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

Peroxidasas vegetales y enzimas relacionadas: rol fisiológico. Su aplicación a la producción de reactivos

Las peroxidasas son enzimas ampliamente distribuidas en tejidos vegetales, en una variedad de formas moleculares múltiples cuyo modelo de distribución varía no sólo según el órgano o tejido aislado sino también su estadío de desarrollo y frente a todo tipo de cambio en el medio ambiente (físico, químico, biológico). Se han asignado a estas enzimas diferentes papeles metabólicos: a) participación en la regulación de los niveles endógenos de la hormona ácido indolacético, por su capacidad para actuar como AIA oxidasa, b) participación en las últimas etapas del proceso de lignificación, c) entrecruzamiento de polímeros de la pared celular, d) detexificación de radicales libres, etcétera. La existencia de un gran número de formas moleculares múltiples de esta enzima y su diferente localización a nivel subcelular, iónicamente unidas y covalentemente unidas a pared celular, ha llevado a la presunción de que no todas las isoformas llevarían a cabo estas funciones metabólicas sino que grupos de ellas o alguna en particular pueden actuar preferentemente en alguno de esos roles. (...) Existe evidencia que en la formación de radicales libres para la polimerización de monolignoles podría intervenir además otra enzima diferente: la lacasa. (...) Este proyecto es una continuación de otros de ejercicios anteriores y corresponde a tres líneas de trabajo. Los objetivos de dos de ellas buscan establecer a través de estudios comparativos de las propiedades bioquímicas e inmunológicas de isoperoxidasas de diversos tejidos vegetales y su localización a nivel celular, si es posible asignar un papel fisiológico a una isoforma de esta enzima o a un grupo de isoformas en particular. En uno de ellos se intenta, además, establecer la participación de las lacasas, en la lignificación. El objetivo de la tercera línea es de neto corte aplicado: se propone estudiar las condiciones óptimas de producción, extracción y purificación de peroxidasas para usar en la preparación de reactivos de análisis clínicos o bien obtener conjugados con anticuerpos aplicables a reacciones de enzimoinmunoanálisis que puedan ser aprovechados por la industria biotecnológica nacional.

Evolución floral mediada por polinizadores. Evidencias a escala poblacional, interpoblacional e interespecífica. Pollinator mediated flower evolution at population, interpopulation and interspecific perspectives.

Identificación y caracterización del problema: El fenotipo floral puede explicarse como respuesta adaptativa a los polinizadores. Sin embargo, está también influido por otros procesos como aislamiento geográfico, contexto histórico, efectos ambientales así como limitaciones filogenéticas y de desarrollo. Aunque las presiones selectivas ejercidas por un grupo funcional de polinizadores es supuestamente una característica prevalente que subyace a la evolución floral y especiación en los estudios de la biología evolutiva de las flores, la evidencia sobre importancia de los polinizadores como fuerzas moldeadoras del fenotipo floral es escasa y equívoca. Hipótesis Los patrones de variación de caracteres florales relacionados al ajuste flor-polinizador son explicados por la selección contemporánea y pasada ejercida por los polinizadores más eficientes. Objetivos: Estudiar la influencia de los polinizadores y de otros procesos como aislamiento geográfico, contexto histórico, efectos ambientales así como limitaciones filogenéticas y de desarrollo, como fuerzas moldeadoras del fenotipo floral dentro y entre poblaciones de una misma especie, así como entre especies diferentes. Materiales y métodos: Se encarará el estudio de sistemas plantas-polinizador sobre cuyo funcionamiento tenemos conocimientos previos y resultados publicados con aproximaciones que resultaron exitosas en otros estudios realizados por nosotros o con aproximaciones que son novedosas en los estudios de estos sistemas. Se integrarán aproximaciones de morfometría clásica y geométrica, de análisis filogenético y filogeográfico, análisis de contrastes independientes, de modelado predictivo de nicho, de selección e integración fenotípica en distintas especies o grupos de especies. Resultados esperados Los estudios de selección fenotípica deberán servir para demostrar si caracteres claves en el ajuste flor-polinizador son contemporáneamente blanco de la selección natural, si similar selección pasada ha dejado su impronta en la estructura de covariación (integración) y si esos caracteres son heredables. A nivel inter-poblacional, se espera demostrar que esta variación geográfica en atributos florales está relacionada con el ensamble de polinizadores cambiantes, y que esta variación se reflejada en la estructura genética geográfica, y que distintos escenarios selectivos (históricos y ecológicos como distintos ensambles de polinizadores) tienen consecuencias en los patrones de selección contemporánea (selección fenotípica) o pasada (integración). A nivel inter-específico, sobre estos antecedentes se plantean dos posibles situaciones de estudio en especies de plantas filogenéticamente hermanas que conviven y que ya sea, que comparten la misma especie de abeja polinizadora o que presentan dos sistemas de polinización contrastantes (aves o abejas) y forman una zona híbrida. Importancia del proyecto: Poder responder preguntas relevantes sobre biología evolutiva tomando como modelo al efecto selectivo de polinizadores sobre distintas especie de plantas nativas del Córdoba y otras regiones del país. Por otro lado, el conocimiento de los sistemas planta/polinizador impacta sobre la conservación de interacciones, el sustento de la biodiversidad. Esto contribuiría a la elaboración de protocolos de conservación de especies nativas del país.

