficacia, fundamentalmente atribuida al hecho de que las células cancerígenas han desarrollado resistencia contra ellas. Este fenómeno se debe a la sobre-expresión de proteínas de membrana que actúan como bombas de resistencia a multidrogas (MDR). La inhibición de estas bombas se traduce en un aumento de la eficacia de las quimioterapias. Las plantas son capaces de sintetizar compuestos que utilizan como sus propias armas de defensa contra el ataque de agentes externos negativos. Esta propiedad puede ser aprovechada por el hombre para la obtención de nuevos medicamentos fitoterápicos. Continuando con la búsqueda de compuestos naturales bioactivos que realiza nuestro grupo de investigación, es nuestro objetivo encontrar nuevos compuestos obtenidos a partir de plantas nativas y naturalizadas de la región Central de Argentina efectivos para inhibir bacterias, enzimas asociadas a enfermedades y MDR. Estos productos pueden llevar a nuevos medicamentos fitoterápicos o a novedosos líderes para la síntesis de análogos. De esta manera podremos contribuir a mejorar la calidad de vida de los pacientes afectados

Regulación transcripcional y relación entre estructura y función de proteínas relacionadas con el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa. Transcriptional regulation and relationship between structure and function of proteins related with the choline metabolism in Pseudomonas aeruginosa.

El objetivo general de este proyecto es dilucidar los mecanismos de acción a nivel molecular de enzimas y proteínas involucradas en el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa, con énfasis en la identificación de residuos aminoacídicos críticos y regulación de la expresión de los genes en estudio. Los objetivos específicos que se palntean involucran abordajes bioquímicos y moleculares y serán llevados a cabo mediante técnicas de biología molecular y bioquímica (mutación sitio-dirigida, deleción génica, expresión y purificación de proteínas, fusión transcripcional a genes reporteros, etc). Planteo de hipótesis: las proteínas que se inducen por colina (fosforilcolina fosfatasa (PchP), fosfolipasa C (PlcH), acetilcolinestera (AchE), proteínas periplásmicas unidoras de colina (PUch) podrían compartir: a) una organización génica y responder a la regulación por proteínas regulatorias o a factores ambientales de manera similar; b) residuos aminoacídicos conservados que intervengan en la unión o interacción con diferentes ligandos, principalmente, colina. Para ello, se plantean los siguientes Objetivos Específicos: 1) identificar las zonas promotoras de los genes que codifican para PchP, PlcH, AchE y PUch, a fin de localizar posibles sitios de unión a proteínas reguladoras y los factores ambientales que afectan la actividad promotora. 2) determinar en las proteínas mencionadas los residuos aminoacídicos de importancia involucrados en la catálisis y en la interacción con ligandos, principalmente en la unión a compuestos de alquilamonio; 3) Se iniciarán estudios que demuestren la relación entre la inducción por colina de varios factores de patogenicidad la virulencia del microorganismo, empleando mutantes simples o múltiples en estos factores y como modelo de patogenicidad el nematodo C. elegans. A partir de los resultados obtenidos se pretende tener un conocimiento profundo sobre la regulación molecular y bioquímica de varias enzimas comprometidas en la patología que produce P. aeruginosa. Esto más el conocimiento de la fisiología de este microorganismo abre el camino para la búsqueda de posibles blancos de acción de drogas. Por otro lado, se espera tener un conocimiento integral sobre la regulación de la expresión de las actividades enzimáticas relacionadas con el metabolismo de colina y la respuesta de P. aeruginosa ante la presencia de compuestos de alquilamonio utilizados como nutrientes. Se espera conocer el papel que desempeña cada uno de los sitios de unión a los diferentes ligandos para el funcionamiento y control de las enzimas mencionadas y explicar el comportamiento diferencial de las enzimas frente a distintos sustratos y otros ligandos. El conocimiento de los sitios de unión a compuestos de alquilamonio permitirá encontrar esos dominios en diferentes proteínas del género Pseudomonas y otras bacterias Gram negativas. Desde el punto de vista evolutivo, se podrá comparar la similitud de los sitios de unión a colina entre proteínas de organismos eucariotas con procariotas (ej. PUch de bacterias Gram positivas, transportadores de colina, proteína C reactiva, AchE de eucariotas contra las encontradas en bacterias del género Pseudomonas, fosfolipasas A, C o D, etc.). Este proyecto permitirá concretar al menos dos tesis doctorales (Sanchez, Otero) más varios trabajos finales de grado (tesinas) que son y serán realizados por alumnos de la carrera de Microbiología en la UNRC. Les permitirá a los doctorandos y a los alumnos de grado adquirir una formación bastante integral ya que utilizarán herramientas de la fisiología general bacteriana, de la bioquímica clásica, de la biología molecular y de la bioinformática.

