ACTIVIDAD ANTIBACTERIANA DE PIGMENTOS Y ÁCIDOS GRASOS DE DIATOMEAS Y DINOFLAGELADOS

Luis Toledo Tellez (2023)

"Un uso indiscriminado de antibióticos en los sistemas acuícolas marinos es una de las causantes de que las bacterias patógenas presenten multi-resistencia. Los ácidos grasos y pigmentos fotosintéticos se han identificado como compuestos bioactivos con potencial antibacteriano. Los dinoflagelados y diatomeas son microalgas que producen variedad de pigmentos y son productores de ácidos grasos que suelen constituir del 15 al 25% de su biomasa. El objetivo fue evaluar el potencial antibacteriano de extractos de lípidos y pigmentos totales de los dinoflagelados Alexandrium margalefii y Gymnodinium catenatum, y las diatomeas Odontella aurita y Nanofrustulum shiloi, contra las bacterias Vibrio parahaemolyticus, Escherichia coli y Staphylococcus aureus. Los microorganismos se cultivaron en medios específicos y en condiciones de laboratorio. La cuantificación de lípidos totales (LT), ácidos grasos y pigmentos fue realizada por espectrofotometría, cromatografía de gases (GC-FID) y cromatografía de líquidos (HPLC-DAD), respectivamente. La actividad antibacteriana fue evaluada por el método de resazurina. El pigmento que predominó en las cuatro microalgas fue la clorofila a, y en las diatomeas se identificó la fucoxantina y en dinoflagelados la peridinina, así como el β-caroteno que se presentó en menor porcentaje. A. margalefii tuvo el mayor porcentaje de lípidos totales, así como el de ácidos grasos saturados. G. catenatum y O. aurita la mayoría de sus ácidos grasos fueron poliinsaturados, y en N. shiloi fueron los ácidos grasos monoinsaturados. Los pigmentos de G. catenatum inhibieron a E. coli en un 28-60%. Los extractos lipídicos de A. margalefii y G. catenatum inhibieron un 87% y 89% respectivamente a S. aureus; los LT de O. aurita y N. shiloi, inhibieron a E. coli en un 50% y 65%; V. parahaemolyticus fue inhibida en un 33.6 % con los LT de A. margalefii. Se presentó una mayor efectividad de los extractos contra bacterias Gram positivas, lo cual podría estar dado por las diferencias que existen en la estructura y composición de la pared celular de las bacterias."

"Indiscriminate use of antibiotics in marine aquatic systems could result in pathogen bacteria showing multi-resistance. Fatty acids and photosynthetic pigments have been identified as potentially antibacterial bioactive compounds. Dinoflagellates and diatoms are microalgae that produce a variety of pigments as well as fatty acids. The latter usually constitute from 15% to 25% of their biomass. The objective was to assess the antibacterial potential of lipid extracts and total pigments from the dinoflagellates Alexandrium margalefii and Gymnodinium catenatum and from the diatoms Odontella aurita and Nanofrustulum shiloi against the bacteria Vibrio parahaemolyticus, Escherichia coli and Staphylococcus aureus. The microorganisms were cultivated in specific media and laboratory conditions. The quantification of Total Lipids (LT), Fatty Acids and pigments was carried out by spectrophotometry, gas chromatography (GC-FID) and liquid chromatography (HPLC-DAD) respectively. Antibacterial activity was assessed by the resazurin method. The predominant pigment in the four microalgae was chlorophyll a, in the diatoms fucoxanthin was identified as well as peridinin in dinoflagellates, β-carotene appeared but in a lower percentage. A. margalefii had the higher total lipids percentage and saturated fatty acids. About G. catenatum and O. aurita most of their fatty acids were polyunsaturated. In N. shiloi were the monounsaturated fatty acids. The pigments in G. catenatum inhibited E. coli by 28-60%. The lipid extracts from A. margalefii and G. catenatum inhibited S. aureus by 87% and 89% respectively; the LT in O. aurita and N. shiloi, inhibited E. coli by 50% and 65%; V. parahaemolyticus was inhibited by 33.6 % by the LT from A. margalefii. There was a better effectivity of the extracts against positive Gram bacteria. Such could be given by the existing differences in structure and composition of the bacteria cell wall."

