Electrosynthesis of heterocyclic compounds by radical cyclization in environmentally friendly media

We investigated the reductive intramolecular cyclization of bromopropargyl ethers derivatives, catalyzed by electrogenerated (1,4,8,11-tetramethyl-1,4,8,11-tetraaza-cyclotetradecane)nickel(I), [Ni(tmc)]+ as the catalysts in N,N,N-trimethyl-N-(2- hydroxyethyl)ammonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide,[N1 1 1 2(OH)][NTf2] and 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, [C2mim][NTf2] by cyclic voltammetry and controlled-potential electrolysis. The results show that the reaction leads to the formation of the expected cyclic compounds, which are important intermediates in the synthesis of natural products with possible biological activities.

Bioactivity of phenolic acids: Metabolites versus parent compounds: A review

Phenolic acids are present in our diet in different foods. In particular, mushrooms are a good source of these molecules. Due to their bioactive properties, phenolic acids are extensively studied and there is evidence of their role in disease prevention. Nevertheless, in vivo, these compounds are metabolized and circulate in the organism as glucuronated, sulfated and methylated metabolites, displaying higher or lower bioactivity. To clarify the importance of the metabolism of phenolic acids, the knowledge about the bioactivity of the metabolites is extremely important. In this review, chemical features, biosynthesis and bioavailability of phenolic acids are discussed as well as the chemical and enzymatic synthesis of their metabolites. Finally, the metabolites bioactive properties are compared with that of the corresponding parental compounds.

The powerful in vitro bioactivity of Euterpe oleracea Mart. seeds and related phenolic compounds

The Euterpe oleracea Mart. (açaí) is a plant from the Amazon region, classified as "super fruit" because of its various functional properties. However, limited investigation has been performed on açaí by-products, such as seeds. Therefore, the aim of this work was to characterized the phenolic compounds of the aqueous extract of açaí seeds and further evaluate its bioactivity (antioxidant and cytotoxic activities. Only proanthocyanidins were detected, being a B-type (epi)catechin tetramer the most abundant; however, procyanidin trimmers were the most predominant form. Açaí seeds extract revealed a high antioxidant (EC50 ranging from 3.6 to 19.4 μg/mL) and cytotoxic activity, being more effective in the cervical carcinoma cell line (HeLa; GI50 = 18 μg/mL); it did not show toxicity for non-tumor cells. Açaí seeds are considered a waste and could have an added economic benefit, through the extraction of natural antioxidants, particularly proanthocyanidins, that could find applications in food and pharmaceutical industries.

Nutritional value, bioactive compounds and antioxidant properties of three edible mushrooms from Poland

Mushrooms contain a multitude of biomolecules with nutritional and/or biological activity. Among the bioactive molecules, phenolic compounds and tocopherols are the most responsible for their antioxidant activity. In the present work, Boletus edulis, Lentinus edodes and Xerocomus badius, three edible mushroom species originated from Poland, were analyzed for their chemical composition and antioxidant activity. Carbohydrates were the most abundant macronutrients, followed by proteins and ash. Fructose, mannitol and trehalose were the prevalent sugars, but glucose was only found in B. edulis. Polyunsaturated fatty acids predominated over mono and saturated fatty acids. Palmitic, oleic and linoleic acids were abundant in the three samples. α- and β- Tocopherols were quantified in all the samples, but γ-tocopherol was only identified in X. badius. Oxalic and fumaric acids were quantified in the three samples; quinic acid was only present in L. edodes, and malic and citric acids were only found in X. badius. p-Hydroxybenzoic, protocatechuic and cinnamic acids were quantified in all the species, while p-coumaric acid was only found in B. edulis. This species and X. badius revealed the highest antioxidant properties, being B. edulis more effective in radicals scavenging activity and reducing power, and X. badius in lipid peroxidation inhibition, which is related with the highest amounts in phenolic compounds and tocopherols, respectively.

Systems biology approaches for the design of novel Saccharomyces cerevisiae winemaking strains for enhanced flavour compounds synthesis

Tese de Doutoramento em Biologia Ambiental e Molecular

Development and characterization of lipid-based nanosystems for controlled release of bioactive compounds

Tese de Doutoramento em Engenharia Química e Biológica.

