Ingeniera Civil en Biotecnología / Este informe presenta la memoria de título realizada en colaboración con el Consorcio BAL Chile S.A.; cuyo objetivo es evaluar las condiciones de fermentación de carbohidratos de macroalga parda para optimizar su bioconversión a etanol, mediante el uso de cepas de microorganismos genéticamente modificados, y así, contribuir al desarrollo de la industria de biocombustibles de tercera generación en Chile. El desarrollo de este proyecto consistió, principalmente, en dos etapas: en la primera se realizaron fermentaciones aeróbicas con reactivos puros en distintas razones de alginato-manitol, de modo de simular la composición de carbohidratos presentes en las macroalgas pardas. Con estos cultivos se calculó y evaluó la velocidad de crecimiento y los rendimientos de biomasa y de producto, con la finalidad de determinar condiciones óptimas para fermentar. En una segunda etapa, realizaron fermentaciones micro-aeróbicas mediante un diseño experimental estadístico, para evaluar, principalmente, la producción de etanol. No se obtuvieron resultados favorables en esta condición, por lo que procedió a fermentar Macrocystis pyrifera en condiciones aeróbicas, con el objeto de verificar si los resultados con reactivos puros era reproducible al fermentar algas. Como resultado principal se obtuvo que la razón de alginato-manitol que reporta mejor rendimiento de etanol es 5:8 en condiciones aeróbicas. No obstante, el microorganismo puede crecer y fermentar favorablemente en distintas razones de carbohidratos, lo que elimina la variable de composición química de algas pardas. Las fermentaciones con Macrocystis pyrifera determinaron que no es necesario que la razón de carbohidratos se asemeje a la razón óptima determinada como óptima, sino que basta con la composición natural de la misma. Por lo tanto, esta macroalga nativa de Chile y su uso como materia prima para la producción de biocombustibles abre una oportunidad importante para la aumentar la participación de las Energías Renovables No Convencionales en la generación de energía del país, avanzando hacia la meta propuesta por el gobierno. Tras los análisis realizados, se estima que el rol principal de manitol es entregar poder reductor a la célula, el cual puede ser utilizado tanto en el crecimiento y metabolismo del microorganismo, como para la producción de etanol. Por otro lado, alginato es consumido para la formación de biomasa y de piruvato destinado a la producción de etanol. El estudio experimental desarrollado en esta memoria no consideró variables como la temperatura, pH o agitación. Por lo tanto se recomienda complementar este estudio añadiendo dichas variables, otorgando otras perspectivas valiosas al momento de decidir el escalamiento del proceso.

Ingeniera Civil Química. Ingeniera Civil en Biotecnología / Se ha realizado un estudio técnico económico de un proceso de extracción de florotaninos desde Macrocystis pyrifera para satisfacer el 1% del mercado del principal competidor como antioxidante natural a nivel mundial. La metodología de este trabajo consistió en realizar balances de masa y energía a partir de un caso base de producción, para dimensionar los equipos requeridos y posteriormente analizarlo económicamente. Además, se seleccionaron variables a sensibilizar para concluir acerca de la importancia de estas en la factibilidad técnico económica del proyecto. Se diseñó una planta para la extracción y purificación de 248 ton al año de florotaninos a partir de 68 mil toneladas de M. pyrifera fresca. Además, se genera como subproducto una solución rica en carbohidratos simples. El proceso consiste en las etapas de secado, pretratamiento, extracción, purificación y liofilización; cuenta con 13 equipos en la línea del producto principal y equipos secundarios en las líneas de mezclado, producción de enzimas y recuperación de solventes. Los equipos más relevantes son el secador de bandeja, el tanque de adsorción y el liofilizador de la línea principal y los fermentadores de la línea de producción de enzimas. La planta requiere servicios de electricidad (1,8 [MW]), agua de enfriamiento (189 kgs^(-1)) y vapor para calentamiento (3,9 [kgs^(-1)]). A partir del análisis económico se obtiene que el caso base es rentable (VAN 12,4 MUSD, TIR 22% y PRI 4,1 años) con las siguientes condiciones: el cultivo del 44% del alga requerida (190 ha), una purificación de 0,94 y un precio de venta del producto de 125 mil USD/ton, además, se consideró una tasa