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.

Búsqueda de 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, los cuales son utilizados para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer, presentan inconvenientes asociados a su toxicidad. Los inhibidores de tirosinasa son utilizados como agentes terapeúticos, cosméticos y como aditivos alimentarios, por lo que su búsqueda es de alta relevancia. El cáncer es una patología que se cobra numerosas vidas anualmente. Se han caracterizado tres subfamilias de proteínas MAPK en los vertebrados cuya desrregulación implica la aparición de numerosos tipos de cáncer: JNK, el grupo de las quinasas p38 y las proteínas ERK. Una activación y/o inhibición combinada de estas tres vías conduciría a encontrar nuevos agentes terapéuticos para el control de determinados tipos de tumores. En otro aspecto relacionado al cáncer y sus terapias, muchas drogas antitumorales convencionales corren el riesgo de perder protagonismo debido a su deteriorada eficacia. Esto se atribuye fundamentalmente al hecho de que las células cancerígenas han desarrollado resistencia contra ellas debido a la sobre-expresión de 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 con diferentes bioactividades los cuales pueden ser aprovechados por el hombre para la obtención de nuevos agentes terapeúticos. Es nuestro objetivo encontrar nuevas sustancias obtenidas a partir de plantas nativas y naturalizadas del centro de Argentina efectivas para inhibir bacterias, enzimas asociadas a patologías y MDR. Estos productos pueden llevar a nuevos medicamentos fitoterápicos o a novedosos líderes para la síntesis de análogos.

Inducción sistémica de la biosintesis de metabolitos secundarios en plantas aromáticas mediada por rizobacterias. Systemic induction of secondary metablolites biosynthesis in aromatic plants by rhizobacteria.

El uso de microorganismos como inoculantes para incrementar la disponibilidad y toma de nutrientes por parte de los cultivos, es una nueva tecnología que ha dado buenos resultados, observándose un incremento en la emergencia, vigor, mayor desarrollo en la parte aérea y de raíces, registrándose aumentos considerables de los rendimientos en cultivos de interés comercial. Esto es debido a que los microorganismos PGPR (Plant Growth promoting rhizobacteria) sintetizan ciertas sustancias reguladoras del crecimiento como giberelinas, citoquininas y auxinas; las cuales estimulan la densidad y longitud de los pelos radicales, aumentando así la cantidad y longitud de las raíces de los vegetales. Así, se incrementa la capacidad de absorción de agua y nutrientes, haciendo que las plantas sean más vigorosas, productivas y tolerantes a condiciones climáticas adversas, como sequías o heladas. Otro factor benéfico es que ciertos microorganismos solubilizan nutrientes poco móviles en el suelo como el caso del fósforo, segundo nutriente, después del nitrógeno en importancia para el crecimiento de los cultivos. Estos microorganismos también tienen una función muy importante en el control natural de agentes patógenos, a través de la inducción del sistema de defensa en las plantas, aumentando su resistencia a enfermedades, a través de la producción de compuestos bacterianos como antibióticos y sideróforos. Los variados mecanismos mediante los cuales la acción PGPR se lleva a cabo no son plenamente conocidos y, por lo tanto, es necesario determinar con precisión su efecto particular en la biología de la planta beneficiada. Las plantas aromáticas y medicinales inoculadas con microorganismos (rizobacterias) registran un incremento en varios parámetros de crecimiento vegetal (peso fresco parte aérea, peso seco de raíz, número de hojas, etc) y en el rendimiento de aceite esencial (AE). El aumento de la síntesis, y la variación de los porcentajes relativos de los componentes principales de AE en plantas aromáticas, como efecto de la inoculación, podría considerarse como una respuesta defensiva de la planta frente a la colonización de microorganismos dado que varios AE poseen propiedades antimicrobianas. El incremento de estos metabolitos también se ha registrado como respuesta frente a la herbivoría. En el presente proyecto se propone dilucidar la existencia de una relación entre las defensas inducidas por rizobacterias con la producción de metabolitos secundarios en plantas aromaticas y medicinales. The use of microorganisms as inoculants to increase the availability and nutrient uptake by crops, is a new technology that has been successfully applied, with an increase in the emergence, vigor, greater development in the shoot and roots, recording significant increases in yields of crop with commercial interest. This is because microorganisms PGPR (Plant Growth Promoting rhizobacteria) synthesize certain growth regulating substances such as gibberellins, cytokinins and auxins, which stimulate the density and length of root hairs, increasing the number and length of roots. Thus, increase the capacity of absorbing water and nutrients, make the plants more vigorous, productive and tolerant to adverse climatic conditions such as drought or frost.Another beneficial factor is that some microorganisms solubilize nutrients mobile in the soil as the case of phosphorus, second nutrient after nitrogen important for plant growth. These organisms also have an important role in the natural control of pathogens through the induction of the plants defense system, increasing their resistance to disease through the production of compounds such as antibiotics and bacterial siderophores. The various mechanisms by which PGPR action takes place are not fully known and therefore it is necessary to accurately determine its particular effect on the biology of the specific plant benefit. Aromatic and medicinal plants inoculated with microorganisms (rhizobacteria) recorded an increase in several parameters of plant growth (shoot fresh weight, root dry weight, leaf number, etc) and essential oil yield (AE). The increase in the biosynthesis, and changes in the relative percentages of the main components of AE in aromatic plants inoculated with rizobacterias, could be regarded as a plant defense response against microbial colonization, since several AE have antimicrobial properties. The increase of these metabolites have also been recorded as a response to herbivory.