Development of polymeric nanoparticles containing neuroprotective compounds of Hypericum perforatum

Tese de Doutoramento em Biologia das Plantas - MAP BIOPLANT

Encapsulation and controlled release of bioactive compounds in lactoferrin-glycomacropeptide nanohydrogels : curcumin and caffeine as model compounds

Curcumin and caffeine (used as lipophilic and hydrophilic model compounds, respectively) were successfully encapsulated in lactoferrin-glycomacropeptide (Lf-GMP) nanohydrogels by thermal gelation showing high encapsulation efficiencies (>90 %). FTIR spectroscopy confirmed the encapsulation of bioactive compounds in Lf-GMP nanohydrogels and revealed that according to the encapsulated compound different interactions occur with the nanohydrogel matrix. The successful encapsulation of bioactive compounds in Lf-GMP nanohydrogels was also confirmed by fluorescence measurements and confocal laser scanning microscopy. TEM images showed that loaded nanohydrogels maintain their spherical shape with sizes of 112 and 126 nm for curcumin and caffeine encapsulated in Lf-GMP nanohydrogels, respectively; in both cases a polydispersity of 0.2 was obtained. The release mechanisms of bioactive compounds through Lf-GMP nanohydrogels were evaluated at pH 2 and pH 7, by fitting the Linear Superimposition Model to the experimental data. The bioactive compounds release was found to be pH-dependent: at pH 2, relaxation is the governing phenomenon for curcumin and caffeine compounds and at pH 7 Ficks diffusion is the main mechanism of caffeine release while curcumin was not released through Lf-GMP nanohydrogels.

New approach on the bioconversion of vineyard pruning waste into surface-active compounds by Lactobacillus paracasei

Strategic funding of UID/BIO/04469/2013 unit and project ref RECI/BBB-EBI/0179/2012 (project number FCOMP-01-0124-FEDER-027462) and Xanel Vecino post-doctoral grant (ref SFRH/BPD/101476/2014) funded by Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Portugal

Interrelationship between partition behavior of organic compounds and proteins in aqueous dextran-Polyethylene glycol and Polyethylene glycol-sodium sulfate two-phase systems

Partition behavior of adenosine and guanine mononucleotides was examined in aqueous dextran-polyethylene glycol (PEG) and PEG-sodium sulfate two-phase systems. The partition coefficients for each series of mononucleotides were analyzed as a functions of the number of phosphate groups and found to be dependent on the nature of nucleic base and on the type of \ATPS\ utilized. It was concluded that an average contribution of a phosphate group into logarithm of partition coefficient of a mononucleotide cannot be used to estimate the difference between the electrostatic properties of the coexisting phases of ATPS. The data obtained in this study were considered together with those for other organic compounds and proteins reported previously, and the linear interrelationship between logarithms of partition coefficients in dextran-PEG, PEG-Na2SO4 and PEG-Na2SO4-0.215 M NaCl (all in 0.01 M Na- or K/Na-phosphate buffer, pH 7.4 or 6.8) was established. Similar relationship was found for the previously reported data for proteins in Dex-PEG, PEG-600-Na2SO4, and PEG-8000-Na2SO4 ATPS. It is suggested that the linear relationships of the kind established in \ATPS\ may be observed for biological properties of compounds as well.

Development of nanohydrogels as a vehicle for the release of bioactive compounds in food matrices

PhD in Chemical and Biological Engineering

Respuesta adaptativa y degradación de compuestos de amonio cuaternarios sintéticos por Pseudomonas putida. Adaptative answer and degradation of quaternary ammonium compounds by Pseudomonas putida.

