Análogos de productos naturales como fuente de compuestos bioactivos. Modificaciones químicas de triterpenoides, obtenidos a partir de una especie vegetal endémica de la región

El objetivo general del grupo de investigación es contribuir al descubrimiento de moléculas bioactivas, que puedan significar un aporte para el desarrollo futuro de nuevas drogas con diversas aplicaciones (Enfermedad de Alzheimer y otras neurodegenerativas, desórdenes neuromusculares, antitumorales, antiinflamatorias, etc.) aprovechando la quimiodiversidad aportada por plantas endémicas de la región. A partir de la experiencia previa con Chuquiragaerinaceay el calenduladiol (2, Fig. 1) abundante en sus extractos, así como la detección de actividad inhibitoria de ACE yBuCEde este metabolito y de los análogos obtenidos a partir de él,surgió el interés en optimizar la extracción de calenduladiol y otros triterpenos encontrados en la planta (lupeol (1)y heliantriol B2 (3), Fig. 1), y llevar a cabo modificaciones a estas estructuras mediante reacciones químicas sobre los anillos A y D, así como sobre el grupo isopropenilo unido al anillo E, las cuales llevarán a la obtención de nuevos derivados que seráncaracterizados en forma completa con ayuda de diferentes técnicas de elucidación estructural (RMN 1D y 2D, EM, IR, etc), y evaluados frente a ACE, BuCE, a las líneas celulares de CaP, LNCaP (andrógeno dependiente) y PC-3 (andrógeno no dependiente). Los resultados obtenidos permitirán el diseño racional de nuevos compuestos bioactivos a partir de un estudio de estructura-actividad

Novel access to epilupeol through chemoselective hydrogenation of lupenone using platinum-based organotin catalysts

Catalytic hydrogenation of terpenes constitutes one of the most interesting reactions in the transformation of natural products. One of the key goals in this synthesis is the selective hydrogenation of the CO bond for obtaining biologically active epimeric alcohols. In the present work, the use of Pt and PtSn catalysts supported on silica was studied as an alternative to the chemoselective hydrogenation of lupenone. It was observed that Sn produces geometric and electronic modifications that lead to improvement in the chemo- and stereoselectivity of the desired product.Fil: Castro, Maria Julia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Musso, Florencia Antonella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Vetere, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas "Dr. Jorge J. Ronco". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas; ArgentinaFil: Faraoni, María Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; Argentin

Oxidation at C-16 enhances butyrylcholinesterase inhibition in lupane triterpenoids

A set of triterpenoids with different grades of oxidation in the lupane skeleton were prepared and evaluated as cholinesterase inhibitors. Allylic oxidation with selenium oxide and Jones’s oxidation were employed to obtain mono-, di- and tri-oxolupanes, starting from calenduladiol (1) and lupeol (3). All the derivatives showed a selective inhibition of butyrylcholinesterase over acetylcholinesterase (BChE vs. AChE). A kinetic study proved that compounds 2 and 9, the more potent inhibitors of the series, act as competitive inhibitors. Molecular modeling was used to understand their interaction with BChE, the role of carbonyl at C-16 and the selectivity towards this enzyme over AChE. These results indicate that oxidation at C-16 of the lupane skeleton is a key transformation in order to improve the cholinesterase inhibition of these compounds.Fil: Castro, Maria Julia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Richmond, Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad de Microanálisis y Métodos Físicos en Química Orgánica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Unidad de Microanálisis y Métodos Físicos en Química Orgánica; ArgentinaFil: Faraoni, María Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Murray, Ana Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; Argentin

Natural AChE inhibitors from plants and their contribution to Alzheimer´s disease therapy

