Proyecto Genoma busca el Carmenère perfecto




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ANÁLISIS ESTADÍSTICOS

Los valores de densidad celular, pigmentos y proteínas en fase estacionaria corresponden a promedios con sus desviaciones estandars respectivas (promedio ± d.e.) y todos estos valores comparados mediante análisis de varianza de una vía (StaMost for Windows versión 3.0). Para todas las comparaciones de las medias se realizó la prueba de rangos múltiples de Scheffé y fue tomada una probabilidad de (< 0,05) como significante.

RESULTADOS

INFLUENCIA DEL NITRATO

La cianobacteria creció con o sin nitrato y los máximos valores de absorbancia al final de la fase exponencial fueron obtenidos a 8 mM de NaN03 con 0,62 ± 0,02 (Fig. 1, Tabla I). Sin embargo, en fase estacionaria no hubo diferencias significativas entre 1 y 8 mM (p< 0,05). Aunque el menor crecimiento se produjo en los cultivos sin nitrato, con 0,29 ± 0,02 de absorbancia, se obtuvo una proliferación significativa de heterocistos. Al inicio de la fase exponencial, entre los 3 y 6 días, se encontró el mayor porcentaje de heterocistos en los cultivos sin nitrógeno con 4,5 y 1,2 % respectivamente. Mientras que, se obtuvo una reducción de los mismos con la concentración de nitrato, hasta alcanzar porcentajes mínimos del 0,1 y 0,2% en cultivos con 8 mM NaNO3 (Fig. 2).





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FIGURA 1. Crecimiento (DO750) de la cianobacteria Anabaena PCC 7120 en función de la concentración de nutrientes (mM de NaNO3).

El contenido de ficocianina reveló diferencias significativas (p 0,05) entre todos los tratamientos, excepto entre 2 y 4 mM. El valor más elevado se produjo a 8 mM, con 174 ± 16 µg ml-1 el cual supera en 8,7 y 2,1 veces a los obtenidos a 0 y 1 mM de nitrato, respectivamente (Tabla I).

La clorofila a también es acumulada con la concentración del nitrato con diferencias significativas (p  0,05) y con la edad del cultivo. Sin embargo, no se encontraron diferencias entre los tratamientos 2 y 4 mM. En los cultivos crecidos sin nitrato, el contenido fue de 3,9 ± 0,9 µg ml-1. Mientras que a 2 y 8 mM se incrementó a 13,9 ± 1,1 y 17,4 ± 1,2 µg ml-1 respectivamente (Tabla I).

Los carotenoides presentaron una tendencia a la acumulación hacia el final de la fase estacionaria. Aunque entre 2 y 4 mM no hubo diferencia significativa (p 0,05), los restantes tratamientos resultaron significativamente diferentes (p<0,05) (Tabla I).

TABLA I. Absorbancia (DO750), contenido de pigmentos y proteínas (µg ml-1) de la cianobacteria Anabaena PCC 7120 en función de la concentración de nutrientes (mM NaNO3).

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El contenido de proteínas también se incrementó con la concentración del nitrato. En los cultivos a 0 y 1 mM fue de 211 ± 23 y 409 ± 9 µg ml-1 respectivamente; hasta alcanzar el máximo valor de 563 ± 2 µg ml-1 a 8 mM con diferencia significativa (p  0,05).





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FIGURA 2. Porcentaje de heterocistos en relación al total de células en los tricomas de la cianobacteria Anabaena sp. PCC 7120 en función de la concentración de nutrientes (mM NaNO3).

Estos resultados indican que el contenido de ficocianina, clorofila a, carotenoides y de proteínas es incrementado cuando la cianobacteria es cultivada a la concentración de nutrientes más elevada y equivalente a 8 mM de NaNO3 (Tabla I). A pesar de que la producción de biomasa sea similar entre 1 y 8 mM (Fig. 1).

INFLUENCIA DE LA IRRADIANCIA

La densidad celular más elevada de 117 (± 11) x 106 células ml-1 se alcanzó a 78 µmol m-2 s-1, mientras que a 238 µmol m-2 s-1 se redujo a 82 (± 51) x106 células ml-1 (Tabla II). Sin embargo, el análisis estadístico no detectó diferencia significativa (p 0,05) entre las tres intensidades luminosas evaluadas.





TABLA II. Densidad celular (x106 cel ml-1), contenido de pigmentos y proteínas (µg ml-1) de la cianobacteria Anabaena PCC 7120 en función de la irradiancia.