El objetivo de este trabajo es caracterizar la respuesta de P. putida frente a condiciones ambientales adversas dadas por la presencia del detergente catiónico tetradeciltrimetilamonio (TDTMA). El objetivo final que se persigue es el de utilizar este microorganismo como vehículo en procesos de biorremediación. El proyecto comprende aspectos relacionados con la degradación y con la respuesta adaptativa que le permiten a P. putida tolerar altas concentraciones del biocida. La degradación de TDTMA por P. putida involucra una actividad monooxigenasa, que produce trimetilamina (TMA) y tetradecilalcanal. Parte de la TMA producida es demetilada, por una TMAdehidrogenasa (TMADH), e utilizada por la bacteria como fuente de nitrógeno y parte es acumulada intracelularmente, inhibiendo el crecimiento bacteriano. Considerando la importancia de las oxigenasas y dehidrogenasas en la transformación química de compuestos recalcitrantes, se identificarán los genes responsables de la actividad monooxigenasa y de la TMADH, se caracterizarán las enzimas, lo que permitirá conocer, además, datos evolutivos de las mismas. Teniendo en cuenta que la acumulación intracelular TMA conduce a la degradación parcial del detergente, efecto contrarrestado por la adición de aluminio (Al), se investigarán si otros factores nutricionales participan en el control de la degradación de TDMA por P. putida. Se investigará si el regulador global NtrC, que se activa en respuesta a limitación de nitrógeno, participa en el metabolismo de TDTMA. Se prevé construir mutantes en los genes que codifican para monoxigenasa y TMADH y analizar la respuesta de estas cepas frente al estrés ocasionado por TDTMA y Al. En este proyecto se postula además que los cambios a nivel de fosfolípidos (PL) de membrana son una estrategia de P. putida para sobrevivir en presencia del TDTMA. Para concluir si fosfatidilglicerol es el principal responsable de la adaptación de P. putida frente al estrés ocasionado por TDTMA, se pretenden obtener mutantes afectadas en la biosíntesis de novo de PL, particularmente en cardiolipina sintasa. Paralelamente se estudiará si fosfolipasa D participa en la respuesta, lo que permitirá asignar un rol a esta enzima en procesos de señalización análogos a los que ocurren en organismos eucariotas. En presencia de TDTMA y Al, P. putida responde aumentando el contenido de fosfatidilcolina y posiblemente este PL actúe como un reservorio temporario del ión. Identificar en P. putida los genes que codifican para las enzimas responsables de su biosíntesis, particularmente fosfatidilcolina sintasa y/o fosfolípido N-metiltranferasa, conducirá a conocer el mecanismo por el cual fosfatidilcolina estaría involucrada en la respuesta a Al.

Búsqueda de potenciales agentes antivirales a partir de plantas nativas argentinas. Search for potential antiviral compounds from native argentinians plants.

A pesar de de la gran oferta de fármacos, existen aún patologías que no cuentan con un tratamiento farmacológico efectivo o que su terapéutica provoca efectos indeseables. Según la OMS, la mayoría de las enfermedades nuevas, son patologías emergentes y re-emergentes causadas por virus. Además, existen enfermedades virales endémicas que siguen afectando a nuestro país, como el virus Junín (VJ) y el virus Encefalitis San Luis (ESL). Los problemas que plantean las infecciones virales endemo-epidémicas emergentes y re-emergentes con la aparición de brotes de enfermedades sistémicas y/o neurológicas de diferente magnitud, forman parte de nuestra realidad cotidiana y constituyen una constante amenaza, no sólo para nuestro país sino para el resto del mundo. Para la mayoría de estas enfermedades regionales, no existe un tratamiento adecuado, ya que las actuales drogas sintéticas antivirales muchas veces no resultan exitosas y hasta algunos virus se vuelven resistentes a las mismas. Por lo que se hace necesaria la búsqueda de nuevos agentes terapéuticos.La OMS promueve fuertemente la investigación de plantas nativas, utilizadas en la medicina folclórica, para la obtención de nuevos agentes medicinales. Asimismo, existen estudios etnobotánicos que demuestran que varias plantas de nuestro país, pueden ser seleccionadas de acuerdo a su uso en la medicina tradicional para el tratamiento de distintas infecciones virales. Otra fuente de estudio son las especies reconocidas como tóxicas, ya que contienen sustancias activas que pueden constituirse en posibles agentes terapéuticos, dado que está ampliamente demostrado que regulando la dosis, un principio activo (PA) puede producir un efecto tóxico o beneficioso.Por lo que se plantea como hipótesis que las plantas nativas tóxicas y las utilizadas en la medicina tradicional del centro-norte de Argentina poseen compuestos con potencial efecto antiviral.Este proyecto constituye un trabajo interdisciplinario que tiene como objeto de estudio la evaluación química de diferentes especies autóctonas con el fin de obtener compuestos naturales con potencial actividad antiviral.Los objetivos específicos son: a) Evaluar la actividad citotóxica, virucida y antiviral in vitro de diferentes extractos de plantas autóctonas.b) Aislar, purificar e identificar los metabolitos secundarios mayoritarios de los extractos activos.c) Estudiar la citotoxicidad y actividad virucida y antiviral in vitro de los compuestos purificados químicamente.d) Establecer sus posibles mecanismos de acción.El estudio abarca especies vegetales que habitan la región centro y norte del país. Y se han elegido distintos modelos virales (ADN y ARN), que están asociados a infecciones emergentes, re-emergentes y endémicas que afectan a nuestro país. Los extractos que resulten activos frente a algunos de los virus ensayados, serán seleccionados para el aislamiento, purificación e identificación de sus PA. Para ello se recurrirá a técnicas cromatográficas, aplicando para su identificación técnicas analíticas espectroscópicas (UV-V, IR, EIMS, RMN-1H y 13C). La actividad virucida y antiviral "in vitro" de los compuestos puros se evaluará mediante el ensayo de reducción de placas y mediante el método de captación rojo neutro (RN) y la prueba de reducción del MTT. Para ello, se ensayarán los compuestos a las concentraciones no citotóxicas, determinadas sobre células Vero, mediante la evaluación de la viabilidad celular. Se realizarán transformaciones químicas a los fines de mejorar la actividad biológica en relación a la citotoxicidad exhibida, realizando estudios de estructura - actividad. Se espera obtener compuestos de origen natural con actividad antiviral y con baja o nula toxicidad, estableciendo sus posibles mecanismos de acción. De manera de plantear soluciones terapéuticas y/o preventivas a los problemas derivados de las infecciones virales emergentes, re-emergentes y endémicas que afectan a países en desarrollo.

