Aspectos biológicos y químicos del alga roja gymnogongrus torulosus (Hooker et Harvey) Schmitz (Phyllophoraceae, Rhodophyta)

Estévez, José Manuel

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Disciplina:	biologia
Título:	Aspectos biológicos y químicos del alga roja gymnogongrus torulosus (Hooker et Harvey) Schmitz (Phyllophoraceae, Rhodophyta)
Título alternativo:	Biological and chemical features of the red seaweed gymnogongrus torulosus((hooker et Harvey)schmitz (phyllophoraceae, Rhodophyta)
Autor:	Estévez, José Manuel
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Lugar de trabajo:	Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental (DBBE)
Publicación en la Web:	2017-03-01
Fecha de defensa:	2003
Fecha en portada:	2003
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor en Ciencias Biológicas
Departamento Docente:	Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental
Director:	Cerezo, Alberto Saúl
Director Asistente:	Cáceres, Eduardo J.
Idioma:	Español
Palabras clave:	ALGAS ROJAS; GYMNOGONGRUS TORULOSUS; ULTRAESTRUCTURA CELULAR; CICLO DE VIDA Y CARRAGENANOS; GALACTANOS HIBRIDOS DL; ACTIVIDAD ANTIVIRALRED SEAWEEDS; GYMNOGONGRUS TORULOSUS; CELLULAR ULTRASTRUCTURE; LIFE CYCLE AND CARRAGEENANS; DL GALACTAN HYBRIDS; ANTIVIRAL ACTIVITY
Tema:	biología/ficología
Formato:	PDF
Handle:	http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3677_Estevez
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n3677_Estevez.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n3677_Estevez
Ubicación:	BIO 003677
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Estévez, José Manuel. (2003). Aspectos biológicos y químicos del alga roja gymnogongrus torulosus (Hooker et Harvey) Schmitz (Phyllophoraceae, Rhodophyta). (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3677_Estevez

Resumen:

Este trabajo de Tesis abarca cuatro temas principales: l- Aspectos biológicos del alga roja Gymnogongrus torulosus (Phyllophoraceae, Rhodophyta). La ubicación taxonómica del material utilizado se basó en: (i) el análisis filogenético del gen rbcL para las especies delgénero; (ii) la formación de tetrasporofitos crustosos a partir de carposporas en cultivo. De acuerdo a las evidencias obtenidas, se postula tentativamente la transferencia de Gymnogongrus torulosus (Hooker et Harvey) Schmitz al género Ahnfeltiopsis. Además, se hizo un estudio de la morfología interna del talo por MO y MET. También, se determinó la ubicación de los polisacáridos sulfatados en el talo, encontrándose una distribución uniforme. A nivel de pared celular, se diferenciaron dos estratos: (i) una matriz fibrilar compuesta mayoritariamente por polisacáridos neutros y (ii) una matriz amorfa que se extiende a los espacios intercelulares, compuesta principalmente porpulisacáridos sulfatados. A su vez, se detectó por MET la presencia de una cutícula uniestratificada, “pit plugs” con “cap membranes", y vesículas asociadas al aparato de Golgi. Además, se observó la presencia decloroplastos anómalos en células medulares. En este trabajo se cuestiona el valor taxonómico de la “inner caplayer" en la ultraestructura de las “pit plugs". 2- Análisis estructural del sistema de polisacáridos. Se estudiaron los extractos acuosos obtenidos a temperatura ambiente y a 90 °C. Los resultados obtenidos muestran la presencia de galactanos híbridos DL con: (l) estructuras mayoritarias de carragenanos de la familia kappa; (2) estructuras minoritarias de agaranos, formadas por un esqueleto de unidades altemantes de β-D-galactosa enlazadas por la posición 3 y unidades de ᵅ-L-galactosaenlazadas por la posición 4, con el siguiente esquema de sustitución: (i) sulfatación parcial en C-4 de launidad ᵝ y, en las posiciones C-2 y C-3 o solamente en C-3 o C-6 de la unidad ᵅ; (ii) presencia de unidades de 3,6-anhidro- ᵅ-L-galactosa, en parte sulfatadas en C-2, reemplazando parcialmente las unidades de ᵅ-L-galactosa. La caracterización de todo el sistema de polisacáridos permitió estimar que la pared celular de estaalga roja presenta una relación carragenano: agarano ~2:l. La dispersión estructural que presentan estos galactanos sulfatados, plantea interrogantes sobre el significado quimiotaxonómico y filogenético de estos polisacáridos dentro de las algas rojas. 3- Dada la altenancia en la estructura de los carragenanos a lo largo del ciclo vital que presentan las algas rojaspertenecientes a las familias Phyllophoraceae y Gigartinaceae, se estudió la estructura química de los mismos en las fases reproductivas de Gymnogongrus torulosus (Phyllophoraceae) y Gigartina skottsbergii (Gigartinaceae) utilizando FT-IR, RMN ¹³C y métodos químicos de análisis. En base a los resultados obtenidos, se determinó que, para las algas estudiadas: (i) la biosíntesis de carragenanos no está directamente relacionada con el nivel deploidía de las células que los producen; (ii) el cambio biosintético de carragenanos kappa a lambda (y de carragenanos lambda a kappa) se produce luego de la liberación y durante el desarrollo de las esporas (carposporas y tetrasporas) en las fases macroscópicas correspondientes (tetraspóricas y gametolíticas, respectivamente). 4- Actividad antiviral in vitro de los polisacáridos aislados y caracterizados de Gymnogongrus torulosus contralos virus herpes simplex (HSV-l y HSV-2) y virus dengue (DEN-2). Varias de las fracciones presentan: (i) alta actividad inhibitoria contra ambos tipos de virus, especialmente contra DEN-2. La misma estaría asociada con el bloqueo de la unión inicial virus-receptor celular, por parte de los polisacáridos sulfatados en la etapa deadsorción viral; (ii) ausencia de citotoxicidad para células Vero; (iii) baja o nula actividad anticoagulante. Lasfracciones que están compuestas por estructuras mayoritarias de carragenanos son las que presentan una gran actividad antiviral. Por esta razón, la actividad inhibitoria estaría relacionada, al menos en parte, con la sulfatación en C-4 de las unidades B-D-galactosa y en C-2 de las unidades de 3,6-anhidro-ᵅ-D-galactosa. Estascaracterísticas convierten a estos polisacáridos sulfatados en potenciales antivirales de aplicación tópica para losvirus ensayados. Este trabajo presenta dos aspectos importantes a ser remarcados: (l) es la primera vez que se caracteriza un galactano híbrido DL desde el punto de vista de la actividad antiviral; (2) es el primero donde se evalúa la actividad antiviral de polisacáridos de algas rojas contra el virus del dengue (DEN-2).