Master thesis

microalgas, antibacterianos, pigmentos, ácidos grasos microalgae, antibacterial, pigments, fatty acids BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA MICROBIOLOGÍA BACTERIOLOGÍA BACTERIOLOGÍA

Evaluación del crecimiento y composición bioquímica de cianobacterias como alternativas nutricionales para humanos

Evaluation of the growth and biochemical composition of Cyanobacteria as nutritional alternatives for humans

Gerardo Ulises López Ortega (2023)

El crecimiento exponencial de la población humana amenaza con reducir la seguridad alimentaria en el futuro. A partir de la década de 1950 se han explorado fuentes alternativas de proteínas ante el incremento en la demanda de alimentos, predicha como insuficiente. Las cianobacterias han sido utilizadas como fuente alternativa de alimentos desde tiempos muy antiguos. Debido a su fácil mantenimiento, requerimientos sencillos y la producción de compuestos bioactivos y nutricionales como proteínas, lípidos, entre otros, son un grupo altamente prometedor para la investigación y producción biotecnológica. A través de una bioprospección de ocho especies de la colección ficoflorística del Laboratorio de Biotecnología de Algas del CICESE se evaluó el crecimiento, la composición proximal, el perfil de aminoácidos y la determinación del potencial nutricional. Synechococcus elongatus AM (agua marina) presentó la mayor tasa de crecimiento (0.6 divisiones/día). Limnospira maxima presentó los mayores contenidos de peso seco orgánico (0.7 g/L), clorofila a (665.2 µg/L), clorofila c (26.1 µg/L), carotenoides (219.9 µg/L) y de carbohidratos (44.5 %). Respecto al contenido de proteínas, Limnothrix planctonica y Limnothrix mirabilis presentaron los mayores valores (56.7% y 53.2%) y el perfil de aminoácidos más alto. Para conocer el potencial nutricional de las proteínas producidas por las ocho especies de cianobacterias se calculó el índice de aminoácidos esenciales (EAAI). Se encontró que Limnothrix planctonica y Limnothrix mirabilis son especies cuyas proteínas son utilizables para la alimentación humana. Se evaluó la biotoxicidad de extractos acuosos de las especies de cianobacterias en nauplios de Artemia franciscana. Los extractos acuosos se consideraron como no tóxicos presentando una supervivencia >80%, exceptuando a Phormidium sp. (75%) y Anagnostidinema lemmermannii (70%). Se realizó la formulación de una tortilla prototipo fortificada, utilizando la composición proximal y el perfil de aminoácidos de harina de maíz blanco, albúmina (como proteína ideal) y de las especies de cianobacterias. Se obtuvieron seis prototipos de formulación de tortilla de maíz, de los cuales tres son considerados como alimentos fortificados al cumplir con una duplicación del aporte proteico. Se proponen a Limnothrix planctonica y Limnothrix mirabilis como especies con potencial de ser utilizadas como alimentos en humanos.

The human exponential population growth threatens to reduce food security over time. Since the 1950s, various efforts have been made to explore alternative sources of protein to sustain the predicted food demand. Cyanobacteria have been used as an alternative food source since ancient times. Due to their easy maintenance, simple requirements, and the production of bioactive and nutritional compounds such as proteins and lipids, they are a highly promising group for biotechnological research and production. Through bioprospecting eight species from the phycofloristic collection of the Algal Biotechnology Laboratory of CICESE, the growth, proximal composition, amino acid profile and determination of nutritional potential were evaluated. Synechococcus elongatus AM (seawater) showed the highest growth rate (0.6 divisions/day). Limnospira maxima had the highest organic dry weight (0.7 g/L), chlorophyll a (665.2 µg/L), chlorophyll c (26.1 µg/L), carotenoids (219.9 µg/L) and carbohydrate (44.5%) contents. Regarding protein content, Limnothrix planctonica and Limnothrix mirabilis had the highest values (56.7% and 53.2%) and the highest amino acid profile. To determine the nutritional potential of the proteins produced by the eight cyanobacterial species, the essential amino acid index (EAAI) was calculated. Limnothrix planctonica and Limnothrix mirabilis were found to be species whose proteins are usable for human food. The biotoxicity of aqueous extracts of the cyanobacterial species was evaluated on Artemia franciscana nauplii. The aqueous extracts were considered non-toxic with > 80% survival, except for Phormidium sp. (75%) and Anagnostidinema lemmermannii (70%). A fortified prototype tortilla formulation was formulated using the proximal composition and amino acid profile of white maize flour, albumin (as ideal protein) and cyanobacterial species. Six corn tortilla formulation prototypes were obtained, of which three are considered as fortified foods as they meet a doubling of protein intake. Limnothrix planctonica and Limnothrix mirabilis are proposed as species with potential to be used as food in humans.