Producción de compuestos antimicrobianos por Pseudomonas nativas de la region de Córdoba. Production of antimicrobial compounds by native Pseudomonas from region of Cordoba.

La agricultura moderna se basa en el empleo de fertilizantes y pesticidas químicos para aumentar la productividad y para el control de enfermedades de los cultivos; sin embargo, existe una tendencia a disminuir su uso en la agricultura debido a los efectos negativos sobre la salud humana y el medio ambiente. Una estrategia alternativa al uso de agroquímicos es el empleo de microorganismos capaces de promover el crecimiento vegetal y/o actuar como agentes de biocontrol. A la hora de formular un inoculante se debe tener en cuenta que la cepa sea competitiva. A pesar de que se conoce poco sobre el rol de las bacteriocinas en el medio ambiente; se ha observado que bacterias productoras de bacteriocinas son más competitivas. Además estos metabolitos pueden ser utilizados también para el control biológico de bacterias patógenas. En el laboratorio se cuenta con cepas de Pseudomonas aislados de la rizósfera de cereales de la provincia de Córdoba. Pseudomonas sp. SF4c (cepa nativa de trigo), secreta una bacteriocina de alto peso molecular, aun no caracterizada. HIPOTESIS: El empleo de formulaciones en base a cepas nativas competitivas, altamente eficientes para la promoción del crecimiento vegetal y el control biológico permitirá disminuir el uso de agroquímicos incrementando la producción y/o calidad de los cultivos. Objetivos específicos: 1. Evaluar la capacidad de Pseudomonas nativas de inhibir el crecimiento de hongos fitopatógeno. 2. Analizar la producción de bacteriocinas en Pseudomonas spp. 3. Purificar parcialmente la bacteriocina secretada por Pseudomonas sp. SF4c. Para llevar a cabo este proyecto, - Se probará la capacidad de Pseudomonas de inhibir el crecimiento de hongos fitopatógenos en medio agar dextrosa papa. En las cepas biocontroladoras, se buscarán los genes implicados en la síntesis de metabolitos secundarios, mediante PCR usando primer específicos. - Se analizará la producción de bacteriocinas en Pseudomonas nativas. En las cepas bacteriocinogénicas se realizarán estudios adicionales para conocer la estabilidad de estos compuestos (sensibilidad a enzimas proteolíticas, calor, UV). -Se purificará la bacteriocina secretada por Pseudomonas sp. SF4C, mediante cromatografía de exclusión molecular, las fracciones recogidas serán analizados en geles de poliacrilamida. La identificación de la proteína será realizada por espectrometría de masa MALDI-TOF. Se espera encontrar dentro de la colección, cepas capaces de controlar el desarrollo de hongos fitopatógenos, dilucidar los mecanismos mediante el cual ejerce su efecto de biocontrol y avanzar en el conocimiento de nuevas bacteriocinas. A nivel industrial, existe en el futuro la posibilidad de que estas bacterias puedan ser utilizadas en la formulación de inoculantes para ser usados en la fertilización de cultivos de cereales que son de gran importancia económica para la región, y/o como agentes de control biológico.

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.