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En los cultivos mantenidos a 78 y 156 µmol m-2 s-1 se produjeron los valores más elevados de clorofila a, ficocianina y carotenoides por volumen de cultivo y sin diferencia significativa (p  0,05). Las proteínas se acumularon más a 156 µmol m-2 s-1 con un valor de 677 ±28 µg ml-1, con diferencia significativa (p  0,05). En cambio, a 238 µmol m-2 s-1 se detectó disminución de los pigmentos y proteínas (Tabla II).

DISCUSION

La capacidad de crecimiento de Anabaena PCC 7120 a las diferentes concentraciones de nitrógeno demostró su versatilidad fisiológica para adaptarse, incluso a medios limitantes o carentes de nitrógeno (Fig. 1). Es decir, su crecimiento a bajas concentraciones de nitrato es compensado por su propiedad fijadora de nitrógeno. Esto se evidencia con el incremento de heterocistos a estas condiciones de cultivo (Fig. 2), lo cual ha sido reportado en otras cianobacterias filamentosas (Tandeau de Marsac & Houmard 1993). En Anabaena cilindrica el porcentaje de heterocistos puede ser incrementado hasta un 12% cuando es cultivada sólo con nitrógeno atmosférico (Stacey et al. 1977). Mientras que un aumento de la concentración de fuentes nitro-genadas en el medio de cultivo induce un descenso de heterocistos (Mishra 1997).

En cuanto a la concentración de nutrientes en el medio de cultivo, en Anabaena PCC 7120 parece ser más eficiente el mecanismo de producción de biomasa a concentraciones limitantes entre 1 y 4 mM de nitrato, debido a que logra alcanzar valores similares de crecimiento respecto a 8 mM. Aunque en otras cianobacterias como Oscillatoria agardhii, O. redekei (Foy 1993), O. rubescens, Spirulina platensis (Becker 1994), Anacystis nidulans (Lau et al. 1997) y en Synechococcus sp. IO9201 (Betancourt 1997), se ha descrito una disminución drástica de su crecimiento a 2mM de nitrato. Posiblemente, la capacidad fijadora de nitrógeno que presenta Anabaena sea un factor importante para incrementar su eficiencia en cuanto a su crecimiento a bajos niveles de nitrato, en comparación a las otras cianobacterias carentes de heterocistos.

La concentración de nitrato también influenció en el contenido de pigmentos y de proteínas. De tal manera, que para alcanzar una mayor producción de ficocianina, clorofila a, carotenoides y proteínas es necesario utilizar concentraciones de nutrientes equivalente al menos a 8 mM de NaNO3 (Tabla I). En cambio, cuando la cianobacteria se cultivó entre 0 y 1 mM se produjeron los valores más bajos de estos compuestos. En este sentido, la baja producción de ficocianina y de proteínas totales obedece a la deficiencia de nitrógeno y al proceso de degradación, a fin de movilizar el nitrógeno hacia rutas metabólicas inherentes al crecimiento y síntesis de otras macromoléculas (Lewitus & Caron 1990). El incremento de ficocianina, clorofila a y de proteínas con la concentración de nitrato, amonio y glutamina también ha sido descrito en estudios previos con Anabaena PCC 7120 (Mishra 1997). Sin embargo, cuando se comparó el contenido de estos compuestos con los obtenidos en nuestro estudio, se encontró que el contenido de ficocianina, clorofila a y de proteínas fue de 63, 2,6 y 4,0 veces superiores a los alcanzados por Mishra (1997).

Por otra parte, el rango de irradiancia utilizado en este estudio parece influir poco en el crecimiento de la cianobacteria, puesto que entre 78 y 238 µmol m-2 s-1 no se logró un incremento significativo (p 0,05) del mismo (Tabla II). No obstante, cianobacterias de un mismo género pueden presentar diferente respuesta de crecimiento al incremento de la irradiancia (Wilmotte 1988). Por ejemplo, el crecimiento de una especie de Anabaena aumentó a irradiancias entre 7 y 15 µmol m-2 s-1, con una estabilización del crecimiento de hasta 90 µmol m-2 s-1 (Martín-Trillo 1995). Asimismo, diversas cianobacterias pueden tolerar desde la luz solar directa hasta muy bajas irradiancias entre 1 y 2 µmol m-2 s-1 (Tandeau de Marsac & Houmard 1993).

