62
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA Área de Farmacognosia y Farmacobotánica Mg. Q.F. MARILU ROXANA SOTO VASQUEZ Docente de la cátedra de Farmacognosia E-mail: [email protected] Metabolitos secundarios y ruta del ácido shikimico

Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA

Área de Farmacognosia y Farmacobotánica

Mg. Q.F. MARILU ROXANA SOTO VASQUEZDocente de la cátedra de Farmacognosia

E-mail: [email protected]

Metabolitos secundarios y ruta del ácido shikimico

Page 2: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

METABOLITOS SECUNDARIOS Y RUTA DEL ACIDO SHIKIMICO

GENERALIDADES

METABOLISMO EN LAS PLANTAS

METABOLITO PRIMARIO

METABOLITO SECUNDARIO

RUTAS BIOSINTÉTICAS

RUTA DEL ÁCIDO SHIKIMICO

Page 3: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

ESTAS FUNCIONES SON FUNDAMENTALES PARA QUE ESTOS

ORGANISMO SE MANTENGAN CON VIDA

REALIZAN FUNCIONES FISIOLÓGICAS EN LA QUE

ESTÁN IMPLICADAS RUTAS METABÓLICAS :

RESPIRACIÓN Y SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

Page 4: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

LAS PLANTAS, ALGAS Y ALGUNAS BACTERIAS (CIANOBACTERIAS FOTOSINTÉTICAS) REALIZAN UNA

FUNCIÓN FUNDAMENTAL : FOTOSÍNTESIS

CIANOBACTERIAS FOTOSINTÉTICAS

QUE ES LA BASE Y SUSTENTO DE NO SÓLO LA VIDA PROPIA DE ESOS ORGANISMOS,

SINO DE TODA LA VIDA EN LA TIERRA.

Page 5: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que realizan las células de los seres vivos para sintetizar sustancias complejas a partir de otras más simples, o para degradar las complejas y obtener las simples.

Las plantas, organismos autótrofos, además del metabolismo primario presente en todos los seres vivos, poseen un metabolismo secundario que les permite producir y acumular compuestos de naturaleza química diversa

METABOLISMO VEGETAL

Page 6: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Se llama metabolismo primario de las plantas a los procesos químicos que intervienen en forma directa en la supervivencia, crecimiento y reproducción de las plantas.

Son procesos químicos pertenecientes al metabolismo primario de las plantas: la fotosíntesis la respiración el transporte de solutos la translocación la síntesis de proteínas la asimilación de nutrientes

METABOLISMO PRIMARIO

Page 7: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Son los productos del metabolismo primario, tales como: carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleícos.

Son los mas abundantes y se denominan así por constituir la base fundamental y común de los procesos vitales.

Se encuentran sin excepción en todo organismo viviente.

METABOLITOS PRIMARIOS

Page 8: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Meta

bolism

o S

ecu

nd

ari

o

Defin

icio

nes

…Conjunto de procesos mediante los cuales se generan sustancias que no forman parte del metabolismo primario (fotosíntesis, respiración, transporte de solutos, translocación, asimilación de nutrientes y diferenciación celular; entre otros), poseen características muy variadas, así como una extrema complejidad química.

METABOLISMO SECUNDARIO

Page 9: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Meta

bolito

Secu

nd

ari

o

Defin

icio

nes

…Metabolito Secundario …

Los metabolitos secundarios de las plantas son compuestos químicos sintetizados por las plantas que son productos del metabolismo secundario y que cumplen funciones no esenciales en ellas, de forma que su ausencia no es fatal para la planta, ya que no intervienen en el metabolismo primario de las plantas.

Aceite esencial(manzanilla)

Alcaloide(Chavelita)

Uña de gato(alcaloides oxindoles)

Page 10: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Meta

bolito

Secu

nd

ari

o

Defin

icio

nes

…Metabolito Secundario …

Fam. Solanaceae (alcaloides)

Fam. Lamiaceae ( aceites esenciales )

Se sintetizan en pequeñas cantidades y no de forma generalizada, estando a menudo su producción restringida a un determinado género de plantas, a una familia, o incluso a algunas especies. restringida en el Reino de las plantas.

