Synthesis of unusual alpha-amino acids and study of the effect of their incorporation into antimicrobial peptides. Total synthesis of biactive marine natural products and analogues thereof

The principle theme of this thesis was the synthesis of bioactive compounds. To this end, this work was focus on two main projects. The first one, which was carried out in the Department of Chemistry of the University of Girona under the supervision of Dr Montserrat Heras, concerned the synthesis of new unnatural amino acids bearing a pyrimidine ring within their side chain for incorporation into the antimicrobial peptide BP100 following a rational design in order to improve its biological profile. On the other hand, the second chapter of this thesis was developed in collaboration with the Laboratoire de Chimie Organique (ESPCI-ParisTech, Paris, France) under the guidance of Pr Janine Cossy and Dr Arseniyadis. This chapter was centered on the total synthesis of three marine natural products with complex structures and interesting biological activities: acremolide B, (–) bitungolide F and lyngbouilloside.

Estudio químico y actividad citotóxica de compuestos de Pulicaria burchardii y Pulicaria canariensis ssp. lanata

[ES]El género Pulicaria (Asteraceae: Inuleae; Inulinae) está representado en las Islas Canarias por tres especies localizadas en las islas más orientales de las que dos son endémicas P. burchardii Hutch y P. canariensis Bolle, que a su vez presenta dos subespecies P. canariensis ssp. canariensis, previamente estudiada por nuestro grupo [1], y P. canariensis ssp. lanata [2]. En el presente trabajo damos a conocer los resultados obtenidos del estudio químico de los extractos etanólicos de las partes aéreas de P. burchardii A. Hans. & Sund. ssp. burchardii y de P. canariensis ssp. lanata.

Estudios etnobotánicos en Chile para descubrir nuevos compuestos medicinales

[ES] Basándose en estudios etnobotánicos, un grupo de científicos de la Facultad Danesa de Farmacia, Universidad de Copenhagen, Dinamarca, ha realizado estudios etnofarmacológicos "In vitro" e "In vivo" de las plantas medicinales usadas tradicionalmente por los Huilliches. Los resultados como antioxidantes, antidiabéticos, antihipertensión y antimicrobiales son promisorios. Sus principales componentes con actividad biológica han sido identificados. Extracto y aislado componente de Lomatia hirsuta muestra total inhibición de Candida albicans. Extractos y componentes de especies como Drimys winteri, Crinodendron hookerianum, Persea lingue, Coriaria ruscifolia y otras inhiben varias bacterias resistentes a los antibioticos.

Estudio de metabolitos secundarios de especies canarias de los géneros Tanacetum y Asteriscus: aplicaciones

[ES] Se estudian los metabolitos secundarios de los géneros Tanacetum y Asteriscus, mediante el aislamiento y elucidación estructural de dichos metabolitos. Se utilizan dichos metabolitos en especies quiiotaxonómicas que ayuden a clarificar la posición taxonómica de los géneros Tanacetum y Asteriscus. Además se estudia la actividad citotóxica de los metabolitos aislados, con la finalidad de obtener alguna aplicación farmacológica.

Secondary metabolites from two species of ·Tolpis and their biological activities

[EN] Phytochemical research of two Tolpis species, T. proustii and T. lagopoda, led to the isolation of three new compounds: 30-chloro-3beta-acetoxy-22alfa-hydroxyl-20(21)- taraxastene (1), 3beta,22alfa-diacetoxy-30-ethoxy-20(21)-taraxastene (2) and 3beta,28-dihydroxy- 11alfa-hydroperoxy-12-ursene (3). The structures of the new compounds were elucidated by means of extensive IR, NMR, and MS data and by comparison of data reported in the literature. The in vitro antioxidant activities of the extracts were assessed by the DPPH and ABTS scavenging methods. The cytotoxicity of several known compounds and its derivatives was also assessed against human myeloid leukemia K-562 and K-562/ADR cell lines.