En el presente estudio también se demostró que los cultivos de cianobacterias sometidos a bajas e intermedias irradiancias producen más clorofila y ficocianina que los crecidos a elevadas intensidades luminosas (Tabla II). En este sentido, Raven (1984) ha sugerido que el mayor contenido de clorofila puede ser encontrado a niveles intermedios de luz, en los que los beneficios de la inversión en nueva clorofila compensan el costo de su síntesis. Sin embargo, el contenido de carotenoides no varió con la irradiancia; lo cual significa que en esta cepa de cianobacteria no se estimula la síntesis de carotenoides con el incremento de la irradiancia. Posiblemente, esta cianobacteria activa otro proceso de aclimatación o de control para evitar la fotooxidación de los pigmentos a elevadas intensidades luminosas; tal como se ha descrito en las cianobacterias Synechococcus PCC 7002, Synechococcus PCC 6301 y Microcystis aeruginosa; en las cuales no hay variación en los contenidos de carotenoides (Tandeau de Marsac & Houmard 1993). Asimismo, en Plectonema boryanum UTEX 485 se ha encontrado que la concentración de clorofila a y ß-caroteno disminuyen con el incremento de la irradiancia de 150 a 750 µmol m-2 s-1 (Miskie-wicz et al. 2000).

En cambio, la irradiancia sí ejerció influencia en el contenido de proteínas. El hecho de producirse el mayor contenido a 156 µmol m-2 s-1, podría indicar una condición óptima de irradiancia para la síntesis de proteínas. Es importante destacar que la incorporación del nitrato en microalgas y cianobacterias es dependiente de la fotofosforilación y de la irradiancia (Tischner & Lorenzen 1979). De tal manera que, la velocidad de transporte de este nutriente pueda estar influida a una determinada intensidad luminosa.

En Spirulina y Oscillatoria spp. se ha descrito que la incorporación relativa de proteínas a las células es inversamente proporcional al incremento de la intensidad luminosa. Posiblemente, a altas irradiancias se induce una elevada tasa de asimilación de carbono total, de tal manera que la incorporación de carbono a la fracción proteica es menor con respecto a la obtenida en la fracción de polisacáridos bajo estas condiciones (Van Rijn & Shilo 1986).

Todos estos resultados indican que Anabaena PCC 7120 es capaz de responder satisfactoriamente a cambios de irradiancia y de concentración de nutrientes en cultivos discontinuos. Es decir, su crecimiento no es inhibido, aun a bajas concentraciones de nitrógeno, ni a irradiancias de 238 µmol m-2 s-1. Por lo tanto, se demuestra que la producción de clorofila a, ficocianina y de proteínas es estimulada a elevadas concentraciones de nutrientes y a una irradiancia entre 78 y 156 µmol m-2 s-1. Esta capacidad de aclimatación a cambios ambientales demuestra también su versatilidad metabólica. Así como también la elevada estabilidad de los cultivos en fase estacionaria constituye otro factor favorable para la producción de biomasa enriquecida con pigmentos de interés económico.

AGRADECIMIENTOS . Los autores agradecen a FONACIT - Venezuela por el apoyo financiero a través del proyecto S1-2000000786.

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http://web.catie.ac.cr/informacion/RMIP/rev64/fitosanitarios.pdf

CENTRO INTERNACIONAL DE ALTOS ESTUDIOS AGRONOMICOS MEDITERRANEOS

INSTITUTO AGRONOMICO MEDITERRANEO DE ZARAGOZA

ciheam
Curso Avanzado
PRODUCCIÓN DE MEDICAMENTOS A PARTIR DE PLANTAS
Zaragoza (España), 16-21 enero 2012

http://www.iamz.ciheam.org/espanol/blueball.gifObjetivo del curso
http://www.iamz.ciheam.org/espanol/blueball.gifOrganización
http://www.iamz.ciheam.org/espanol/blueball.gifAdmisión
http://www.iamz.ciheam.org/espanol/blueball.gifInscripción
http://www.iamz.ciheam.org/espanol/blueball.gifBecas
http://www.iamz.ciheam.org/espanol/blueball.gifSeguros
http://www.iamz.ciheam.org/espanol/blueball.gifOrganización pedagógica
http://www.iamz.ciheam.org/espanol/blueball.gifPrograma
http://www.iamz.ciheam.org/espanol/blueball.gifConferenciantes invitados