Page 11: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Metabolito Secundario…

Se agrupan en cuatro clases principales.

Terpenos. Entre los que se encuentran hormonas, pigmentos o aceites esenciales.

Compuestos fenólicos. Cumarinas, flavonoides, lignina y taninos.

Glicósidos. Saponinas, glicósidos cardiacos, glicósidos cianogénicos y glucosinolatos.

Alcaloides.

Page 12: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

FUNCIÓN

Metabolito Secundario…

Protección contra el ataque de herbívoros y patógenos ( Taninos)

Atrayentes de los animales para la polinización (flavonoides y antocianósidos) y la dispersión del fruto y de la semilla

agente polinizador visual que atrae a los insectos. Forsythia intermedia

RUTINA

Page 13: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Clarkia breweri

LINALOL

agente polinizador olfativo que atrae a los insectos.

Protección contra plagas (Aceites esenciales, alcaloides tóxicos, flavonoides)

Derris elliptica

ROTENONA (flavonoide)Insecticida natural

Page 14: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Protección de la radiación solar (Flavonoides)

Inhiben la existencia de especies competitivas así asegurando su nicho ecológico (alelopatíca)

+tomate nogal

Radio (16m.) = morianJuglona = Hidroxinaftoquinona

Soluble en agua causante del color pardo de las nueces la que provocaba esta citotoxicidad

Page 15: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

LAS PLANTAS COMO FUENTE DE METABOLITOS SECUNDARIOS DE INTERÉS COMERCIAL

• Potencial:- 75% de las nuevas estructuras químicas descubiertas provienen de las plantas.- Sólo se tiene buen conocimiento de 5.000 de las 250.000-300.000especies vegetales que se creen existentes en el planeta.- 25% de los medicamentos de las industrias farmacéuticas son de origen vegetal.- 80 % de la población mundial utiliza la medicina tradicional que consiste principalmente en el uso de extractos provenientes de plantas.

Podophyllum peltatum L

Contiene 20% de podofilina.

Page 16: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

ALGUNAS DE LAS MEDICINAS MÁS IMPORTANTES O SUS PRECURSORES DERIVADOS DE PLANTAS Y SUS VENTAS

Page 17: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

El término biosíntesis se refiere a la formación de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas, esto implica la formación de enlaces carbono-carbono y de otros tipos, a través de reacciones catalizadas por enzimas.

BIOSINTESIS DE METABOLITOS SECUNDARIOS

Clases de enzimas y su actividad catalítica

Page 18: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Ruta Metileritritol

fosfato(cloroplastos)

Ruta Ac. mevalónico

Ruta Ac. malónico

Ruta Ac. shikimico

BIOSINTESIS DE METABOLITOS SECUNDARIOS

Page 19: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

RUTA DEL ÁCIDO

SHIKIMICO

Page 20: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

ÁCIDO SHIKÍMICO

AISLADO(1885)

Illicium anisatum PARECIDO AL ANIS ESTRELLA

SHIKIMI-NO-KI EN JAPONÉS(Fam. Illiciaceae)

El ácido Shikímico es reconocido como el compuesto punto de partida para un vasto número de sustancias naturales y es un metabolito universal de las plantas superiores y de muchas clases de organismos no mamíferos.

Page 21: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

CEPA MUTANTEE. coli

Incapaces de biosintetizar aminoácidos aromáticos

(Phe, Tyr, Trp)

BIOSINTETIZA AMINOÁCIDOS

ÁCIDO SHIKÍMICO

+

PRECURSOR BIOGENÉTICO DE

AMINOÁCIDOS

ESTA DIFUNDIDO EN TODAS LAS ESPECIES VEGETALES, MICROORGANISMOS,AUSENTE EN ANIMALES.