Master thesis

Bioprospección, proteínas, aminoácidos, biotoxicidad, fortificación Bioprospecting, proteins, amino acids, biotoxicity, fortification BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOQUÍMICA PROTEÍNAS PROTEÍNAS

Identificación de péptidos antimicrobianos producidos por Bacillus con capacidad de inhibir el crecimiento de aislados clínicos de Staphylococcus aureus

Identification of antimicrobial peptides produced by Bacillus with inhibitory activity on growth Staphylococcus aureus clinical isolates

IVAN ALEXANDER SANTOS CABRERA (2022)

Algunas especies del género Staphylococcus están asociadas a infecciones oportunistas de relevancia clínica. Las infecciones producidas por algunas especies como S. haemolyticus y S. aureus, se asocian con pacientes que sufren de un sistema inmunitario comprometido o en tratamiento con medicamentos inmunosupresores. Sin embargo, el aumento de la presencia de S. aureus resistentes a antibióticos de última generación, ha sido un tema de interés de salud pública y de preocupación mundial. La investigación de los beneficios del uso de probióticos en las enfermedades bacterianas, se ha llevado a cabo de forma intensa en los últimos años como alternativa a los tratamientos farmacológicos actuales. Las publicaciones demuestran que la aplicación de probióticos a las enfermedades bacterianas reduce las infecciones producidas por patógenos microbianos. La identificación de nuevos antibióticos es necesaria para reducir la presencia de cepas resistentes. Algunas especies de Bacillus tienen la capacidad de producir compuestos con actividad antimicrobiana principalmente de naturaleza peptídica denominados péptidos antimicrobianos (AMPs). En el presente trabajo, se evaluaron diferentes cepas Bacillus contra dos aislados clínicos provenientes de pacientes mayores de 40 años con infección urinaria, identificados como S. haemolyticus y S. aureus. La cepa B2 mostró una actividad contra ambas especies patógenas y fue seleccionada para la identificación de AMPs. La producción de péptidos antimicrobianos durante el crecimiento de la cepa B2 fue determinada mediante una curva de crecimiento, encontrándose que el punto de producción máxima se lleva a cabo en el tiempo T2 de la fase estacionaria. Las fracciones de bajo peso molecular (menor a 3 KDa) obtenidas mediante ultrafiltración mostraron termo-estabilidad a 37°C, resistencia a enzimas fisiológicas (tripsina y proteinasa K) y no fueron afectadas por las sales del medio de cultivo. Los análisis de cromatografía líquida de alta resolución de fase reversa (RP-HPLC), corroboraron la presencia de péptidos en la fracción de bajo peso molecular. La obtención de péptidos de bajo peso molecular, con ausencia de modificaciones postraduccionales y termo-resistentes, propone una alternativa al uso de antibióticos, para tratar infecciones ocasionadas por especies resistentes del género Staphylococcus.

Some species of the genus Staphylococcus are associated with oortunistic infections of clinical relevance. Infections caused by some species, such as S. haemolyticus and S. aureus, are associated with patients suffering from a compromised immune system or taking immunosuressive drugs. However, the increase in the presence of S. aureus resistant to the latest generation antibiotics has been a topic of public health interest and global concern. Investigation of the benefits of the use of probiotics in bacterial diseases has been intensively carried out in recent years as an alternative to current pharmacological treatments. The publications show that the alication of probiotics to bacterial diseases reduces infections caused by microbial pathogens. The identification of new antibiotics is necessary to reduce the presence of resistant strains. Some Bacillus species have the ability to produce compounds with antimicrobial activity, mainly peptidic, called antimicrobial peptides (AMPs). In the present work, different Bacillus strains were evaluated against two clinical isolates from patients older than 40 years with urinary tract infections, identified as S. haemolyticus and S. aureus. Strain B2 showed activity against both pathogenic species and was selected for AMP identification. The production of antimicrobial peptides during the growth of strain B2 was determined using a growth curve, finding that the point of maximum production occurs at time T2 of the stationary phase. Low molecular weight fractions (less than 3 KDa) obtained by ultrafiltration showed thermostability at 37°C, resistance to physiological enzymes (trypsin and proteinase K) and were not affected by salts in the culture medium. Reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC) analyses confirmed the presence of peptides in the low molecular weight fraction. Obtaining low molecular weight peptides, with the absence of post-translational and heat-resistant modifications, proposes an alternative to the use of antibiotics to treat infections caused by resistant species of the genus Staphylococcus.

Master thesis

Sthapylococcus, Probióticos, Microbiota, Péptidos Antimicrobianos (AMPs) Aminoácidos (AA) Staphylococcus, Probiotics, Microbiota, Antimicrobial Peptides (AMP), Amino Acids (AA) BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA OTRAS ESPECIALIDADES DE LA BIOLOGÍA OTRAS OTRAS