As acetylcholinesterase (AChE) inhibitors are an important therapeutic strategy in Alzheimer's disease, efforts are being made in search of new molecules with anti-AChE activity. The fact that naturally-occurring compounds from plants are considered to be a potential source of new inhibitors has led to the discovery of an important number of secondary metabolites and plant extracts with the ability of inhibiting the enzyme AChE, which, according to the cholinergic hypothesis, increases the levels of the neurotransmitter acetylcholine in the brain, thus improving cholinergic functions in patients with Alzheimer's disease and alleviating the symptoms of this neurological disorder. This review summarizes a total of 128 studies which correspond to the most relevant research work published during 2006-2012 (1st semester) on plant-derived compounds, plant extracts and essential oils found to elicit AChE inhibition.Fil: Murray, Ana Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur; Argentina. Universidad Nacional del Sur; ArgentinaFil: Faraoni, María Belén. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Castro, Maria Julia. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Alza, Natalia Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur; Argentina. Universidad Nacional del Sur; ArgentinaFil: Cavallaro, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur; Argentina. Universidad Nacional del Sur; Argentin

Non-polar extracts of Nicotiana glauca (Solanaceae) induce apoptosis in human rhabdomyosarcoma cells

Rhabdomyosarcoma (RMS) is the most common soft-tissue tumour in children andadolescents. It originates in normal skeletal muscle from myogenic cells that have failed tofully differentiate, and it usually has a poor prognosis. Current RMS therapy has manyadverse effects. Hence, new treatments are needed. Various pharmacological properties,such as analgesic, antineoplastic, antimicrobial, and antiparasitic properties, have beendemonstrated in species of the Solanaceae family. We performed ethanolic extraction fromleaves of Nicotiana glauca (Solanaceae), and the extract was successively partitioned withn-hexane, chloroform, and ethyl acetate. We evaluated the effects of extracts on RMScells, and we found that the extracts trigger apoptosis. By bio-guided fractionation assays,we identified the apoptotic agents. Morphological assessment after apoptotic cell inductionof cultured cells, mitochondrial and nuclear morphology by Mitotracker, and 4,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) staining, respectively, were analysed in fluorescentmicroscopy. The capacity of the cells to migrate or proliferate was analysed by the Petitassay, followed by methylene blue staining. NMR and GC-MS spectrometry were used toidentify palmitic acid and scopoletin as the phytochemicals responsible for the observedeffects. These results indicate that these compounds are apoptotic inducers and they couldbe useful as chemotherapeutic agents against muscle tumours.Rabdomiossarcoma (RMS) é o tumor de tecidos moles mais comum em crianças e adolescentes. Ele se origina no músculo esquelético normal a partir de las células miogênicas que no conseguiram-se diferenciar completamente e pelo general tem um prognóstico ruim. A terapia atual com RMS tem muitos efeitos adversos e portanto, novos tratamentos são necessários. Várias propriedades farmacológicas, como propriedades analgésica, antineoplásica, antimicrobiana e antiparasitária, foram demostradas em espécies da família Solanaceae. Neste trabalho, foi realizada a extração etanólica das folhas de Nicotiana glauca (Solanaceae), eo extrato foi particionado sucessivamente com n-hexano, clorofórmio y acetato de etila. Avaliamos os efeitos dos extratos nas células RMS e descobrimos que os extratos desencadeiam apoptose. Pelos ensaios de fracionamento bio-guiado, identificamos os agentes apoptóticos. Avaliação morfológica após indução da apoptose das células cultivadas ea morfologia mitocondrial e nuclear por coloração com Mitotracker e 4,6-diamidino-2-fenilindol (DAPI), respectivamente, foram analisadas com microscopia fluorescente. A capacidade das células para migrar ou proliferar foi analisada hair ensaio Petit, seguido pelacoloração com azul de metileno. Una espectrometría de RMN y GC-MS para uso utilizado para una identificación de ácido palmítico y una escopoletina como fitoquímicos responsáveis ​​pelos efeitos observados.Fil: Musso, Florencia Antonella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Pronsato, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia. Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur; ArgentinaFil: Milanesi, Lorena Magdalena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia. Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur; ArgentinaFil: Vasconsuelo, Andrea Anahi. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia. Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur; ArgentinaFil: Faraoni, María Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; Argentin

A new antagonist of caenorhabditis elegans glutamate-activated chloride channels with anthelmintic activity