Page 22: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Del ácido shikímico se obtiene por hemisíntesis el oseltamivir, un medicamento antiviral selectivo contra el virus de la influenza. Lo produce la casa Roche bajo la marca Tamiflu®. El oseltamivir es una prodroga, que se transforma en un compuesto activo en el organismo disminuyendo los síntomas de pacientes con la gripe adquirida recientemente y reduce la incidencia de los síntomas propios de una gripe confirmada, como las infecciones bacterianas: bronquitis, sinusitis y neumonía.La actividad antiviral de oseltamivir se ha confirmado en los estudios de provocación experimental en voluntarios sanos.

Ácido shikímico oselltamivir

hemisíntesis

Page 23: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

La formación del ácido shikímico ocurre a partir de precursores de 3 y 4 átomos de carbono como son el ácido fosfoenolpirúvico (PEP) y la eritrosa 4-fosfato (E4P) por una condensación de tipo aldólica, produciendo un compuesto C7 a través de una serie de etapas que se resumen en la Figura

Biosíntesis del ácido shikímico

Page 24: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

A partir de él se forman los aminoácidos y desde ellos los otros compuestos aromáticos más complejos (fenilpropanoides, flavonoides, alcaloides)

Page 25: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

BIOSÍNTESIS DE ALCALOIDES

Page 26: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Triptófano4. ALCALOIDES DE ORIGEN DIVERSO•imidazólicos y bases xánticas•terpénicos y esteroídicos•pseudoesteroídicos

Page 27: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Se llaman alcaloides (de álcali, alcalinos, y -oide, parecido a, en forma de) a aquellos metabolitos secundarios de las plantas sintetizados, generalmente, a partir de aminoácidos. Los alcaloides verdaderos derivan de un aminoácido, son por lo tanto nitrogenados.

Son básicos (excepto colchicina), y poseen acción fisiológica intensa en los animales aun a bajas dosis con efectos psicoactivos, por lo que son muy usados en medicina para tratar problemas de la mente y calmar el dolor. Ejemplos conocidos son la cocaína, la morfina, la atropina, la colchicina, la quinina, cafeína y la estrictina.

Page 28: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

EJEMPLOS DE ALCALOIDES PRODUCIDOS EN VEGETALES

Page 29: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

ALCALOIDE PLANTA USOSAjmalina Rauwolfia serpentina Antiarrítmico

Atropina Hyoscyamus niger anticolinérgico

Cafeìna Coffea arabiga Estimulante del sistema nervioso central

Campotecina Camptoteca acuminata Agente anticancerígeno

Cocaína Erytroxilon coca Anestésico local

Codeína Papaver somniferum Analgésico, antitusivo

Coniína Conium maculatum Parálisis del Sistema Nervioso

Emetina Uragoga ipecacuanha Emètico

Morfina Papaver somniferum Analgésico, narcótico

Nicotina Nicotiana tabacum Tóxico, insecticida

Pilocarpina Pilocarpus jaborandi Estimulante del sistema parasimpático

Quinina Cinchona officinalis Tratamiento de malaria

Sanguinaria Escholzia californica Antibacteriano (dentífricos)

Escopolamina Hyoscyamus niger Narcótico, sedante

Estricnina Strychnos nux-vomica veneno

Vinblastina Cantharantus roseus Antineoplásico

Page 30: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

BIOSÍNTESIS DE FENOLES

Page 31: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

RUTAS DE SÍNTESIS DE COMPUESTOS FENÓLICOS

Ruta del ácido Shikímico

Eritrosa 4-fosfato(de la ruta de las

pentosas fosfatos )

Ácido fosfoenolpirúvico(de la glicólisis)

Fenilalanina

Ácido cinámico

Ruta de Poliacetatos

QuinonasFlavonoides

Acetil coA

Fenoles simplesÁcidos FenólicosCumarinasLignanosTaninos

Page 32: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

FENOLES SIMPLESC6

En este grupo se incluyen compuestos poco abundantes en la naturaleza y de escaso valor terapéutico a excepción de la hidroquinona, que en forma de glucósido se localiza en algunas plantas medicinales pertenecientes a las familias Ericaceae y Rosaceae. De todas ellas, las más empleadas por su poder antiséptico de vías urinarias son la gayuba y algunos tipos de brezo. Se clasifican a su vez en:

MONOFENOLES

FENOL

DIFENOLES

Catecol

Hidroquinona

Resorcinol

TRIFENOLES

Pirogalol

Hidroxi-Hidroquinona

Florogucinol

Uva ursi o gayuba Brezo

Page 33: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

ÁCIDOS FENOLICOS

Los ácidos fenólicos que tienen interés terapéutico son derivados del ácido benzoico o del ácido cinámico (cafeíco, ferúlico, p-cumárico). Entre las plantas medicinales que poseen ácidos fenólicos vamos a destacar la alcachofa con actividad colerética, el ortosifón con actividad diurética y la equinácea empleada por sus propiedades inmunoestimulantes. Igualmente incluimos en este capítulo, plantas medicinales, reina de los prados y sauce, que poseen derivados del ácido salicílico con actividad antiinflamatoria, analgésica y antipirética.

A. BENZOICO

DiHidrolizados

A. FENIL ACETICOS

MonoHidrolizados

A. CINAMICOS

TriHidrolizados

Alcachofa Ortosifón

C6 -C1

Equinácea sauce

Page 34: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

CUMARINAS

Como grupo, su interés farmacológico no es muy grande, sin embargo debemos mencionar sus efectos sobre el sistema vascular tanto en territorio arterial como venoso y su utilidad en el tratamiento de algunas alteraciones de la piel como por ejemplo la psoriasis debido a sus propiedades fotosensibilizantes. Ejemplo de este tipo de principios activos es la visnadina, piranocumarina con efectos vasodilatadores presente en el Amni visnaga.También antimicrobianos y anticoagulantes

CUMARINAS ISOCUMARINAS

Amni Visnaga

C6 -C3

La propiedad física mas importante de estos compuestos es la fluorescencia generada con la luz ultravioleta (365 nm), propiedad ampliamente usada para su detección.

Coriandrum sativum (culantro)

Page 35: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

QUINONAS

Las quinonas son muy abundantes en la naturaleza, en el Reino Vegetal se encuentran tanto en vegetales superiores como en hongos y bacterias. Las plantas que contienen estos compuestos son especies vegetales que pueden comportarse como laxantes o como purgantes según las dosis administradas. Las antraquinonas se encuentra en forma natural en algunas plantas (Espino Cerval y el género Áloe), hongos, liquenes Los derivados naturales de la antraquinona son glucósidos con acción laxante y purgante sumamente potente. En la terapéutica farmacológica, la antraquinona pertenece a la categoría de catárticos y se usan en la terapia contra el estreñimiento, Se encuentran en las hojas, vainas, raíces y semillas de diversas plantas como el sen, el ruibarbo y la frángula. Dependiendo del grado de complejidad de su estructura química pueden clasificarse en:

ANTRAQUINONAS BENZOQUINONAS

NAFTOQUINONAS

Drosera

Sen

Rubibarbo

Frángula Aloe

Page 36: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

TANINOS

Los taninos son compuestos polifenólicos, mas o menos complejos, de origen vegetal, masa molecular relativamente elevada, sabor astringente, conocidos y empleados desde hace muchos siglos por su propiedad de ser capaces de convertir la piel en cuero, es decir de curtir las pieles. De las actividades farmacológicas de los taninos podemos destacar sus propiedades astringentes, tanto por vía interna como tópica. Entre las plantas encontramos Rosaceae, que se emplean en forma de infusiones o gargarismos por su poder astringente. Los frutos de taya (Caesalpinia spinosa) son antibacterianos. Las hojas de zarzamora (Rubus fruticosus L.) como antidiarreico ligero o las  hojas de frambueso (Rubus idaeus L.) utilizadas tradicionalmente en el tratamiento de una amplia variedad de trastornos femeninos

HIDROLIZABLES OGALICOS

CONDENSADOS OPROANTOCIANIDINAS

Zarzamora

Hojas de FrambuesoRosaceaetara

Page 37: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

LIGNANOS

Están formados por dos unidades de fenilpropano, C6 – C3 unidades por enlaces entre las posiciones β y β’.Se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza.