Phenolic Constituents, Antioxidant and Preliminary Antimycoplasmic Activities of Leaf Skin and Flowers of Aloe vera (L.) Burm. f. (syn. A. barbadensis Mill.) from the Canary Islands (Spain)

[EN]The methanol extracts of leaf skins and flowers of Aloe vera from the Canary Islands were analyzed for their phenolic profiles and screened for their antioxidant and antimycoplasmic activities. The use of reversed phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) allowed the identification of 18 phenolic constituents. Leaf skin extracts were characterized by the abundance of catechin, sinapic acid and quercitrin. Gentisic acid, epicatechin and quercitrin were the most prominent phenolic compounds of the flowers. The in vitro antioxidant activities determined by using the 1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl (DPPH) and ferric antioxidant reducing power (FRAP) assays revealed that both extracts exhibited antioxidant activity, being the leaf skin extract the most active fraction. The leaf skin extract was also found to be active against the microbial strains tested. Therefore, A. vera extracts from leaf skin and flowers can be considered as good natural antioxidant sources.

Biodiversity challenges out of the blue

Miquel Becerro es científico del Instituto de Productos Naturales y Agrobiología -IPNA- (CSIC)

Evaluación de la preferencia de Liriomyza spp. en genotipos diferentes de garbanzo y efecto del extracto de Melia azedarach L. : resultados preliminares

En Argentina se están desarrollando genotipos de garbanzo (Cicer arietinum L.) para adecuarlos a las distintas zonas de producción. Estos presentan diferentes fenotipos lo que podría afectar las preferencias de oviposición de los insectos herbívoros de hábito minador. Los objetivos de este trabajo fueron: 1) determinar si las hembras del género Liriomyza spp. muestran preferencia por algún genotipo de garbanzo, y 2) evaluar el efecto del extracto de Melia azedarach sobre las líneas de garbanzo que resultaran susceptibles. Se sembraron dos líneas selectas y dos cultivares de C. arietinum que presentan hojas unifoliadas enteras o compuestas, en el Campo Experimental de la Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Córdoba, en bloques al azar con tres repeticiones. Para analizar la preferencia, mediante censos semanales se evaluó la presencia de las larvas de las moscas en el período julio-septiembre. Los dípteros eligieron de manera significativa los genotipos de hoja entera y grande. Posteriormente, las plantas con hojas minadas de las variedades preferidas fueron sometidas a tratamiento con el extracto botánico. Para ello se marcaron cinco plantas de cada bloque: a 15 se les aplicó extracto (10%) y a las otras 15 agua (control). Se observó que el número de hojas minadas, de pupas y adultos emergidos disminuyeron en los tratamientos con el extracto. Estudios complementarios serán necesarios para poder considerar este compuesto natural en un plan de manejo del herbívoro.

Uso de extractos vegetales acuosos como estrategia alternativa para el control poscosecha de Monilinia fructicola, agente responsable de la podredumbre morena de los frutales de carozo

La podredumbre morena de los frutales de carozo causada por Monilinia spp. es una de las enfermedades más importantes a nivel mundial, tanto en cultivo como poscosecha. Para su control se emplean habitualmente fungicidas de síntesis. La tendencia mundial a exigir alimentos de óptima calidad que no perjudiquen a la salud ni al ambiente ha llevado a tratar de disminuir el empleo de este tipo de sustancias. El uso de productos naturales, no nocivos para el ser humano y obtenidos por metodologías sencillas podría representar una alternativa de manejo fitosanitario de los cultivos válida. Los extractos vegetales han sido reconocidos como agentes antimicrobianos desde la antigüedad y recientemente han atraído el interés científico. Éstos presentan una importante producción de metabolitos secundarios, que eventualmente podrían poseer efecto fungitóxico. El objetivo de la presente tesis, es por ello, estudiar la bioactividad de los extractos vegetales de distintas especies de la flora autóctona o presente desde antaño (chañar, jarilla, pájaro bobo, retortuño y aguaribay) hacia Monilinia fructicola, responsable de las principales pérdidas en cultivo y poscosecha de frutales de carozo. Para ello se determinó el efecto de los extractos sobre la germinación de conidios y el crecimiento miceliar de M. fructicola. La actividad sobre la germinación fue determinada agregando concentraciones crecientes del extracto a una suspensión de conidios de Monilinia fructicola. Luego se observó su efecto al microscopio óptico. La actividad sobre el crecimiento miceliar fue determinada por medio de la técnica de terreno envenenado y por el efecto de los compuestos volátiles del extracto a diferentes concentraciones. Todos los extractos estudiados presentaron en menor o mayor medida un efecto inhibitorio sobre la germinación y el crecimiento de tubo germinativo de conidios de M. fructicola. El extracto de jarilla (Larrea divaricata) fue el más efectivo a las concentraciones estudiadas registrándose un efecto dosis-dependiente. En los ensayos de crecimiento miceliar se observó que a bajas concentraciones de extracto de jarilla, este se vio estimulado, mientras que a concentraciones elevadas del extracto se registró inhibición del crecimiento miceliar del hongo. Por todo lo mencionado anteriormente, podría decirse que el extracto de jarilla permite inhibir al hongo M. fructicola in vitro.