Búsqueda de nuevos extractos y compuestos obtenidos a partir de plantas del centro de Argentina con acción inhibidora de enzimas asociadas a patologías y a la supervivencia de organismos perjudiciales. Search for new extracts and compounds obtained from plants of central Argentina with inhibitoryactivity on enzymes associated with diseases and survival of harmful organisms.

La inhibición en la actividad de ciertas enzimas esenciales puede generar disturbios en la fisiología de algunos organismos como insectos, plantas y microorganismos y en muchos casos puede conducir a su muerte. Por otro lado, la inhibición de estas proteínas logra modificar factores implicados en la manifestación de determinadas enfermedades. Entre las enzimas que muestran estas características podemos mencionar a tirosinasa, p-hidroxifenilpiruvato dioxigenasa (HPPD) y acetilcolinesterasa (AChE). Debido a la necesidad de nuevas drogas con acción inhibidora de las mencionadas enzimas,los investigadores están explorando el mundo vegetal con el fin de obtenerlas,ya que se ha comprobado que las plantas son capaces de sintetizar esta clase de moléculas. Plantas nativas de nuestra región presentan esta propiedad. Continuando con la búsqueda de compuestos bioactivos obtenidos de plantas, se propone en este proyecto obtener nuevos agentes naturales altamente efectivos en inhibir las nombradas enzimas a partir de 100 plantas nativas de la región central de Argentina. Los compuestos aislados pueden ser utilizados directamente o servir como modelo para la síntesis de análogos. En primer lugar se determinará la efectividad de los extractos obtenidos a partir de las plantas seleccionadas como inhibidores de HPPD (utilizando el método del enol-borato) con el fin de seleccionar el más potente. A partir de este extracto y de aquellos seleccionados como más potentes en inhibir tirosinasa y AChE se aislarán, mediante aislamiento bioguiado, e identificarán el/los compuesto/s responsables. Este proceso será llevado a cabo por técnicas cromatográficas y espectroscópicas y el seguimiento de actividad se realizará mediante el método de enol-borato, dopacromo y Ellman para HPPD, tirosinasa y AChE,respectivamente. Posterior a determinar el nivel de actividad (IC50) de cada compuesto aislado se estudiará el posible efecto sinergista que pudieran ejercer al combinarlos entre ellos (si más de un compuesto es aislado de una planta) y con compuestos comerciales. Si los resultados muestran que los extractos ensayados y los metabolitos activos presentes en ellos exhiben alta efectividad en inhibir las enzimas, ellos pueden surgir como agentes terapéuticos eficaces para el tratamiento de ciertas enfermedades que las involucran y de esta manera mejorar la calidad de vida de los pacientes afectados. Estos productos pueden dar lugar a las compañías farmaceúticas a producir drogas no convencionales como nuevas alternativas medicinales. Por otro lado estas sustancias pueden derivar en novedosos herbicidas, antimicrobianos o insecticidas.Dado que todas las plantas propuestas crecen fácilmente en Argentina, la producción de estos medicamentos significaría nuevas fuentes laborales para nuestro país. El hecho de poder obtener y posteriormente utilizar estos productos aumenta en forma sustancial el aprovechamiento que podemos darle a nuestra rica flora nativa.

ESTRATEGIA QUÍMICA Y FARMACOLÓGICA PARA LA BÚSQUEDA DE PRODUCTOS BIOACTIVOS DE PLANTAS AUTÓCTONAS Y MEDICINALES

A partir de especies autóctonas bioactivas, se pretende obtener metabolitos químicos con potenciales actividades biológicas. Esta metodología de trabajo es válida para el descubrimiento de nuevas drogas de origen natural y que podrían ser de aplicación en diversas áreas de la farmacología experimental. Dentro de los diferentes metabolitos químicos que produce el reino vegetal, tanto la familia de flavonoides como la de alcaloides, presentan importantes características farmacológicas, haciéndolos interesantes para su estudio. El presente proyecto contempla la búsqueda de principios activos de origen natural orientados a su evaluación con potenciales aplicaciones terapéuticas: A) Drogas con actividad inhibidora de Acetilcolinesterasa (AcHE) Se evaluará el contenido químico en alcaloides de Lycopodium de especies sudamericanas de Huperzia:Huperzia quadrifariata, Huperzia reflexa y Huperzia acerosa, estudiando sus propiedades como agentes con actividad anticolinesterasa y su relación sobre la memoria y el aprendizaje. B) Drogas con actividad inhibidora sobre sistemas enzimáticos relacionados a eventos inflamatorios: La óxido nítrico sintasa inducilbe (iNOS) es la enzima responsable de la sobreproducción patológica del óxido nítirico (NO), un mediador citotóxico en procesos inflamatorios. Así, evaluaremos si flavonoides obtenidos de Dalea elegans, Dalea boliviana y Prosopis strombulifera, podrían tener algún efecto inhibitorio tanto sobre la producción de NO, como en la expresión de la iNOS, utilizando línea celular derivada de macrófago: J774. C) Drogas con actividad inhibidora de la enzima tirosinasa Tirosinasa es la enzima encargada de la formación de melanina y su inhibición, permitiría la obtención de nuevos agentes terapéuticos y cosméticos que serían útiles para tratar trastornos de hiperpigmentación. De este modo, se estudiará la actividad de flavonoides prenilados obtenidos de especies de Dalea (Dalea elegans y Dalea boliivana) sobre la inhibición de tirosinasa de hongos "in vitro". De este modo, el presente plan de trabajo tiene como propósito el estudio de flavonoides y alcaloides, obtenidos de especies sudamericanas, no solo en su aspecto químico sino también su aplicación en estudios biológicos que permitan asignar actividades, evaluando potenciales efectos farmacológicos y sus posibles mecanismos de acción.