RESINA DE PODOFILOPolvo pardo amarillento de sabor amargo e irritante de las mucosas.Contiene:• Podofilotoxina (20%)

Tratamiento de condilomas externos : (disolución alcoholica al 0.5%)Derivados hemisintéticos: etopósido (quimioterapia)Cáncer de mamá, testículo,tumor cerebral.

Page 38: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

EMPLEOS DE LA PODOFILOTOXINA•Tratamiento de condilomas externos : (disolución alcoholica al 0.5%)-Método alternativo a la crioterapia o métodos quirúrgicos.-Contraindicado en embarazadas y lactantesOBTENCION DE DERIVADOS HEMISINTETICOS

ETOPÓSIDO: incluido en protocolos de quimioterapia:•carcinoma de testículo•cánceres bronquiales•coriocarcinoma placentario•recidivas de cáncer de mama•linfoma de Hodkin y otros•leucemias agudas.•Vías de administración: Inyectables y cápsulas•Efectos adversos. granulopenia y trombopenia

TENIPÓSIDOSe administra solo por perfusión endovenosa (aceite de ricino) Indicado en:-Enf. De Hodkin-Tumores cerebrales y de vejiga-Mama, ovario (muy expandidos)*Toxicidad hematológica (y tisular)

FOSFATO DE ETOPÓSIDO (profármaco: liofilizado hidrosoluble)

Page 40: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Flavonoide (del latín flavus, "amarillo") es el término genérico con que se identifica a una serie de metabolitos secundarios de las plantas.

También conocidos como bioflavonoides, son complejos multifenólicos por lo que se les denomina polifenoles.

DEFINICIÓN

Los flavonoides se encuentran tanto en estado libre como glicosidado, constituyen el grupo más amplio de los fenoles naturales

FLAVONOIDES

Page 41: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

vía biosintética de los flavonoides

Page 43: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

ACTIVIDAD TERAPEUTICA DE LOS FLAVONOIDES

Acción vitamina P (Factor antiescorbútico)AntihemorrágicosAntiarritmicosProtectores de la pared vascular o capilar (rutina,Vasodilatador(naringenina, eriodictyol y luteolina)•Antiinflamatoria (Isoflavanquinonas, biflavonoides)•Antioxidante (antirradicales libres)Antihepatotóxicos(flavona, lignanos, derivados de catequinas, biflavonas, flavolignanos)Antibacterianos(Isoflavanos), antivíricos y antimicóticas (Chalconas, Isoflavonas y flavanonas )Diuréticos y antiurémicosAntiespasmódicos (flavonoles)Antitumoral (algunos flavonoles,flavonas y biflavonas)Anticancerígeno(QUERCETINA y la RUTINA )Antialérgica (Isoflavanquinonas)Antiagregante plaquetario (antocianósidos y derivados de flavonas y flavonoles)

Page 44: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

ANTOCIANINAS

Compuestos relacionados con los flavonoides

Origen biosintético: proceden de los flavonoides

Son glicósidos con un azúcar en posición 3. Cuando las antocianinas carecen de azúcar se denominan antocianidinas

COMPUESTOS RELACIONADOS CON LOS FLAVONOIDES

Page 45: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

ANTOCIANINAS

•Pigmentos hidrosolubles responsables de los colores (rojo, rosa, malva, violeta, púrpura, azul o violeta)•Forman heterósidos•Papel primordial en la polinización por los insectos•Alto poder colorante y carentes de toxicidad (aditivos alimentarios)•Interés terapéutico: campo vascular: fragilidad capilarovenosa.

COMPUESTOS RELACIONADOS CON LOS FLAVONOIDES

Page 46: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

IMPORTANCIA FARMACOLÓGICA Y EMPLEOS

• Disminuyen la permeabilidad capilar• Acción antioxidante.