de descuento del 12%. Por otra parte, el análisis de casos permite concluir que para mantener la factibilidad económica del proyecto es necesario incluir la línea de producción de enzimas y la recuperación de solventes en el análisis. El análisis de sensibilidad permite concluir que las variables que más afectan a la rentabilidad del proyecto son: el nivel de purificación, el porcentaje de alga cultivada (en vez de comprada) y el precio de venta de los florotaninos. En específico, se tiene que para obtener un VAN cero se debe cultivar al menos un 32% del alga (110 ha), aumentar la purificación real hasta por lo menos 0,84 y el precio mínimo de venta de florotaninos debería ser de 112 mil USD/ton. Se recomienda investigar formas de aumentar los niveles de purificación del proceso, realizar estudios sobre las cinéticas de producción de enzimas y de actividad enzimática (enzimas utilizadas en hidrólisis de carbohidratos) y evaluar la sustentabilidad de realizar cultivos del orden de 100 hectáreas de Macrocystis pyrifera en el sur del país, antes de pasar a las siguientes etapas de evaluación del proyecto.

Ingeniera Civil en Biotecnología / La biorrefinería se define como una serie de procesos que permiten la obtención de variados productos de valor a partir algún tipo de biomasa. Debido a la extensa costa de nuestro país, la biorrefinaría de algas se presenta como una excelente alternativa para el desarrollo de nuevos capitales. Las algas contienen una gran cantidad de compuestos químicos útiles en variadas industrias, desde la farmacéutica hasta la de biocombustibles. Además, las algas pardas, llamadas así por su color, presentan hasta un 40% de su peso seco en alginato, azúcar que puede ser degradada por enzimas alginato liasas que rompen los enlaces formados por las subunidades del carbohidrato. Estudios realizados en la Universidad de Chile, lograron expresar 9 alginato liasas provenientes de 5 organismos distintos en volúmenes de 20 [ml] obteniendo 1 [U/ml]. De ahí la necesidad de escalar y determinar la factibilidad económica de su producción. En el presente trabajo, se logró escalar la producción 75 veces (20 a 1.500 [ml]), obteniendo en el mejor de los casos 5,81 [U/ml], esto se logró modificando las condiciones de operación. El cultivo se desarrolló a 37ºC en un medio Terrific con la adición de 5 [g/l] de lactosa. Se comparó además la actividad de la enzima producida con una versión comercial A, permitiendo determinar que la producción de 1,5 [l] de medio de cultivo es equivalente a 2,6 unidades de producto comercial de 100 [mg] o el equivalente monetario a CLP$ 504.888. Esto permite la obtención de una evaluación económica positiva para un proyecto de implementación de laboratorio para la producción de enzima, con un VAN superior a MM CLP$200 en un horizonte de evaluación de 10 años, con la producción, tres veces a la semana, de dos reactores de 1,5 [l]. Finalmente se corrobora la factibilidad económica de la producción en mayor escala de este producto, compitiendo con las versiones actualmente comercializadas. Esto se podría traducir en el impulso necesario para el desarrollo de industrias de biorrefinería de algas con aplicaciones en áreas tan diversas como combustibles, medicina, alimentación, farmacia, etc. Los estudios realizados en esta memoria se encuentran financiados por el fondo basal FB 0001 del Centro de Biotecnología y Bioingeniería, CEBIB. / Este trabajo ha sido financiado por: Centro de Biotecnología y Bioingeniería, CEBIB

Adenocystís utrícularís (familia Adenocystaceae; orden Ectocarpales sensu lato) es un alga parda que crece sobre el sustrato rocoso en las costas patagónicas del Atlántico Sur. La extracción de sus polisacáridos fue llevada a cabo por tratamiento secuencial con etanol al 80 % frío y caliente, solución de cloruro de calcio al 2% frío y caliente, y finalmente con ácido clorhídrico diluido (pH 2) a 70ºC. El manitol fue el hidrato de carbono mayoritario en el extracto etanólico a temperatura ambiente, mientras que los fucoidanos y las proteínas fueron principalmente extraídos con etanol a 70°C. Ambos extractos evidenciaron además la presencia de compuestos de naturaleza fenólica. Los demás extractos mostraron altas cantidades de hidratos de carbono y menores de proteínas: en todos ellos el principal monosacárido constituyente fue fucosa, con pequeñas proporciones de galactosa y manosa. Los ácidos urónicos y grupos ésteres sulfato fueron también constituyentes de los extractos.