Nematode parasitosis causes significant mortality and morbidity in humans andconsiderable losses in livestock and domestic animals. The acquisition of resistanceto current anthelmintic drugs has prompted the search for new compounds for whichthe free-living nematode Caenorhabditis elegans has emerged as a valuable platform.We have previously synthetized a small library of oxygenated tricyclic compoundsand determined that dibenzo[b,e]oxepin-11(6H)-one (doxepinone) inhibits C. elegansmotility. Because doxepinone shows potential anthelmintic activity, we explored itsbehavioral effects and deciphered its target site and mechanism of action on C. elegans.Doxepinone reduces swimming rate, induces paralysis, and decreases the rate ofpharyngeal pumping required for feeding, indicating a marked anthelmintic activity. Toidentify the main drug targets, we performed an in vivo screening of selected strainscarrying mutations in Cys-loop receptors involved in worm locomotion for determiningresistance to doxepinone effects. A mutant strain that lacks subunit genes of theinvertebrate glutamate-gated chloride channels (GluCl), which are targets of the widelyused antiparasitic ivermectin (IVM), is resistant to doxepinone effects. To unravel themolecular mechanism, we measured whole-cell currents from GluCla1/b receptorsexpressed in mammalian cells. Glutamate elicits macroscopic currents whereas noresponses are elicited by doxepinone, indicating that it is not an agonist of GluCls.Preincubation of the cell with doxepinone produces a statistically significant decrease ofthe decay time constant and net charge of glutamate-elicited currents, indicating that itinhibits GluCls, which contrasts to IVM molecular actions. Thus, we identify doxepinoneas an attractive scaffold with promising anthelmintic activity and propose the inhibitionof GluCls as a potential anthelmintic mechanism of action.Fil: Castro, Maria Julia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca. Universidad Nacional del Sur. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca; ArgentinaFil: Turani, Ornella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca. Universidad Nacional del Sur. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca; ArgentinaFil: Faraoni, María Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Gerbino, Darío César. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Bouzat, Cecilia Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia. Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur; Argentin

Potential of the marine diatom Halamphora coffeaeformis to simultaneously produce omega-3 fatty acids, chrysolaminarin and fucoxanthin in a raceway pond

Omega-3 eicosapentaenoic fatty acid (C20:5; EPA), β-glucan and fucoxanthin have received widespread attention owing to their potential industrial applications; however, their availability is currently limited to unsustainable sources such as fish oils and macroalgae. Though some species of diatoms are also a natural source of these metabolites, progress needs to be made in reducing the cost barriers involved in their large-scale production. The aim of the present study was therefore to assess the potential of the marine diatom Halamphora coffeaeformis to simultaneously accumulate EPA, chrysolaminarin and fucoxanthin in a raceway pond sustained by fertilizer (Bayfolan®)-enriched seawater. The biomass production increased significantly along the experiment, the specific growth rate, biomass productivity and areal yield being 2.03 day−1, 0.128 g.L−1.d−1 and 25.73 g.m−2.d−1, respectively. Proteins dominated in the first culture phase, while lipids, carbohydrates and pigments increased toward the end of the stationary phase. The harvested biomass presented 310 mg.g−1 DW (dry weight) of total lipids containing high amounts of EPA (24% of total fatty acids), 114 mg.g−1 DW of chrysolaminarin and 38 mg.g−1 DW of fucoxanthin. These values compare favorably with those obtained from commercially used sources. The culture medium proposed represents a non-conventional, cost-effective resource allowing for sustained high biomass levels throughout 22 days, guaranteeing the accumulation of valuable metabolites. Furthermore, the robustness and auto-flocculation capacity of the species increase the chances of viable scalability. These findings indicate the potential of H.coffeaeformis as a high-value metabolite feedstock, focusing on sustainable bioprocesses

Informe científico de investigador: Faraoni, María Belén (2009-2011)