•ACCIÓN ANTIEDEMATOSAInsuficiencia venolinfáticaFragilidad capilar

TRASTORNOS VASCULARESPERIFÉRICOS:-Flebología-Proctología-Trastornos vasculares de la retina

INTERÉS EN LA INDUSTRIA:-Colorante : pigmento natural carente de toxicidad-Materia prima: mosto de uva (abundante y poco coste)-Inconveniente:-inestabilidad en medio acuoso-Insolubilidad en lípidos-Aditivo alimentario UE: E163 (bebidas, confitería, mermeladas)

Page 47: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez
Page 48: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Manipulación genética del metabolismo

secundario

Page 49: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Una de las principales restricciones es que se conoce poco acerca de la biosíntesis de muchos componentes de interés, mientras que en otros casos sólo existen consideraciones teóricas sobre sus vías metabólicasLas vías metabólicas a nivel de genes, enzimas y productos sólo han sido mapeadas en detalle para los flavonoides y las antocianinas.

Para otras vías, sólo se conocen unas pocas enzimas y sólo algunos genes han sido clonados

Por otro parte, pocas plantas han sido estudiadas en profundidad en cuanto a su metabolismo secundario. Entre ellas, se encuentran N. tabacum (antocianinas, flavonoides, terpenoides, alcaloides), Catharantus roseus (alcaloides, flavonoides) y Cinchona (antraquinonas y alcaloides). Esto constituye una importante limitación, ya que los metabolitos secundarios son especie específicos

Page 50: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

REQUERIMIENTOS PARA LA MANIPULACIÓN GENÉTICA DEL METABOLISMO SECUNDARIO

Se requieren conocimientos sobre:• Intermediarios y productos finales de las rutas biosintéticas• Enzimas que regulan las rutas biosintéticas• Pasos limitantes, enzimas alostéricas, vías competitivas de la ruta biosintética principal• Compartimentalización subcelular de las rutas biosintéticas• Células o tejidos productores específicos • Rol que cumple el metabolito secundario enla planta.

Page 51: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

ESTRATEGIAS PARA MODIFICAR EL METABOLISMO SECUNDARIO MEDIANTE

MANIPULACIÓN GENÉTICA

• Producir más cantidad del producto deseado

- Aumentar el flujo de la ruta biosintética.- Inhibir el catabolismo del producto.- Aumentar el número de células productoras.

• Producir menor cantidad del producto deseado

- Reducir el flujo de la ruta biosintética.- Aumentar el catabolismo.

• Expresión de nuevos componentes- Completar rutas metabólicas a partir de precursores de la planta por inserción de genes heterólogos.- Crear nuevas rutas metabólicas mediante inserción de genes heterólogos.

Page 52: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

BLANCOS DE LAMANIPULACIÓNGENÉTICA DELMETABOLISMOSECUNDARIO

• Modificación de la síntesis de terpenoides

- Alteración de las fragancias y sabores delos alimentos- Producción y sobrexpresión de vitaminas-Producción de compuestos farmacológicos

• Modificación de la síntesis de flavonoides

- Producción de compuestos nutracéuticos-Modificación de la coloración floral

• Modificación de la síntesis de alcaloides- Aumento y producción de compuestosfarmacológicos- Modificación de la calidad de los alimentos

LEMATO

Page 53: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Modificación del aceite esencial deMentha piperita (menta)

TERPENOS

Los monoterpenos son los principales componentes del aceite esencial de la familia de la menta (Lamiaceae), siendo el mentol y la mentona los principales monoterpenos (50 y 10- 30%, respectivamente) presentes en el aceite esencial de Mentha piperita

Page 54: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Modificación de la composición del aceite esencial deMentha piperita (menta)

PROBLEMAS:

SOLUCIÓN:

ESTRATEGIA:

La falta de luz, sequedad y altas temperaturas favorecen la producción y acumulación de los monoterpenos mentofurano y pulegona en el aceite esencial de menta. Estos componentes disminuyen el aroma y gusto de la menta.

Disminuir la acumulación de metabolitos indeseables como mentofurano , y maximizar la producción de mentol

Sobreexpresión de la enzima 1-deoxi-xilulosa-5 fosfato reductoisomerasa (DXR).Supresión de la expresión de la enzima mentofurano sintetasa (MFS) por expresión transcriptos antisentido del gen de MFS.