Tesis para optar al grado académico de Magíster en Bioquímica, área de especialización Bioquímica Ambiental y Memoria para optar al Título Profesional de Bioquímico / El cobre es un micronutriente esencial, pero a altas concentraciones puede inducir la síntesis de especies reactivas de oxígeno (ROS), causando una condición de estrés oxidativo. En sitios costeros contaminados por cobre, prevalecen sólo algunas especies de macroalgas, como Scytosiphon lomentaria y Ulva compressa, las que presentan mecanismos eficientes de tolerancia al metal. Contrariamente, la macroalga parda Lessonia nigrescens, ecológicamente importante en la zona intermareal, se encuentra ausente en sitios contaminados por cobre y presenta mecanismos de tolerancia al metal insuficientes. Recientemente, en Scytosiphon gracilis, macroalga parda que presenta mecanismos de tolerancia similares a los descritos en S. lomentaria, se identificaron proteínas involucradas en la tolerancia al estrés por cobre, entre las que se encuentran las peroxirredoxinas (PRXs), enzimas capaces de reducir peróxido de hidrógeno, alquilhidroperóxidos y peroxinitritos, escasamente estudiadas en macroalgas. Estas enzimas reaccionan a bajas concentraciones de peróxidos en comparación a otras enzimas como catalasa y son susceptibles a inactivación a elevadas concentraciones de peróxidos. En el presente trabajo, se estudió la activación PRXs en respuesta al estrés oxidativo generado por cobre en las algas pardas S. gracilis y L. nigrescens, cultivadas en presencia de concentraciones crecientes del metal (5 a 100 μg Cu L-1, más un control sin adición de cobre) durante 96 h. Se evaluó marcadores de daño oxidativo, como la generación de lipoperóxidos y la pérdida de eficiencia máxima del fotosistema II (Fv/Fm). Adicionalmente, se realizó estudios de inmunofluorescencia para detectar PRXs en ambas especies. Los resultados indicaron que las PRXs mostraron afinidad tanto por peróxido de hidrógeno como por ter-butil hidroperóxido como sustratos y se observó un aumento de la actividad usando DTT como agente reductor a partir de 5 μg Cu L-1. Los niveles de actividad PRX en S. gracilis fueron superiores a los de L. nigrescens en todas las concentraciones del metal evaluadas e incluso en individuos no expuestos al metal (i.e. actividad basal). Los valores máximos de actividad PRX se registraron en 40 μg Cu L-1 en S. gracilis y en 10 μg Cu L-1 en L. nigrescens. En ambas especies se detectó un aumento de la actividad PRX acoplada a tiorredoxina, pero la actividad PRX acoplada a glutarredoxina sólo aumentó en S. gracilis. Se observó inhibición de la actividad PRX a partir de 20 μg Cu L-1 en L. nigrescens y en S. gracilis a partir de 100 μg Cu L-1. Este fenómeno coincidió en ambas especies con un aumento de lipoperóxidos, lo que sugiere que las PRXs controlarían los niveles de lipoperóxidos generados por estrés oxidativo. Respecto a la medición de eficiencia fotosintética, si bien se observó un efecto del cobre sobre los fotosistemas en ambas especies, resultó ser un parámetro menos sensible que los lipoperóxidos y no hubo diferencias a nivel global entre las especies. Análisis de inmunofluorescencia mostraron que en L. nigrescens no variaron los niveles proteicos de PRX en individuos tratados con 10 y 100 μg Cu L-1 respecto a su control y que en S. gracilis aumentan los niveles proteicos de PRX en individuos tratados con 40 μg Cu L-1 y disminuye en 300 μg Cu L-1, coincidiendo con los resultados de actividad enzimática. Los resultados sugieren que las PRXs participan en la tolerancia al estrés por cobre, actuando como una barrera antioxidante, siendo más eficientes en S. gracilis que en L. nigrescens. La actividad de las PRXs en S. gracilis ayuda a explicar funcionalmente la capacidad de esta especie de tolerar ambientes contaminados con altos niveles