In Silico and in vitro approach for the understanding of the Xanthine Oxidase Inhibitory Activity of Uruguayan Tannat Grape Pomace and Propolis Poliphenols

The use of food additives with xanthine oxidase (XO) inhibitory activity offersan alternative approach to hyperuricemic and gout disease treatment, andprovides an example of antioxidant nutraceutics. The in vitro and in silicoXO inhibitory activity of polyphenols from Uruguayan Tannat grape pomacesand propolis extracts was evaluated as well as the scavenging capacity ofsaid compounds. When comparing propolis and grape pomace samples, thein vitro studies demonstrated that polyphenols extracted from propolis aremore active as free radical scavengers than those from Tannat grape pomace.Both natural products effectively inhibited XO but the capacity of phenolspresent in GP is higher than the one present in P. The high content of anthocyaninsin GP, absent in P, could account for this observation. In silico assaysallowed us to determine relevant ligand-receptor interactions between polyphenols,from a database built with previously reported polyphenols fromboth natural products, and the active site of XO. The in silico results showedthat compound (E)-isoprenylcaffeate from propolis was the best potential XOinhibitor displaying hydrophobic aromatic interaction between the conjugatedring of the caffeate moiety and polar interactions between hydroxylgroups from caffeate with the active site polar residues. Among grape pomaces, the Cyanidin-3-O-(6-(E)-p-coumaroyl)-glucoside was the best XO inhibitor;its moiety oxychromenyl being relevant to the docking stabilization.All these results lead us to propose Uruguayan propolis and Tannat grapepomace extracts as food additives as well as phytopharmaceuticals to decreasethe uric acid levels in gout disease and to act against oxidative stress.Fil: Alvareda, Elena. Centro de Bioinformática Estructural; UruguayFil: Iribarne, Federico. Centro de Bioinformática Estructural; UruguayFil: Espinosa, Victoria. Facultad de Ciencias Médicas; ChileFil: Miranda, Pablo. Centro de Bioinformática Estructural; UruguayFil: Santi, María Daniela. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Aguilera, Sara. Facultad de Ciencias; ChileFil: Bustos, Pamela Soledad. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Paulino Zunini, Margot. Centro de Bioinformática Estructural; Urugua

Relación estructural-actividad de polifenoles: desarrollo y aplicación de técnicas de farmacología molecular y estudios de unión a blancos involucrados en los mecanismos de acción

El propóleos y el orujo de uvas son productos reconocidos por contener antioxidantes. Un extracto elaborado en base a ellos podría ser de gran aplicabilidad en las industrias alimenticia (alimentos funcionales, nutracéutico), farmacéutica (fitofármacos), y/o de aditivos preservantes de la oxidación. El trabajo de investigación presentado en esta Tesis de Doctorado fue basado en la necesidad de generar conocimiento en cuanto a las características fisicoquímicas, farmacológicas y biológicas de esos dos productos naturales uruguayos. Con el mismo se aportó nuevo conocimiento científico en la aplicación de metodología in silico al estudio de mezclas complejas de fenoles en propóleos y orujos de uvas que se complementó con las de laboratorio húmedo o in vitro. Los fenoles, moléculas antioxidantes detectadas en los propóleos y orujos de uvas, atrapan radicales libres modulando el estrés oxidativo celular. Presentan en su estructura grupos aromáticos hidroxilados e intervienen en los mecanismos redox de vegetales y animales, promoviendo un descenso de la cantidad de especies reactivas de oxigeno (ROS). En los propóleos se han identificado flavonoides (como flavonas y flavanonas), ácidos aromáticos y sus ésteres, aldehídos aromáticos, cumarinas y triglicéridos fenólicos. Los orujos de uvas contienen estilbenos, antocianinas, taninos, catequinas, flavanoles, flavonoles y flavonas. El perfil estructural es complementario de tal manera, que un cóctel polifenólico elaborado a partir de propóleos y orujos de uvas uruguayos, contendrá un amplio rango de estructuras fenólicas que sirvan para desarrollar un extracto patronizado en cuanto a sus capacidades como antioxidante y antiinflamatorio. Dado que es característica en los productos naturales la alta variabilidad en sus contenidos de fenoles, cualquier potencial aplicabilidad industrial implica la necesidad de analizarlos cualitativa y cuantitativamente así como su funcionalidad. Para lograrlo, se realizaron muestreos, se optimizaron los procesos extractivos, se analizaron los contenidos fenólicos totales, la capacidad antioxidante por los métodos DPPH y ABTS, se realizó la dilucidación de sus huellas dactilares de protón por resonancia magnética nuclear (RMN 1H), se estudió la reactividad de los grupos OH y la energía de disociación del enlace O-H de los polifenoles como formadores del radical libre mediante química cuántica DFT (M06-2X/6-311+G(3df,2p) y G4. Con respecto a la medida del contenido de fenólico total CFT (mgGAE/L) y su vinculación con la capacidad antioxidante, se encontró que la relación entre CFT y capacidad scavenger DPPH (%) fue d