Uno de los aspectos relevantes en el hallazgo de nuevos fármacos es la identificación de moléculas con actividad inhibitoria de enzimas. La Acetilcolinesterasa (ACE) es una enzima implicada en la sinapsis colinérgica por ser la responsable de la hidrólisis de la acetilcolina una vez que éste neurotransmisor es liberado al espacio sináptico. Se ha observado una clara relación entre el grado de afección de los grupos de neuronas que utilizan acetilcolina como neurotransmisor y el grado de demencia que se produce en personas que poseen la Enfermedad de Alzheimer (EA). La búsqueda de inhibidores de ACE de origen natural se ha acrecentado en las últimas décadas ya que los productos naturales representan una fuente indiscutible de productos bioactivos y han demostrado ser un incomparable reservorio de diversidad molecular para el descubrimiento y desarrollo de fármacos. Continuando con los estudios relacionados con la síntesis de análogos del calenduladiol como estrategia para la obtención de inhibidores de acetilcolinesterasa, se proponen modificaciones funcionales en el esqueleto triterpénico con el fin de obtener nuevas entidades moleculares que serán evaluadas in vitro en su actividad inhibitoria de ACE

Informe científico de investigador: Faraoni, María Belén (2012-2013)

En las últimas décadas, la detección de compuestos de origen natural inhibidores de la enzima acetilcolinesterasa (ACE) ha despertado interés ya que podría llevar al descubrimiento de compuestos líderes para el desarrollo de nuevas drogas, no sólo de aplicación potencial en Enfermedad de Alzheimer (EA) sino también en otras patologías relacionadas con desórdenes neuromusculares. En nuestro país, contamos con un gran número de especies vegetales nativas que aún no han sido cabalmente estudiadas, con una riqueza potencial en estructuras y actividades biológicas aún por descubrir. En trabajos realizados por el grupo en los últimos años se ha optimizado la extracción de triterpenos a partir de una planta endémica, Chuquiraga erinacea (Asteraceae) que se encuentra en la región y que ha mostrado capacidad de inhibir la enzima ACE.1 Estos triterpenos se caracterizan por presentar esqueletos con grupos funcionales en posiciones poco comunes, estructuras que no pueden conseguirse comercialmente. En trabajos recientes se ha observado que la sulfatación realizada sobre uno de estos triterpenos naturales, el calenduladiol (1), condujo a un análogo (2) que era tres veces más activo que el calenduladiol, con un valor de IC50 de 190 M.2 A partir de estos resultados, se propuso llevar a cabo modificaciones a esta estructura mediante reacciones químicas sobre los anillos A y D, así como sobre el grupo isopropenilo unido al anillo E, las cuales conducirían a la obtención de nuevos derivados, los cuales serían evaluados en su actividad inhibitoria de ACE. Asimismo surgió el interés en profundizar el estudio de la inhibición de colinesterasa por parte de este tipo de compuestos incorporando la detección de la actividad inhibitoria de Butirilcolinesterasa (BuCE), otro tipo de colinesterasa cuyo sitio activo acepta sustratos más voluminosos. Los estudios realizados durante los últimos años, indican que BuCE tiene una mayor participación en la transmisión colinérgica de lo que se creía anteriormente y que su importancia aumenta a medida que la enfermedad progresa.3 Los estudios sugieren que la inhibición de ambas enzimas es una propiedad altamente deseada en la terapia de EA

Informe científico de investigador: Faraoni, María Belén (2016-2017) 

El objetivo general de este proyecto es contribuir al descubrimiento de moléculas bioactivas que puedan significar un aporte para el desarrollo futuro de nuevas drogas con diversas aplicaciones (Enfermedad de Alzheimer, antiinflamatorias, antihelmínticas, etc), aprovechando la quimiodiversidad aportada por especies vegetales de la provincia de Buenos Aires. Mediante metodologías sintéticas eficaces se busca, además, generar nuevas entidades moleculares que serán evaluadas en su bioactividad y caracterizadas por diversas técnicas analíticas. Estos resultados proporcionarán una herramienta útil para realizar estudios de relación estructura-actividad (SAR)