de cobre, mediante la reducción de peróxidos y posiblemente mediante el control de vías de señalización redox, que regulan la adaptación de esta especie a sitios contaminados por cobre. En el caso de L. nigrescens, la pérdida de actividad de las PRXs frente a bajas concentraciones de cobre ayudaría a explicar el grave daño celular que se genera en esta especie y, a nivel ecológico, el impedimento que esto le genera para colonizar ambientes contaminados por el metal. / Copper is an essential micronutrient, but at high concentrations can induce the synthesis of reactive oxygen species (ROS), generating a condition of oxidative stress. In coastal copper-impacted sites, prevail only a few species of macroalgae, such as Scytosiphon lomentaria and Ulva compressa, which have efficient metal tolerance mechanisms. Conversely, the brown seaweed Lessonia nigrescens, environmentally important in the intertidal zone, is absent from copper-impacted sites and presents insufficient metal tolerance mechanisms. Recently, in Scytosiphon gracilis, brown seaweed that presents similar tolerance mechanisms to those described in S. lomentaria, proteins involved in tolerance to copper-induced stress were identified, among them, peroxiredoxins (PRXs). These enzymes are capable to reduce hydrogen peroxide, alkylhydroperoxides and peroxynitrites, and have been poorly studied in macroalgae. These enzymes react at low concentrations of peroxides in comparison to other enzymes such as catalase and are susceptible to inactivation at high concentrations of peroxides. In this work, the PRX activation was studied in response to copper-induced oxidative stress in brown algae S. gracilis and L. nigrescens cultured with increasing concentrations of the metal (5 to 100 μg Cu L-1, and a control without copper addition) for 96 hours. Oxidative damage markers, such as the generation of lipoperoxides and loss of photosystem II efficiency (Fv/Fm) were evaluated. Additionally, an immunofluorescence study was carried out in order to detect PRXs in both species. The results indicated that the PRXs showed affinity for both hydrogen peroxide and ter-butyl hydroperoxide as substrates, and an increase in activity was observed using DTT as a reducing agent from 5 μg Cu L- 1. PRX activity in S. gracilis was superior to L. nigrescens in all the copper concentrations assessed and even in individuals not exposed to the metal (i.e. basal activity). The maximum values of PRX activity occurred at 40 μg Cu L-1 in S. gracilis and at 10 μg Cu L- 1 in L. nigrescens. An increase of PRX activity coupled to thioredoxin was detected in both species, but PRX activity coupled to glutaredoxin only increased in S. gracilis. It was observed loss of PRX activity from 20 μg Cu L- 1 in L. nigrescens and S. gracilis from 100 μg Cu L-1. This phenomenon coincided in both species with an increase of lipoperoxides, which suggests that the PRXs would control the levels of oxidative stress-generated lipoperoxides. Respect to the measurement of photosytem II efficiency, while an effect of copper on the photosystems in both species was observed, this marker was less sensitive than the lipoperoxides and there was no overall differences between the species. Immunofluorescence analysis showed that in L. nigrescens treated with 10 and 100 μg Cu L-1 PRX levels did not suffer any change respect to the control. In S. gracilis there was an increase of PRX levels in individuals treated with 40 μg Cu L- 1 and a decrease at 300 μg Cu L-1, coinciding with the results of enzymatic activity. The results suggest that the PRXs are involved in tolerance to copper-induced stress, acting as an antioxidant barrier, being more efficient in S. gracilis than in L. nigrescens. The PRX activity in S. gracilis helps to explain the ability of this species to tolerate copper-enriched environments, through the reduction of peroxides and possibly through the control of redox signaling pathways that regulate the adaptation of this species to polluted sites. In the case of L. nigrescens, the loss of activity of the PRXs at low copper concentrations would help to explain the severe cellular damages that occur in this species, and ecologically, the impediment of L. nigrescens to colonize copper-enriched environments. / Conicyt; Fondecyt