Química y actividad biológica en Huperzia saururus. Chemistry and biological activity in Huperzia saururus.

El presente proyecto apunta a buscar una posible solución a dos problemáticas de salud que afectan a un importante grupo de la población mundial y son los asociados a la enfermedad de Alzheimer (EA) y a la disfunción eréctil. La EA es una enfermedad neurodegenerativa progresiva caracterizada por la pérdida de memoria a corto plazo, entre otras manifestaciones. En la actualidad la terapia más utilizada son los inhibidores de la acetilcolinesterasa (AChE), ya que acetilcolina es el principal neurotransmisor afectado. No obstante, los agentes terapéuticos utilizados presentan efectos no deseados a nivel gastrointestinal, lo que motiva la búsqueda de nuevos agentes. A partir del estudio de la especie autóctona Huperzia saururus aislamos hasta el presente 10 alcaloides, algunos de los cuales resultaron activos sobre la retención de memoria, investigación realizada mediante ensayos tanto in vitro como in vivo. A partir de los promisorios resultados obtenidos se continuarán profundizando estos estudios y también se buscará el farmacóforo, la parte de la estructura responsable de la actividad. Para ello, se realizarán modificaciones químicas de los grupos funcionales y los productos obtenidos serán igualmente evaluados por su actividad sobre memoria. Los que resulten activos serán investigados en relación a su toxicidad, en la búsqueda de potenciales agentes terapéuticos. Paralelamente se estudiarán las diferentes familias de compuestos presentes en la especie, dado que el uso popular proclama su efecto afrodisíaco. La búsqueda de un afrodisíaco perfecto que incremente el deseo sexual, el placer y el desempeño, ha sido una constante desde los tiempos remotos. En todos los casos, se ha buscado mejorar el rendimiento sexual o combatir la disfunción eréctil (DE). Este término se describe como “la incapacidad constante para alcanzar o mantener una erección que es satisfactoria para el rendimiento sexual”. Para investigar la actividad biológica de H. saururus, los extractos y compuestos aislados serán evaluados por la generación de NO que produzcan, la que será estimada mediante la acumulación de nitrito, metabolito estable del NO, en sobrenadantes de cultivo de células endoteliales (HUVEC). Los que resulten efectivos serán evaluados mediante ensayos in vivo tales como, el de conducta sexual en machos y de comportamiento de monta. Del mismo modo que para los alcaloides, se estudiará la toxicidad de los compuestos que resulten activos a los fines de proseguir la metodología en la investigación preclínica de potenciales medicamentos. The present Project aims to look for a possible solution for two health problems that affect an important group of world population and they are those associated to Alzheimer Disease (AD) and Erectile Dysfunction. AD is a neurodegenerative progressive disease characterized by short term memory loss, among other signs. Nowadays the most used therapy are the acethylcholinesterase inhibitors (AChE), in view that the acethylcholine is the main neurotransmitter affected. Nevertheless, the therapeutic agents used present collateral effects at gastrointestinal level, so it motivates the search for new agents. From the autochthonous species Huperzia saururus we have isolated 10 alkaloids until the present, some of which were active on memory retention, investigation developed in vitro and in vivo. After these promising results, these studies will be continued, as well as the search for the pharmacophore. For this reason, chemical modifications on functional groups will be done and the obtained products will be evaluated on their activity on memory as well. In line with this, the different families of compounds present in H. saururus will be studied in view that the popular use claims its aphrodisiac effect. The search for a perfect aphrodisiac that increase the sexual desire, the pleasure and performance was a constant since the old times. In all the cases it was looked a better sexual performance or fight against the erectile dysfunction (DE). For investigate the biological activity of H. saururus, the extracts and the isolated compounds will be evaluated on the NO generation, which will be estimated by means of nitrite accumulation, stable metabolite of NO, in supernatants of endothelial cell cultures (HUVEC). The compounds that appear effectives will be evaluated by in vivo assays such as sexual male behavior, and mount behavior. As for alkaloids, toxicity of active compounds will be studied to follow the pre-clinic methodology research of potential medicines.