Distribution of Groundwater Arsenic in Uruguay Using Hybrid Machine Learning and Expert System Approaches

Groundwater arsenic in Uruguay is an important environmental hazard, hence, predicting its distribution is important to inform stakeholders. Furthermore, occurrences in Uruguay are known to variably show dependence on depth and geology, arguably reflecting different processes controlling groundwater arsenic concentrations. Here, we present the distribution of groundwater arsenic in Uruguay modelled by a variety of machine learning, basic expert systems, and hybrid approaches. A pure random forest approach, using 26 potential predictor variables, gave rise to a groundwater arsenic distribution model with a very high degree of accuracy (AUC = 0.92), which is consistent with known high groundwater arsenic hazard areas. These areas are mainly in southwest Uruguay, including the Paysandú, Río Negro, Soriano, Colonia, Flores, San José, Florida, Montevideo, and Canelones departments, where the Mercedes, Cuaternario Oeste, Raigón, and Cretácico main aquifers occur. A hybrid approach separating the country into sedimentary and crystalline aquifer domains resulted in slight material improvement in a high arsenic hazard distribution. However, a further hybrid approach separately modelling shallow (50 m) resulted in the identification of more high hazard areas in Flores, Durazno, and the northwest corner of Florida departments in shallow aquifers than the pure model. Both hybrid models considering depth (AUC = 0.95) and geology (AUC = 0.97) produced improved accuracy. Hybrid machine learning models with expert selection of important environmental parameters may sometimes be a better choice than pure machine learning models, particularly where there are incomplete datasets, but perhaps, counterintuitively, this is not always the case

Toward the understanding of the molecular basis for the inhibition of COX-1 and COX-2 by phenolic compounds present in Uruguayan propolis and grape pomace

<p>Propolis and grape pomace have significant amounts of phenols which can take part in anti-inflammatory mechanisms. As the cyclooxygenases 1 and 2 (COX-1 and COX-2) are involved in said mechanisms, the possibility for a selective inhibition of COX-2 was analyzed <i>in vitro</i> and <i>in silico</i>. Propolis and grape pomace from Uruguayan species were collected, extracted in hydroalcoholic mixture and analyzed. Based on phenols previously identified, and taking as reference the crystallographic structures of COX-1 and COX-2 in complex with the commercial drug Celecoxib, a molecular docking procedure was devised to adjust 123 phenolic molecular models at the enzyme-binding sites. The most important results of this work are that the extracts have an overall inhibition activity very similar in COX-1 and COX-2, i.e. they do not possess selective inhibition activity for COX-2. Nevertheless, 10 compounds of the phenolic database turned out to be more selective and 94 phenols resulted with similar selectivity than Celecoxib, an outcome that accounts for the overall experimental inhibition measures. Binding site environment observations showed increased polarity in COX-2 as compared with COX-1, suggesting that polarity is the key for selectivity. Accordingly, the screening of molecular contacts pointed to the residues: Arg106, Gln178, Leu338, Ser339, Tyr341, Tyr371, Arg499, Ala502, Val509, and Ser516, which would explain, at the atomic level, the anti-inflammatory effect of the phenolic compounds. Among them, Gln178 and Arg499 appear to be essential for the selective inhibition of COX-2.</p

Informe final del proyecto: Hacia una Gestión Integrada de los Recursos Hídricos en Sistemas Hidrológicos Altamente Antropizados: Arroyo San Antonio - Acuífero Salto/Arapey