Los objetivos iniciales de este trabajo de tesis consistieron en la extracción de los polisacáridos de la feofita Dictyota dichotoma, el fraccionamiento y la elucidación estructural de los polisacáridos purificados, y la evaluación de sus actividades antivirales contra los virus CVB3 y HHV1. El primer polisacárido extraído fue el fucoidano. El alga seca y molida se extrajo con etanol a temperatura ambiente y a 70 °C; seguidamente se extrajo con HCl diluido a temperatura ambiente y a 70 °C, por nueve veces consecutivamente. Sobre el residuo se extrajo el alginato con Na₂CO₃ al 3% a 50 °C. Los polisacáridos provenientes de la extracción con HCl se fraccionaron a través de la precipitación con Cetrimide y posterior redisolución con concentraciones crecientes de 0,5, 1, 1,5, 2, 4 y en algunos casos de 5 M de NaCl. El estudio estructural se basó en la metilación de los polisacáridos fraccionados y en la espectroscopía de resonancia magnética nuclear bidimensional, particularmente HSQC. Además, se realizaron análisis de las fracciones purificadas sobre los virus de CVB3 y HHV1. El fucoidano extraído a temperatura ambiente (EAR) mostró características de un polisacárido heterodisperso con respecto a la composición de monosacáridos, siendo la fucosa el principal monosacárido (36%), seguido de galactosa (23%), y proporciones más chicas de xilosa y manosa (≤ 18%). Además, dicho extracto mostró altas proporciones de hidratos de carbono (48%), ácidos urónicos (21%), medianas proporciones de grupos sulfato (15%) y un bajo peso molecular (6,5 KDa). Los extractos obtenidos a mayor temperatura también mostraron heterodispersión con respecto a la composición de monosacáridos, observando que conforme incrementaba la secuencia extractiva la cantidad de fucosa y galactosa disminuían, mientras que la cantidad de xilosa y manosa se incrementaban. Los análisis generales nos mostraron en todos los extractos altas proporciones de hidratos de carbono excepto en EAH9. Además, la cantidad de proteínas solubles y peso molecular y grupos sulfato disminuyeron, mientras que los ácidos urónicos incrementaban conforme se incrementaba la secuencia extractiva. El alginato extraído exhibió una preponderancia del ácido manurónico por sobre el ácido gulurónico. Además, los análisis mostraron que parecen triadas de dihos ácidos urónicos. El fraccionamiento con Cetrimide mostró que EAR y EAH1 tienen características de un típico galactofucano sulfatado, con cantidades muy pequeñas de otras estructuras. Conforme el fraccionamiento continúaba, a bajas redisoluciones, la cantidad de fucosa disminuía y la xilosa, manosa y ácidos urónicos se incrementaban. A medida que el fraccionamiento continúó esta tendencia predominó, la fucosa dejó de ser el monosacárido principal en la mayoría de las subfracciones en los siguientes extractos, mientras, que los manosa, xilosa y ácidos urónicos se incrementaron. El análisis estructural de las fracciones purificadas mostraron un core basado en residuos de →2)-Man-(1→ con sustituciones en O-3 o en O-6 y →6)-Gal-(1→, sulfatada en O-3. Además, se observó que los residuos de fucosa se encontraron enlazados en proporciones variables en C-2, C-3 y C-4, y en buena medida terminales, así como altas proporciones de ramificaciones de β-D-xilosa. La acción antiviral contra el virus HHV1 en las diferentes fracciones tanto a temperatura ambiente