Efecto de la adición de ingredientes funcionales en el comportamiento reológico y la textura de puré de patata (Cv. Kennebec) fresco y congelado

El interés creciente en encontrar alimentos precocinados congelados que se asemejen a productos naturales, capaces de superar un procesado con el menor daño, ha generado un aumento en el estudio de nuevos productos en este campo de la investigación. Las características de cada matriz alimentaria, la composición y estructura de los ingredientes, así como el efecto de las interacciones entre ellos, modifica la textura, estructura y las propiedades físicas y sensoriales del alimento, así como su aceptación por el consumidor. En este contexto, la investigación realizada en esta tesis doctoral se ha llevado a cabo en puré de patata considerado como una matriz alimentaria semisólida y se ha centrado en analizar los efectos de la concentración y modificación de la composición en las propiedades reológicas y de textura, en las propiedades físico-químicas y estructurales, así como en los atributos sensoriales de los purés de patata cuando a estos se le añaden diferentes ingredientes funcionales como fibra de guisante, inulina, aceite de oliva, aislado de proteína de soja, ácidos grasos omega 3 y/o sus mezclas. Para ello, se han realizado cuatro estudios donde se determinan las propiedades reológicas mediante ensayos dinámicos oscilatorios y en estado estacionario, los parámetros instrumentales de textura mediante ensayos de extrusión inversa y de penetración cónica, además de los cambios estructurales a través de cromatografía iónica con detector de pulsos amperométrico, cromatografía de gases con detector de ionización de llama y microscopía electrónica de barrido. Conjuntamente, se han evaluado los atributos sensoriales de los diferentes purés generando los descriptores que mejor definen la calidad sensorial del producto, utilizando un panel de jueces entrenados y valorándose la aceptación global de los nuevos productos mediante un panel de consumidores. En un primer estudio, el puré de patata natural congelado elaborado con crioprotectores se enriqueció con fibra dietética insoluble (fibra de guisante), fibra dietética soluble (inulina) y sus mezclas. La fibra de guisante influyó significativa y negativamente en la textura del puré de patata, percibiéndose en el producto un incremento de la dureza y de la arenosidad, mientras que la inulina produjo un ablandamiento del sistema. En un segundo estudio, el puré de patata natural fresco y congelado/descongelado elaborado con y sin crioprotectores, se enriqueció con fibra dietética soluble (inulina), aceite de oliva virgen extra y sus mezclas. La adición de estos dos ingredientes generó un ablandamiento de la matriz del sistema, produciéndose, sin embargo, un efecto sinérgico entre ambos ingredientes funcionales. La inulina tuvo un efecto más significativo en la viscosidad aparente del producto, mientras que el aceite de oliva virgen extra afectó más significativamente a la pseudoplasticidad, al índice de consistencia y a la viscosidad plástica del mismo. El proceso de congelación y descongelación utilizado favoreció la reducción del tamaño de las partículas de inulina haciéndolas imperceptibles al paladar, obteniéndose productos más cremosos y con mayor aceptabilidad global que sus homólogos frescos. En un tercer estudio, el puré de patata natural fresco y congelado/descongelado elaborado con crioprotectores se enriqueció con mezclas de fibra dietética soluble (inulina) y aislado de proteína de soja. Los resultados demostraron que el ciclo de congelación y descongelación realizado no afecta el grado de polimerización de la inulina. La estructura química de la inulina tampoco se vio afectada por la incorporación de la soja. El proceso de congelación/descongelación, así como la adición de concentraciones altas de inulina y bajas de aislado de proteína de soja, favorecen la disminución de la contribución de la componente viscosa en las propiedades viscoelásticas del puré de patata. La cremosidad fue el único atributo sensorial que presentó una correlación lineal significativa entre las puntuaciones otorgadas por panelistas entrenados y no entrenados. Por último, se elaboró un puré de patata natural fresco y congelado/descongelado optimizado con crioprotectores y enriquecido con la suma de ácido docosahexaenoico (DHA, C22:6 n-3) y ácido eicosapentaenoico (EPA, C20:5 n-3) y con ácido α-linolénico (ALA, C18:3 n-3) microencapsulados. El ciclo de congelación y descongelación no afectó al perfil de ácidos grasos