Producción in vitro de Embriones Bovinos Transgénicos mediante Inyección Intracitoplasmática de Espermatozoides (ICSI) con Enzimas de Restricción. In vitro Production of Transgenic Bovine Embryos using Intracitoplasmic Sperm Injection (ICSI) and Restriction Enzymes

La ingeniería genética y la reprogramación de organismos vivos representan las nuevas fronteras biotecnológicas que permitirán generar animales con modificaciones precisas en sus genomas para un sinnúmero de aplicaciones biomédicas y agropecuarias. Las técnicas para inducir modificaciones génicas intencionales en animales, especialmente en especies mayores de interés agropecuario, se encuentran rezagadas si se compara con los avances significativos que se han producido en el área de la transgénesis de roedores de laboratorio, especialmente el ratón. Es así que, el presente proyecto persigue desarrollar y optimizar protocolos para generar embriones bovinos transgénicos para aplicaciones biotecnológicas. La estrategia propuesta, se basa en conseguir la presencia simultánea en el interior celular de una enzima de restricción (I-SceI) más un transgén (formado por casetes de expresión de una proteína fluorescente -ZsGreen1- y neomicina fosfotransferasa). Específicamente, proyectamos estudiar una vía alternativa para generar embriones bovinos transgénicos mediante la incorporación del transgén (casetes ZsGreen1 y neo) flanqueado por sitios I-SceI más la enzima I-SceI al interior del ovocito junto con el espermatozoide durante la técnica conocida como inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI). Los embriones así generados se cultivarán in vitro, inspeccionándolos diariamente para detectar la emisión de fluorescencia, indicativa de la expresión de la proteína ZsGreen1. Los embriones que alcancen el estado de blastocisto y expresen el transgén se transferirán quirúrgicamente al útero de ovejas sincronizadas y se mantendrán durante 7 días. Al cabo de este período, los embriones se recolectarán quirúrgicamente del útero ovino y se transportarán al laboratorio para determinar el número de sitios de integración y número de copias del transgén mediante el análisis de su ADN por Southern blot. Se prevé que los resultados de esta investigación permitirán sentar las bases para el desarrollo de métodos eficientes para obtener modificaciones precisas en el genoma de los animales domésticos para futuras aplicaciones biotecnológicas. Genetic engineering and reprogrammed organisms represent the new biotechnological frontiers which will make possible to generate animals with precise genetic modifications for agricultural and biomedical applications. Current methods used to generate genetically modified large animals, lay behind those used in laboratory animals, specially the mouse. Therefore, we seek to develop and optimize protocols to produce transgenic bovine embryos through the use of a non-viral vector. The strategy involves the simultaneous presence inside the cell of a restriction enzyme (I-SceI) and a transgene (carrying cassettes for a fluorescent protein -ZsGreen1- and neomycin phosphotransferase) flanked by restriction sites for the endonuclease. We plan to develop an alternative approach to generate transgenic bovine embryos by coinjecting the transgene flanked by I-SceI restriction sites plus the enzyme I-SceI along with the spermatozoon during the technique known as intracytoplasmic sperm injection (ICSI). Embryos will be cultured in vitro and inspected daily with a fluorescence microscope to characterize transgene expression. Embryos that reach the blastocyst stage and express the transgene will be surgically transfer to the uterus of a synchronized ewe. After 7 days, the embryos will be flushed out the ovine uterus and transported to the laboratory to determine the number of integration sites and transgene copies by Southern blot. We anticipate that results from this research will set the stage for the development of efficient strategies to achieve precise genetic modifications in large domestic animals for future biotechnological applications.