como a 70 °C, mostró que la fracciones -0,5, con características de uronofucoidanos, presentaron la más alta actividad antiviral, seguida de las fracciones EAR-2 y EAR-4. Por otro lado, a pesar que la actividad de las fracciones obtenidas a temperatura poseían menor actividad antiviral, las fracciones EAH2-0,5, EAH4-0,5 y EAH9-0 presentaron actividades moderadas. Con respecto al virus CVB3, los extractos de la feofita D. dichotoma mostraron actividades moderadas frente este virus, siendo las fracciones EAR-1,5, EAR-4 y EAH1-4, las que presentaron la mejor actividad antiviral. Cabe señalar que la fracción EAR-4, caracterizada por presentar un fucogalactano sulfatado, mostró ser la de mayor actividad frente a ambos virus, mientras que los altos valores obtenidos de CC₅₀ en todas las fracciones indican una baja citotoxicidad para los fucoidanos extraídos de Dictyota dichotoma.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química. Ingeniero Civil en Biotecnología / En la actualidad, se realizan grandes esfuerzos en aplicar nuevos métodos de producción de compuestos novedosos de alto valor agregado. Un ejemplo de esto es el ácido hialurónico, que tiene importantes y nuevos usos, especialmente en el área de la salud, y su demanda se encuentra en alza. El presente trabajo de tesis tiene como objetivo generar una nueva cepa recombinante de Escherichia coli que sea capaz de producir ácido hialurónico a partir de fuentes de carbono novedosos, como es el caso de los carbohidratos de algas pardas. Esto se debe a que estas algas presentan varias ventajas, como su gran abundancia y relativa facilidad de obtención de los azúcares presentes. Este trabajo se enfoca en el uso de los carbohidratos alginato y manitol, principales azúcares presentes en estas macroalgas. Como punto de partida se utilizó la cepa recombinante BAL 1611. Esta cepa tiene incorporados los genes necesarios para el transporte y degradación del alginato, además de estar optimizado para la producción anaeróbica de etanol. A esta cepa se le realizó modificaciones para disminuir la producción de etanol y se le incorporó los genes necesarios para producir ácido hialurónico. En la primera etapa del trabajo se obtuvo una cepa con resistencia al antibiótico cloranfenicol y con la producción de etanol disminuida. Luego, la cepa se transformó con un plasmidio que contiene los genes necesarios para la síntesis de ácido hialurónico. La síntesis de las proteínas codificadas en el vector recombinante se indujo con L-arabinosa para iniciar la producción. Además, en este proyecto se diseñó un método para cuantificar la concentración de ácido hialurónico utilizando la enzima hialuronidasa. Se logró obtener un microorganismo recombinante que produce ácido hialurónico a partir de alginato y manitol con una concentración de 20 [g/l] de azúcares totales, con una proporción de 2:1 en peso. El rendimiento obtenido fue de 3,67 [mg AH/l/gDW]. Finalmente, se introdujo modificaciones a un modelo matemático del metabolismo de E. coli, para introducir las reacciones correspondientes a la degradación de alginato y de la síntesis de ácido hialurónico. Se realizó un análisis de balance de flujo a partir de los datos generados de un cultivo con un medio definido, aplicando variaciones en las condiciones in silico. A partir de este análisis se concluyó que es necesario controlar la cantidad de oxígeno presente en el cultivo. Por otro lado, la presencia de los genes de Z. mobilis no presenta impacto en la producción de biomasa ni de ácido hialurónico. Además, debido al alto costo energético de producir ácido hialurónico y el desbalance de óxido-reducción que produce la metabolización de alginato hace que los rendimientos de AH sean bajos. Esto da pie a implementar nuevas estrategias para optimizar la producción de AH a partir de este carbohidrato.