del puré de patata. La adición de omega 3 procedente de aceites de lino y pescado microencapsulados mejora los indicadores nutricionales que definen la calidad de la grasa, obteniéndose un producto más saludable. ABSTRACT The growing interest in finding frozen precooked products that are like a natural product and capable of withstanding initial processing with minimum damage and remaining stable during preservation and reheating prior to consumption has generated an increase in studies of new products in this field of research. The characteristics of each food matrix, the composition and structure of the ingredients and the effect of interactions between them alter the texture, structure and physical and sensory properties of the food product and its acceptance by the consumer. In this context, the research conducted in this doctoral thesis was carried out on mashed potato, considered as a semi-solid food matrix, and focused on analysing the effects of concentration and modification of the composition of the mashed potato matrix on the rheological and textural properties, physicochemical and structural properties and sensory attributes of mashed potato when various functional ingredients are added to it, such as pea fibre, inulin, olive oil, soy protein isolate, omega 3 fatty acids and/or mixtures of these ingredients. Four studies were conducted for this purpose. Rheological properties were determined by oscillatory dynamic tests and stationary state tests, and instrumental texture parameters by backward extrusion and cone penetration tests. Structural changes were studied by ion chromatography with pulsed amperometric detector, gas chromatography with flame ionisation detector and scanning electron microscopy. The sensory attributes of the various mashed potato mixtures were evaluated by generating the descriptors that best defined the sensory quality of the products and using a panel of trained judges, and overall acceptance of the new products was evaluated by a panel of consumers. In the first study, frozen natural mashed potato incorporating cryoprotectants was enriched with insoluble dietary fibre (pea fibre), soluble dietary fibre (inulin) and mixtures of the two. Pea fibre had a significant negative influence on the texture of the mashed potato, producing an increase in hardness and granularity, whereas inulin produced a softening of the system. In the second study, fresh and frozen/thawed natural mashed potato prepared with and without cryoprotectants was enriched with soluble dietary fibre (inulin), extra virgin olive oil and mixtures of the two. The addition of these two ingredients generated softening of the matrix of the system, but a synergic effect between the two functional ingredients was produced. Inulin had a more significant effect on the apparent viscosity of the product, whereas extra virgin olive oil had a more significant effect on its pseudoplasticity, consistency index and plastic viscosity. The freezing and thawing process that was used contributed to a reduction in the size of the inulin particles, making them imperceptible to the palate and producing creamier products with greater overall acceptability than their fresh equivalents. In the third study, the fresh and frozen/thawed natural mashed potato incorporating cryoprotectants was enriched with mixtures of soluble dietary fibre (inulin) and soy protein isolate. The results showed that the freezing and thawing process that was performed did not affect the degree of polymerisation of the inulin. The chemical structure of the inulin was also not affected by the incorporation of soy. The freezing and thawing process and the addition of high concentrations of inulin and low concentrations of soy protein isolate favoured a decrease in the contribution of the viscous component to the viscoelastic properties of the mashed potato. Creaminess was the only sensory attribute that presented a significant linear correlation between the scores given by trained and untrained panellists. Lastly, fresh and frozen/thawed natural mashed potato optimised with cryoprotectants was prepared and enriched with the sum of docosahexaenoic acid (DHA, C22:6 n-3) and eicosapentaenoic acid (EPA, C20:5 n-3) and with α-linolenic acid (ALA, C18:3 n-3), microencapsulated. The freezing and thawing process did not affect the fatty acid profile of the mashed potato. The addition of omega 3 obtained from microencapsulated linseed and fish oils improved the nutritional indicators that define the quality of the fat, producing a healthier product.