Abstract:

This Thesis focuses on four major topics: l. Biological features of the red seaweed Gymnogongrus torulosus (Phyllophoraceae, Rhodophyta). Thetaxonomic identification of this material was based on: (i) phylogenetic analysis of rbcL gene for the species ofthe genera; (ii) development of the carpospores into crustose tetrasporophytes in culture. According to theevidences obtained, it is postulated tentatively that the red seaweed Gymnogongus torulosus (Hooker et Harvey) Schmitz should be transferred to the genera Ahnfeltiopsis. In addition, the internal morphology of the thallus was analyzed using LM y TEM. The sulphatedpolysaccharides were characterized all over the thallus, showing a homogeneous distribution. Two strata can bedistinguished in the cell wall: (i) a fibrillar matrix, composed principally by neutral polysaccharides, and (ii) anamorphous matrix. extended to the intercellular spaces, composed mainly by sulphated polysaccharides. At thesame time. a single-stratified cuticle, pit plugs with cap membrane, vesicles associated to the Golgi body werefound by TEM. Also, anomalous chloroplasts were detected in medullar cells. In this work, the taxonomicsignificance of the inner cap layer on the pit plug fine structure is questioned. 2. Structural analysis of the polysaccharide system. The extracts obtained with water at room temperature and at 90 °C were studied. The results obtained show the presence of DL-galactan hybrids with: (l) carrageenans of thekappa family as major structures; (2) minor structures of agarans, built up mainly by a backbone of alternating 3-linkedᵝ-D-galactose and 4-linked ᵅ-L-galactose units, with the following substitution pattern: (i) partialsulfation on C-4 of the ᵝ-unit and on C-2 and C-3, or only on C-3, or C-6 of the ᵅ-unit; (ii) presence of 4-linked 3.6-anhydro-ᵅ-L-galactose, partially sulphated on C-2, replacing the ᵅ-L-galactose units. The whole cell wallpolysaccharide system characterization allowed us to estimate a ratio of carrageenan: agaran of ~2:l for this redseaweed. The structural dispersion of these galactan sulphates, opens the question about chemotaxonomic andphylogenetic significance of these polysaccharides within the red seaweeds. 3. Based on the alternation of carrageenan structures during the life cycle of the red seaweeds belonging to Gigartinaceae y Phyllophoraceae, the chemical structure of these products was studied in the reproductive stagesof Gymnogongrus torulosus (Phyllophoraceae) and Gigartina skottsbergii (Gigartinaceae) by FT-lR, ¹³C NMRand chemical methods of analysis. According to the results obtained, we concluded that for the seaweedsstudied: (i) there is no direct relationship between the biosynthesis of carrageenans and the cell ploidy; (ii) theswitch of kappa to lambda-carrageenan (and from lambda to kappa-carrageenan) happens after the dispersal andduring the development of the spores (carpospores and tetraspores) into the macroscopic phases (tetrasporic ygametophytic phases, respectively). 4. In vitro antiviral activity of the isolated and well-characterized polysaccharides of Gymnogongrus torulosus againstherpes simplex virus (llSV-l y HSV-2) and dengue virus (DEN-2). Several fractions show: (i) highinhibitory activity against both viruses, especially against DEN-2. It would be associated with the capacity ofthese sulfated polysaccharides to block the initial virus attachment to the cellular receptors on virus adsorption; (ii) lack of citotoxicity in Vero cells; (iii) low or lack of anticoagulant activity. The highest antiviral activity wasobserved in fractions composed mainly by carrageenan structures. Therefore, the inhibitory activity could becorrelated with sulfation on C-4 of the ᵝ units and C-2 of the 3,6-anhydro-ᵅ-D-galactose units. These resultsindicate the relevance of these polysaccharides as potent antiviral agents, with promising perspectives of topicalapplication for the viruses essayed. This work presents two remarkable aspects: (l) it is the first time that DL-galactanhybrids are characterized as antiviral agents; (2) dengue virus (DEN-2) is evaluated for the first timeagainst this type of sulfated polysaccharides obtained from red seaweeds.

Citación:

---------- APA ----------

Estévez, José Manuel. (2003). Aspectos biológicos y químicos del alga roja gymnogongrus torulosus (Hooker et Harvey) Schmitz (Phyllophoraceae, Rhodophyta). (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3677_Estevez

---------- CHICAGO ----------

Estévez, José Manuel. "Aspectos biológicos y químicos del alga roja gymnogongrus torulosus (Hooker et Harvey) Schmitz (Phyllophoraceae, Rhodophyta)". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2003.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3677_Estevez

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