Evalúa la expresión transcripcional de citoquinas moduladoras de la respuesta inmune innata y adaptativa en células mononucleares humanas (PBMC) tratadas con fucoidan del alga parda Lessonia trabeculata. El fucoidan de Lessonia trabeculata fue proporcionado por la empresa PSW S.A y caracterizado fitoquímicamente por el Laboratorio de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad Nacional Agraria La Molina. Las PBMC se trataron con diferentes concentraciones de fucoidan de Lessonia trabeculata (FLt, 80.84% pureza) y como controles se emplearon fucoidan de Fucus vesiculosus (FFv, 95% pureza) y lipopolisacárido de E. coli. La citotoxicidad se evaluó mediante el ensayo de reducción metabólica del bromuro de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-ilo)-2,5-difeniltetrazol (MTT). Para evaluar la expresión transcripcional de las citoquinas de la inmunidad innata: IL-8, IL-12 (p35 y p40) y TGF-􀈕 y las citoquinas de inmunidad adaptativa; IL-2 e IL-10 se empleó la reacción en cadena de la polimerasa convencional (PCR convencional). El tratamiento de cultivos de PBMC a las concentraciones de 10 y 100 μg/ml de FLt y FFv no ocasionó efecto citotóxico; por el contrario, FLt a 100 μg/ml incrementó significativamente el porcentaje de viabilidad celular respecto al control sin fucoidan (p<0.05). Respecto a la expresión transcripcional, el tratamiento con FLt a 10 y 100 μg/ml incrementó el ARNm IL-10 (p<0.0001) y ARNm IL-12p40 (p<0.05) respectivamente en relación al control sin fucoidan. Se concluye que el fucoidan de L. trabeculata a 10 y 100 μg/ml modula la expresión transcripcional de IL-12 de inmunidad innata e IL-10 de inmunidad adaptativa. / Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Lima). Vicerrectorado de Investigación y Posgrado / Tesis

As macroalgas marinhas constituem uma importante fonte de produtos naturais, devido à sua composição química, rica em substâncias fenólicas, terpenos e polissacarídeos sulfatados, apresentando potencial biotecnológico como fonte de substâncias com atividade antioxidante, antiviral, antitumoral e antibacteriana. Nesse sentido, o objetivo do presente estudo foi avaliar o potencial de prospecção de macroalgas do litoral do Espírito Santo (ES), mediante estudos dos potenciais antioxidante e bioativo de extratos brutos de quatro espécies de algas pardas (Chnoospora minima, Dictyopteris plagiogramma, Padina gymnospora e Sargassum cymosum) e de uma espécie de alga verde (Codium isthmocladum). A caracterização inicial dos extratos acetato de etila e metanólico das algas pardas, demonstrou a presença de constituintes com características distintas, indicando que pertencem à diferentes classes fenólicas. Os extratos metanólicos e aquosos das cinco espécies apresentaram os maiores rendimentos, sendo utilizados para análise do potencial antioxidante e bioativo. O extrato metanólico de P. gymnospora apresentou o maior potencial antioxidante e o maior teor de substâncias fenólicas totais pelo ensaio Folin-Ciocalteu, indicando o potencial dessa espécie como ingrediente funcional e na busca de substâncias antioxidantes naturais. As espécies analisadas apresentaram potencial bioativo (antiviral e antitumoral), sendo que os extratos aquosos foram mais ativos, quando comparados aos metanólicos. O maior potencial antiviral foi encontrado nos extratos aquosos de P. gymnospora, S. cymosum e C. isthmocladum, e o maior potencial antitumoral nos extratos aquosos de D. plagiogramma e C. isthmocladum. Tanto o potencial antiviral, como antitumoral podem estar relacionados à presença de substâncias fenólicas e polissacarídeos sulfatados nos extratos. Os resultados obtidos demonstram que as espécies estudadas, principalmente D. plagiogramma, P. gymnospora, S. cymosum e C. isthmocladum, apresentam potencial para prospecção de produtos naturais / Marine macroalgae are an important source of natural products, due to their chemical composition, rich in phenolic