Page 55: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Desregulación de la síntesis de monoterpenos para modificar

la composición de aceites esenciales de Mentha piperita

Page 56: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

BIOSÍNTESIS DE FLAVONOIDESLos flavonoides se clasifican en cinco grupos según su estructura central (aglicona)

Page 57: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

CLAVELES TRANSGÉNICOS CON DIFERENTES COLORACIONES DE AZUL COMERCIALIZADOS POR FLORIGENE

TRANSFORMACION DE Dianthus carophyllus CON LOS GENES FLAVONOIDE 3’ 5’ HIDROXILASA Y DIHIDROFLAVONOL REDUCTASA DE

Petunia hybrida

Page 58: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

ALCALOIDESExiste un gran interés comercial en incrementar el contenido de ciertos metabolitos secundarios de uso medicinal en las plantas que lo producen.El alcaloide del tropano escopolamina es un importante anticolinérgico presente en varias plantas Solanáceas .Atropa belladona produce altos niveles de hioscinamina y muy poca escopolamina.La enzima que realiza la conversión entre estos dos compuestos (hioscinamina 6-ß hidroxilasa) fue aislada de Hioscyamus niger

Modificación de la síntesis de alcaloides en Atropa belladona

Atropa belladona

Hioscyamus niger

Page 59: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

ALCALOIDESOBJETIVO:

Aumentar la expresión de escopolamina, importante droga colinérgica, en Atropa belladona.

ESTRATEGIATransformación de Atropa belladona con el gen que codifique la enzima hioscinamina hidroxilasa (H6H) de Hyosciamus niger bajo la regulación del promotor constitutivo 35 S de CaMV

Modificación de la síntesis de alcaloides en Atropa belladona

Atropa belladona

35S CaMV

H6H Hyosciamus niger

T-nos

Con este gen incorporado en la Atropa belladona se logró que la planta produzca mas escopolamina

Page 60: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Desarrollo de plantas de caféCon bajo nivel de cafeína

Existe una creciente demanda de café descafeinado debido a los efectos adversos que la cafeína produce en personas sensibles .La obtención de café descafeínado por métodos industriales es cara y el café pierde sabor.OBJETIVO:

Obtención de plantas de café (Coffea canephora) que produzca menos cafeína.ESTRATÉGIADisminución de la expresión de la enzima teobromina sintetasa por ARN de interferencia

Page 61: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

DESARROLLO DE CAFÉ CON BAJOS NIVELES DE CAFEÍNA

En la biosíntesis de cafeína

están involucradas tres N-metiltransferasas:CaXMT1 Teobromina sintetasa CaMXT1 Teobromina sintetasaCaDXMT1 Cafeína sintetasa

Se obtuvo una reducción de hasta un 70% en los niveles de cafeína

Page 62: Clase de metabolitos secundarios y ruta de acido shikimico por Q.F Marilú Roxana Soto Vásquez

Bibliografía1. Brunenton Jean. Farmacognosia: Fitoquímica Plantas

Medicinales. 2da. Edición. Edit. Acribia S.A. Zaragoza-España.2001.

2. W. C. Evans “Treese y Evans Farmacognosia” 13ª ed. , Ed. Interamericana -McGraw-Hill, 1991

3. Marco Alberto. Química de los productos naturales. Aspectos fundamentales del metabolismo secundario. Editorial Sintesis S.A. Marid España.2006

4. Avalos Adolfo y Pérez-Urria Elene. Metabolismo secundario de planta. Universidad Complutense de Madrid.(consultado el 25 de julio del 2013). Disponible en : http://eprints.ucm.es/9603/1/Metabolismo_secundario_de_plantas.pdf

5. Arango Gabriel . Introducción al Metabolismo secundario Compuestos derivados del Ácido shikimico. Universidad de Antioquía. .(consultado el 25 de julio del 2013). Disponible en : http://farmacia.udea.edu.co/~ff/shikimico.pdf

6. Zelada Alicia. Ingeniería metabólica. Universidad de Buenos Aires. (Consultado el 28 de julio del 2013. Disponible en: http://www.fbmc.fcen.uba.ar/materias/agbt/teoricos/2011_19%20Ingenieria%20Metabolica.pdf