Objetivo del curso

En las últimas décadas la demanda y la producción de plantas medicinales, productos naturales y proteínas recombinantes con fines medicinales han aumentado notablemente en el mercado mundial. Las razones de esta mayor demanda incluyen: (a) la ampliación del tipo de productos farmacéuticos de origen vegetal empleados para la salud humana y animal mediante la utilización de tecnologías de vanguardia para identificar nuevas vías y objetivos para enfermedades recalcitrantes; (b) la preferencia personal de los consumidores hacia productos naturales; (c) las nuevas formas de preparación y administración de fitofármacos; (d) gracias a la secuenciación del genoma humano y de patógenos importantes, ahora es posible considerar la terapia genética a través de las proteínas recombinantes en la lucha contra las principales enfermedades; (e) la constatación de la escasa probabilidad de que la industria farmacéutica vaya a abordar las enfermedades huérfanas, que aportan pocos beneficios; (f) la necesidad acuciante de reducir los costes de los cuidados sanitarios a través de la utilización de fuentes renovables.
Al mismo tiempo, los requisitos de aseguramiento de la calidad y de evaluación de los riesgos y beneficios son mayores, y han dado lugar a la aprobación de nuevas reglamentaciones con respecto al material de origen y su impacto concomitante en toda la cadena de producción. Las proteínas recombinantes y los sistemas de producción de plantas transgénicas representan una nueva oportunidad; sin embargo todavía es necesario superar retos importantes para que esta tecnología progrese.
En el Mediterráneo ha existido una fuerte tradición de producción de hierbas medicinales pero en esta región todavía no se han incorporado los últimos avances tecnológicos y reglamentarios para beneficiarse de ellos.
Al término del curso los participantes podrán:


  • Comprender mejor las plantas como fuentes de productos medicinales en toda la cadena de abastecimiento.

  • Conocer los últimos avances y tendencias en la producción de material vegetal de partida de alta calidad.

  • Familiarizarse con distintas tecnologías aportadas por el sector industrial, tanto nuevas como convencionales.

  • Reconocer las oportunidades y desafíos asociados a la producción de medicamentos recombinantes en los sistemas de plantas transgénicas.

  • Aplicar los conocimientos adquiridos en el control y aseguramiento de la calidad de los productos medicinales procedentes de plantas.

  • Valorar aspectos socioeconómicos y de regulación en el contexto de los productos medicinales derivados de las plantas.

Organización

El curso se celebrará en el Instituto Agronómico Mediterráneo de Zaragoza (IAMZ) del Centro Internacional de Altos Estudios Agronómicos Mediterráneos (CIHEAM), con profesorado de reconocida experiencia, procedente de centros de investigación, universidades y empresas de diversos países.
El curso tendrá una duración de 1 semana y se desarrollará, en horario de mañana y tarde, del 16 al 21 de enero de 2012.

Admisión

El curso está diseñado para un máximo de 25 participantes con título universitario, y está dirigido a profesionales interesados en explorar el potencial de las plantas medicinales en mayor profundidad, como decisores, administradores públicos, productores, biotecnólogos, expertos de la industria farmacéutica, asesores técnicos e investigadores.
Dada la diversa nacionalidad de los conferenciantes, en la selección de candidatos se valorarán los conocimientos de inglés y francés que, junto con el español, serán los idiomas de trabajo. No obstante, si se considera necesario, el IAMZ facilitará la interpretación simultánea de las conferencias.

Inscripción

Las solicitudes deberán cursarse a:
Instituto Agronómico Mediterráneo de Zaragoza

Avenida de Montañana 1005, 50059 Zaragoza (España)

Tel.: +34 976 716000 - Fax: +34 976 716001

e-mail: iamz@iamz.ciheam.org

Web: www.iamz.ciheam.org
Junto con el formulario de solicitud de admisión, deberá adjuntarse el curriculum vitae detallado, en el que figure, debidamente acreditado, titulación, experiencia, actividades profesionales, conocimiento de idiomas y motivo por el cual se desea realizar el curso.
El plazo de admisión de solicitudes finaliza el 24 de octubre de 2011.
Los candidatos que no puedan presentar sus expedientes completos al efectuar la solicitud, o que deban obtener autorización previa para participar en el curso, podrán ser admitidos a título provisional.
Los derechos de inscripción ascienden a 450 euros. Este importe incluye exclusivamente los gastos de enseñanza.

Becas

Los candidatos de países miembros del CIHEAM (Albania, Argelia, Egipto, España, Francia, Grecia, Italia, Líbano, Malta, Marruecos, Portugal, Túnez y Turquía) podrán solicitar becas que cubran los derechos de inscripción, así como becas que cubran los gastos de viaje y de estancia en la Residencia del Campus de Aula Dei en régimen de pensión completa.
Los candidatos de otros países interesados en disponer de financiación deberán solicitarla directamente a otras instituciones nacionales o internacionales.

Seguros

Será obligatorio que los participantes acrediten, al inicio del curso, estar en posesión de un seguro de asistencia sanitaria válido para España. El IAMZ ofrece, a aquellos participantes que lo soliciten, la posibilidad de suscribirse a una póliza colectiva, previo pago de la cantidad estipulada.