substances, terpenes and sulphated polysaccharides, presenting biotechnological potential as a source of substances with antioxidant, antiviral, antitumor and antibacterial activity. In this sense, the objective of the present study was to evaluate the potential of macroalgae prospecting on the coast of Espírito Santo (ES), through studies of the antioxidant and bioactive potentials of crude extracts of four species of brown seaweeds (Chnoospora minima, Dictyopteris plagiogramma, Padina gymnospora and Sargassum cymosum) and a species of green seaweed (Codium isthmocladum). The initial characterization of the ethyl acetate and methanolic extracts of the brown seaweeds, showed the presence of constituents with distinct characteristics, indicating that they belong to the different phenolic classes. The methanolic and aqueous extracts of the five species presented the highest yields, being used for analysis of the antioxidant and bioactive potential. The methanolic extract of P. gymnospora presented the highest antioxidant potential and the highest content of total phenolic substances by the Folin-Ciocalteu assay, indicating the potential of this species as a functional ingredient and the search for natural antioxidant substances. The analyzed species presented bioactive potential (antiviral and antitumor), and the aqueous extracts were more active when compared to methanolic. The highest antiviral potential was found in aqueous extracts of P. gymnospora, S. cymosum and C. isthmocladum, and the highest antitumor potential in aqueous extracts of D. plagiogramma and C. isthmocladum. Both antiviral and antitumoral potential may be related to the presence of phenolic substances and sulfated polysaccharides in the extracts. The results showed that the studied species, especially D. plagiogramma, P. gymnospora, S. cymosum and C. isthmocladum, present potential for the prospection of natural products

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El cáncer es un conjunto de enfermedades genéticas y epigenéticas, en el que se observa la proliferación exacerbada de células, las cuales suelen invadir diferentes tejidos. Este problema de salud pública es una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en nuestro país. Los tratamientos convencionales son la quimioterapia y la radioterapia; sin embargo, estos causan efectos secundarios perniciosos contra células saludables. Debido a esto, continúa la búsqueda de nuevas alternativas terapéuticas o complementarias a las terapias convencionales. El objetivo del estudio fue evaluar la actividad citotóxica de un extracto rico en fucoidan obtenido del alga parda Lessonia trabeculata y como control, fucoidan de Fucus vesiculosus. El extracto de Lessonia trabeculata contiene 80.4% de fucoidan y fue proporcionado por el Instituto de Bioquímica y Biología Molecular de la UNALM y el extracto control de Fucus vesiculosus 95% de fucoidan. La actividad citotóxica se realizó empleando la línea celular tumoral de origen humano Hep-2 (Human epidermoid carcinoma strain 2) y como control de células normales se utilizó VERO-76. Se probaron diferentes concentraciones del extracto y doxorrubicina (control positivo). La actividad citotóxica fue evaluada por el ensayo MTT ((Bromuro de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5 difeniltetrazolio) determinándose el porcentaje de inhibición. Para la inducción de apoptosis se realizó el ensayo de Anexina V. La concentración mínima inhibitoria (IC50) del extracto rico en fucoidan de Lessonia trabeculata fue de 6.42mg/ml para la línea celular Hep-2. Se demostró que la apoptosis de células Hep-2 fue superior al 20% (p <0.0001) respecto al cultivo sin tratar. La IC50 del extracto de fucoidan de Fucus vesiculosus fue mayor a 10 mg/ml para línea celular Hep-2. Se concluye que, el extracto rico en fucoidan de Lessonia trabeculata tiene actividad citotóxica frente a la línea celular tumoral Hep-2. / Tesis