Caracterización de las Propiedades Dinámicas de la Seda de Araña

El término Biomimética se ha hecho común en los medios científicos, se refiere al trabajo de diversos científicos (ingenieros, químicos, físicos, biólogos, etc.) que tratan de copiar los procesos biológicos y aplicarlos en distintas áreas tecnológicas y científicas. En este campo científico, uno de los productos naturales que llama más la atención es la telaraña. Numerosos científicos en todo el mundo tratan de copiar las propiedades de la seda que produce la araña, y lo más interesante es que hasta intentan reproducir el método que usan las arañas para fabricar la seda De la bibliografía consultada, se desprende la importancia de la seda en la vida de las arañas, pues toda actividad que realizan tiene que ver de alguna manera con este elemento. Uno de estos elementos es la tela de araña orbicular, que representa el objeto principal para la supervivencia de la araña y su especie. Las investigaciones realizadas en esta línea nos proporcionan información sobre sus magníficas propiedades mecánicas como de resistencia, elasticidad y tenacidad del hilo de seguridad (seda MA) segregada por una araña de la especie Argiope Argentata. El enfoque de la presente tesis se realiza desde una perspectiva analítica-experimental, tomando a la tela de araña como una clase especial de sistemas pretensados, llamados Tensegrity Structures. Se desarrolla un modelo conceptual que describe en forma aproximada el comportamiento dinámico de una estructura hecha de seda MA. Haciendo uso de las técnicas experimentales de vibraciones libres se realizan los ensayos experimentales. La evaluación de los resultados analíticos y experimentales reflejan claramente que la función principal de la tela de araña es la de convertir energía cinética en energía de deformación y primordialmente en energía de disipación, el cual se efectúa gracias a las propiedades viscoelásticas de la seda. La araña en forma instintiva recurre a la ayuda del aire (como elemento disipador) para el buen funcionamiento de la tela de araña al momento de la captura de las presas, disipándose el 99% de la energía total en los tres primeros ciclos de oscilación de la tela de araña luego del impacto de la presa. ABSTRACT The term Biomimetic has become a very common word in the scientific world to describe the reproduction of the biological processes and its application in the different technogycal and scientific areas. One of the most notably natural product of this field is the Spiderweb. In the present days, many scientists of the world are active working in the reproduction of the proprieties of the Spiderweb. Most interesting even more, is the attempt to reproduce the process of the production of the Spiderweb by the spider. Most of the bibliography references deals whit the importance of the Spiderweb silk in the life of the spiders and the orbicular Spiderweb represents the spider survival and of the species. The research conducted in this field provide information about the excellent mechanical proprieties such us strength, elasticity and tenacity of the safety fiber (silk MA Drag-line) segregated by a spider of the Argiope Argentata species. The present work is oriented to an analytical and experimental study considering the Spiderweb as a special class of pre-stressed systems called Tensegrity (tensional integrity) structures. A conceptual model maked up by a cord und a point mass has been developed. This model approximates the dynamics performance of the structure made of the silk MA. The evaluation of the analytical and experimental results clear described that the main function of the Spiderweb is the transformation of the kinetic energy in deformation energy, and mainly in dissipation energy thank to the viscoelastic proprieties of the Spiderweb. With the help of the Spiderweb, the spider instinctively resorts to the help of the surroundings air as a dissipation element. This permits to dissipative the 99% of the total energy during the three first oscillations cycles of the web after the impact of the victim.