Para el Sistema Acuífero Salto Arapey, donde se encuentra el arroyo San Antonio, se realizó un registro sedimentario para determinar la meteorización y evolución diagenética y de proveniencia mediante petrografía y geoquímica. Se realizó un mapeo geológico de superficie y una caracterización geofísica empleando varias técnicas. A partir de la información disponible se elaboró un mapa de suelos y de uso de los mismos. Mediante Geomática se procesaron imágenes satelitales para obtener el número de presas e invernaderos para evaluar el grado de formalismo en cuanto a permisos de aprovechamientos. Se realizaron 2 ensayos de bombeo y se procesaron 8 de OSE. Se instrumentó el área con 14 pluviografos, sensores de nivel en 20 pozos y 6 puntos en el arroyo, y en 3 de estos se desarrollaron curvas de aforo. Se registró información para el periodo 2018-2020. Se realizaron 2 campañas de muestreo para análisis fisicoquímico y microbiológico en 20 pozos y 6 puntos del arroyo. A partir de los relevamientos geológicos y geofísicos realizados, y de descripción geológica de perforaciones se construyó un modelo geológico 3D con el programa GMS, donde también se desarrolló un modelo hidrogeológico en MODEFLOW. Para el arroyo se desarrolló un modelo con el algoritmo HBV en la plataforma WFLOW. Ambos modelos presentaron un muy buen ajuste. Se detectó contaminación microbiológica y altos niveles de fósforo y nitrato en el arroyo y en algunos pozos, y niveles de arsénico por encima de 10 ug/L en pozos. A partir del modelo hidrológico se desarrolló una aplicación para obtener curvas de duración del flujo en cualquier punto del arroyo. Los modelos hidrológicos e hidrogeológicos muestran una importante conectividad entre el sistema acuífero y el arroyo. Mediante el modelo hidrogeológico se evaluaron escenarios de sobre explotación y se valoró su influencia en las descargas hacia el arroyo.Agencia Nacional de Investigación e Innovació

Informe final del proyecto: Hacia una Gestión Integrada de los Recursos Hídricos en Sistemas Hidrológicos Altamente Antropizados: Arroyo San Antonio - Acuífero Salto/Arapey

Para el Sistema Acuífero Salto Arapey, donde se encuentra el arroyo San Antonio, se realizó un registro sedimentario para determinar la meteorización y evolución diagenética y de proveniencia mediante petrografía y geoquímica. Se realizó un mapeo geológico de superficie y una caracterización geofísica empleando varias técnicas. A partir de la información disponible se elaboró un mapa de suelos y de uso de los mismos. Mediante Geomática se procesaron imágenes satelitales para obtener el número de presas e invernaderos para evaluar el grado de formalismo en cuanto a permisos de aprovechamientos. Se realizaron 2 ensayos de bombeo y se procesaron 8 de OSE. Se instrumentó el área con 14 pluviografos, sensores de nivel en 20 pozos y 6 puntos en el arroyo, y en 3 de estos se desarrollaron curvas de aforo. Se registró información para el periodo 2018-2020. Se realizaron 2 campañas de muestreo para análisis fisicoquímico y microbiológico en 20 pozos y 6 puntos del arroyo. A partir de los relevamientos geológicos y geofísicos realizados, y de descripción geológica de perforaciones se construyó un modelo geológico 3D con el programa GMS, donde también se desarrolló un modelo hidrogeológico en MODEFLOW. Para el arroyo se desarrolló un modelo con el algoritmo HBV en la plataforma WFLOW. Ambos modelos presentaron un muy buen ajuste. Se detectó contaminación microbiológica y altos niveles de fósforo y nitrato en el arroyo y en algunos pozos, y niveles de arsénico por encima de 10 ug/L en pozos. A partir del modelo hidrológico se desarrolló una aplicación para obtener curvas de duración del flujo en cualquier punto del arroyo. Los modelos hidrológicos e hidrogeológicos muestran una importante conectividad entre el sistema acuífero y el arroyo. Mediante el modelo hidrogeológico se evaluaron escenarios de sobre explotación y se valoró su influencia en las descargas hacia el arroyo.Agencia Nacional de Investigación e Innovació