Tese de mestrado. Biologia (Microbiologia Aplicada). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2010; Versão públicaThe cosmetic world has a big gap in the range of available natural origin products with long-lasting efficiency for the resolution of skin ageing problems. This gap challenged the cosmetic industry to focus on the research of this kind of products. This project offered a new line of investigation using BIOALVO’s GPS D2 Platform and know-how to search for natural compounds with future potential application in cosmetics. The research was based on a unique extremophile prokaryotes collection, SEAVENTbugs, coming from 4 hydrothermal vents located nearby Azores islands. The first step was to select 34 bacterial strains, which formed the COSM&BUG collection, derived from the pre-existing one. From data obtained in previous research using phylogenetic analysis and assays on enzymatic activities, a new dendrogram was established for COSM&BUG collection. Its analysis concluded that the new data did not alter the previous established phylogenetic relations. An aqueous extracts library of the COSM&BUG collection was produced to develop the high throughput screening (HTS) assays. After an extensive analysis, collagen type I and HA were selected as the cosmetic targets to integrate HTS assays: P4HA1 (type I isoform of Prolyl Hydroxylase α subunit) and MMP-1 (Matrix Metalloproteinase 1) for collagen type I, regarding synthesis and degradation pathways respectively; HAS2 (HA Synthase 2) and HYAL2 (Hyaluronidase 2) for HA, regarding synthesis and degradation pathways respectively. Using these targets two types of applications were designed for GPS D2 Platform: SyEn Application allowing to search for P4HA1 and HAS2 enhancers, and DeIn Application for MMP-1 and HYAL2 inhibitors. Of these, SyEn Application for P4HA1 was developed and in the established conditions the COSM&BUG aqueous extracts showed no effect on target. In parallel, an assay was developed to test protective capabilities against UV radiation of the COSM&BUG aqueous extracts, of which 9 revealed to have that potential.As fontes hidrotermais são uma ocorrência característica dos meios marinhos, resultantes da infiltração de água do mar em fendas do fundo oceânico por contracção das rochas, provocada pelo arrefecimento brusco do magma ascendente em contacto com a água fria. Por serem organismos com enorme capacidade de adaptação a condições inóspitas, os microrganismos são comummente encontrados nestes locais. As gamas de variação acentuada de temperatura, a salinidade, o pH, a pressão, as concentrações elevadas de metais, os niveis de actividade de água, entre outras, criam uma pressão selectiva para o tipo de sobreviventes que os compõem. Aos microrganismos capazes de resistir a estas condições dá-se o nome de extremófilos (Gomes and Steiner, 2004). A variedade de microrganismos existente nestes ecossistemas constitui uma vasta fonte de recursos naturais para exploração comercial diversificada. A indústria cosmética procura cada vez mais compostos/princípios activos de origem natural para integração nos seus produtos (www.bitop.de), de forma a satisfazer os requisitos preferênciais tanto por parte dos consumidores, como das entidades reguladoras do transporte e comercialização de produtos quimicos, que tem demonstrado uma preferência crescente pelos produtos amigos do ambiente. Os produtos de beleza, skin care produtcs, com maior procura no mercados são os relacionados com o tratamento do envelhecimento precoce da pele e os anti-rugas, anti-ageing. Esta gama de produtos tornou-se um negócio de excelência a nível mundial. Presentemente, muitas empresas da area de drug discovery procuram criar alternativas para combater a baixa especificidade da maioria dos ensaios experimentais utilizados, tentando aliar a sua capacidade de alto débito, high throughput, testes rápidos e de metodologia simples, a especificidade oferecida pelos ensaios in vivo. A BIOALVO S. A., empresa especializada na utilização deste tipo de ensaio, detém a sua própria tecnologia a qual atribuiu o nome de GPS D2 (Global Platform Screening for Drug Discovery), actualmente aplicada em diversos segmentos terapeuticos do mercado farmaceutico, focando-se nas doencas neurodegenerativas. No entanto, e apesar das grandes dimensões do mercado farmacêutico, a indústria cosmética e por si só um negócio lucrativo em larga expansão, e a aposta a nível biotecnólogico nesta indústria tem vindo a ser uma constante a escala global. Nos produtos anti-ageing existe uma grande lacuna, tanto na existência de um composto/princípio activo com verdadeira capacidade duradoura para o retardamento do desenvolvimento das rugas, como nos problemas imunológicos causados pela utilização de produtos de preenchimento, fillers. Este projecto desenvolveu uma nova linha de investigação através da utilização da plataforma e do knowhow da BIOALVO S.A., na pesquisa de novas moléculas com potencial para futura integração em produtos cosméticos como os anti-ageing, contribuindo tambem com uma via neste ambito a SyEn Application para o alvo P4HA1 foi desenvolvida e concluida com exito. Após o ensaio concluiu-se que, nas condições estabelecidas, nenhum dos extractos aquosos COSM&BUG revelou capacidade para aumentar os niveis de expressão da zona do gene de P4HA1. Paralelamente, foi desenvolvida um outro ensaio para a pesquisa de capacidade protectora contra radiação UV na biblioteca de extractos aquosos da colecção COSM&BUG. Sendo a protecção contra a radiação ultra violeta (UV) um factor de extrema importância quer para a saude geral, quer para o retardamento do envelhecimento precoce da pele e o desenvolvimento de rugas, optou-se por incluir tambem este ensaio na análise realizada. Este ensaio permitiu concluir que 9 dos 34 extractos aquosos COSM&BUG apresentaram competências protectoras contra a radiação de 254nm de comprimento de onda. Numa perspectiva de trabalho futuro, novos extractos aquosos da colecção COSM&BUG sob condições totalmente estéreis deverão ser produzidos. Tambem se deverá produzir uma biblioteca de extractos orgânicos da colecção, por forma a alargar o estudo de possiveis compostos/princípios activos de interesse para a indústria cosmética. O ensaio da SyEn Application para o alvo P4HA1 deverá ser repetido para confimar os resultados obtidos. As restantes plataformas que foram desenhadas deverão ainda ser implementadas para se obter um painel mais completo de ensaios. Tendo em vista a optimização do ensaio de sensibilidade aos raios UV, os novos extractos aquosos COSM&BUG, produzidos sob condições totalmente estéreis, deverão incorporar uma repetição deste ensaio. Para além do comprimento de onda utilizado, poderão testar-se comprimentos de onda superiores, entre os 280 e 400 nm, de maneira a estudar intensidades mais próximas das radiações UVB e UVA. Este projecto pode ser considerado como a primeira abordagem ao estudo da colecção COSM&BUG relativamente as suas influências sobre a expressão de constituintes primordiais da pele, como o colagéneo e o ácido hialurónico, na prevenção do desenvolvimento de sinais de envelhecimento. As aplicações SyEn Application e DeIn Application, desenhadas para a plataforma GPS D2 da BIOALVO, detêm uma aplicabilidade futura de enorme valor comercial na contribuição para o desenvolvimento da tecnologia cosmética na area dos produtos anti-ageing