Organización pedagógica. El curso exigirá a los participantes un trabajo personal y una participación activa. La diversa procedencia de los conferenciantes aporta a los asistentes distintas experiencias y puntos de vista que enriquecen el programa del curso. Las clases se complementarán con debates abiertos y una mesa redonda final. Los participantes podrán presentar un póster sobre su propio trabajo o investigación, o sobre el estado de este sector en su país. Los pósters se clasificarán según las áreas principales del curso: producción, biotecnología, transformación, calidad y aspectos socioeconómicos y se presentarán y comentarán en sesiones especiales. Durante el curso y al final del mismo se realizarán dos visitas técnicas a unas instalaciones de producción y de transformación.

Programa

  1. Las plantas como fuentes de productos medicinales (2 horas)

    1. Definiciones, conceptos y visión global del sector

    2. Rutas metabólicas e ingeniería

  2. Producción convencional (4 horas)

    1. Recolección, domesticación y cultivo de plantas

    2. Nuevas tendencias y problemáticas

      1. Elección del material vegetal según quimiotipos medicinales y necesidades agrotecnológicas

      2. Producción convencional vs. biológica

      3. El problema del control de plagas en poscosecha y en almacenamiento

      4. La utilización de secadores solares para mejorar la sostenibilidad

  3. Procesado (4 horas)

    1. Métodos de extracción

    2. Tipos de productos extractivos

    3. Nuevas tendencias en los métodos de procesado

      1. Aplicaciones de la extracción con fluidos supercríticos

      2. Otras tecnologías

  4. Un cambio de paradigma: de las plantas medicinales a las medicinas obtenidas a partir de plantas; métodos biotecnológicos (6 horas)

    1. Pequeñas moléculas / metabolitos secundarios

      1. Descubrimiento de genes y genómica

      2. Tecnología de transferencia de genes

      3. Líneas celulares y plantas transgénicas

    2. Proteínas recombinantes

      1. Proteínas y enfermedades objetivo

      2. Plataformas de producción

      3. Aumento de escala, procesado, purificación y aseguramiento de la calidad

  5. Calidad de los productos fitoterapéuticos (6 horas)

    1. Cuestiones de calidad. Marcadores y selección de marcadores

    2. Monografías de calidad: la Farmacopea europea

    3. Herramientas genéticas para la autentificación y detección de contaminantes biológicos

    4. HPTLC – cromatografía en capa fina de alta precisión – una nueva herramienta para la identificación y el control de calidad de medicamentos y extractos de hierbas

    5. Sistemas de aseguramiento de calidad (HACCP, GMP, GACP, ISSC-MAP)

  6. Socioeconomía y regulación (6 horas)

    1. Diferenciación entre medicinas, productos nutracéuticos, alimentos funcionales, aditivos en alimentos y piensos. Nuevas aplicaciones

    2. Convención sobre la diversidad biológica, derechos de propiedad intelectual, biopiratería

    3. Reglamentaciones especiales para las plantas transgénicas

    4. Gestión de la cadena de abastecimiento y trazabilidad

    5. Cómo alcanzar el mercado desde la investigación (transferencia de tecnología y licencias)

  7. Mesa redonda: Oportunidades para la obtención de medicamentos a partir de plantas en la cuenca mediterránea (1 hora)

  8. Visitas técnicas

  9. Sección de pósters

Conferenciantes invitados

J. BURILLO, CITA-GA, Zaragoza (España)

S. CAÑIGUERAL, Univ. Barcelona (España)

P. CHRISTOU, ICREA-UdL, Lleida (España)

C. FRANZ, Univ. of Veterinary Medicine, Viena (Austria)

I. GOEHLER, Bionorica AG, Neumarkt (Alemania)

R. GUIU, ALSOL Tecnologías Solares S.L., Barcelona (España)

J. MEMELINK, Univ. Leiden (Países Bajos) J. NOVAK, Univ. of Veterinary Medicine, Viena (Austria)

J.C. QUINTELA, Natac Biotech S.L., Madrid (España) E. REICH, CAMAG, Mutenz (Suiza)

S. RULL, Euromed, S.A, Barcelona (España) R. FISHER, Fraunhofer IME, Aachen (Alemania)

J. SCHIEMANN, Julius Kühn-Institut, Quedlinburg (Alemania) J. URIETA, Univ. Zaragoza (España)

R. TWYMAN, Univ. Warwick, Coventry (Reino Unido) A. VAN GINKEL, FITOMÓN, Lleida (España)

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