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Please note: This is a scientific communication for personal use only. All data is an intellectual property of Ana I. S. Esteves. Please do not copy or use without consent. For more info or to obtain permission, please email me at aidsesteves@gmail.com Thank you. Marine Sponges:

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Presentation Transcript

  1. Please note: This is a scientific communication for personal use only. All data is an intellectual property of Ana I. S. Esteves. Please do not copy or use without consent. For more info or to obtain permission, please email me at aidsesteves@gmail.com Thank you

  2. Marine Sponges: Potential for Biotechnological Applications Ana I. S. Esteves 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011

  3. As Esponjas Marinhas Animais Multicelulares Primitivos Alimentação por filtração Sem diferenciação celular Totipotência Elevada densidade génica Grande diversidade de morfologias e habitats Extremamente sociáveis! Defesa essencialmente química 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  4. Biotecnologia Marinha As esponjas são os mais prolíficos produtores de novos compostos • Diversas Aplicações: • Farmacêutica • Actividades antivirais, antitumorais, antibióticas, analgésicas, anti-inflamatórias • Tecnológica • Anti-’fouling’, biomateriais, bioremediação Problema de ‘scale-up’ Bluntet. al. 2009 Nat. Prod. Rep. 26, 170-244 Hospedeiro ou Simbionte? 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  5. Aplicações Biotecnológicas Dois casos de estudo: Erylusdiscophoruse Inibição do VIH-1 2. Família Clionidae e Bioacumulação de Níquel 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  6. Erylusdiscophoruse Inibição do VIH-1 Extracção e isolamento de macromoléculas com actividade anti-VIH Potencial aplicação farmacêutica 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  7. Erylusdiscophoruse Inibição do VIH-1 VIH e SIDA “AIDS continues to be a major global healthpriority.” UNAIDS 2009 1 nova infecção/12s 1 morte/15s Urgente!!! Novos fármacos, novos alvos terapêuticos, vacinas. UNAIDS – AIDS EpidemicReport 2009 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  8. Erylusdiscophoruse Inibição do VIH-1 1951-Werner Bergman extrai os análogos de nucleósidosSpongotimidina e Spongouridina, da esponja Tethyacrypta AZT (zidovudine) • Até 2003, reportadas: • 35 espécies de esponja com metabolitosanti-VIH; • 15 classes distintas de compostos; • 9 actividades de inibição diferentes. 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  9. Erylusdiscophoruse Inibição do VIH-1 ‘Screening’ actividade anti-VIH Erylusdiscophorus 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  10. Erylusdiscophoruse Inibição do VIH-1 M.M. > 2000 kDa Natureza glicídica Molécula aniónica 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  11. Erylusdiscophoruse Inibição do VIH-1 Conclusões: Actividade ‘Species-specific’ e independente da localização Inibição do VIH-1 ao nível da fusão Molécula (parcialmente?) glicídica, hidrofílica, M.M.>2000 kDa, aniónica a pH = 6.0 • Perda de actividade: • efeito sinergístico • problema de concentração • perda de estabilidade • impedimento estereoquímico Esteves A.I.S., Nicolai M., Humanes M., Goncalves J. “Sulfated Polysaccharides in Marine Sponges: Extraction Methods and Anti-HIV Activity.” Marine Drugs. 2011; 9(1):139-153. 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  12. Erylusdiscophoruse Inibição do VIH-1 Perspectivas futuras: Elucidação da origem biológica: hospedeiro ou simbionte? Testes de toxicidade; aplicação em géis vaginais Actividade antiviral de largo espectro? 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  13. Família Clionidae e Bioacumulação de Níquel Estudo do mecanismo de bioacumulação Potencial aplicação em bioremedição 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  14. Família Clionidaee Bioacumulação de Níquel Estados oxidação mais comuns: Ni2+, Ni3+ Ni2+poderoso oxidante raio iónico Ni2+ semelhante a Zn2+ 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  15. Família Clionidaee Bioacumulação de Níquel Proteína reguladora Metalochaperone Ni2+ Apoenzima Permeases Transportadores Enzima de Níquel Reacções redox na célula podem danificar proteínas, lípidos e ADN Entrada, transporte, armazenamento e concentração intracelular de níquel altamente reguladas! Transportadores Permeases Metalochaperones Proteínas reguladoras 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  16. Família Clionidaee Bioacumulação de Níquel Cataliza reacções metabólicas essenciais 6 enzimas de níquel bem estudados Glioxalase I, aciredutonadioxigenase, cis/trans-isomerase 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  17. Família Clionidaee Bioacumulação de Níquel Esponjas marinhas como bioindicadores de contaminação ambiental Acumulação de metais: Poluição ou bioacumulação? ? 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  18. Família Clionidaee Bioacumulação de Níquel Composição elementar de esponjas marinhas recolhidas na Reserva Natural das Berlengas (EDXRF) Araújo, M. F., Conceição, A., Barbosa, T., Lopes, M. T., Humanes, M. (2003) X-RaySpectrom., 32:428-433 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  19. Família Clionidaee Bioacumulação de Níquel 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  20. Família Clionidaee Bioacumulação de Níquel Bioacumulação: • Mineral • - grânulos • - adsorção • Orgânica • - metalotioninas, fitoquelatinas, etc. 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  21. Família Clionidaee Bioacumulação de Níquel Estratégia de Fraccionamento Ni-Mt Composição Elementar (ICP-AES) Migração ≈ NiCl2 Extracto bruto SDS-PAGE Extracto com choque térmico (h.s.e.) Cromatografia de filtração em gel Simes, D. C.; Bebiano, M. J.; Moura J. J. (2003) Aquat.Toxicol. 63(3): 307-18 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  22. Família Clionidaee Bioacumulação de Níquel Composição Elementar (ICP-AES) Na Clionaviridis̴1425 mg Ni/kg esponja Fracção tem ̴66% do conteúdo inicial de Ni na esponja Fracção tem ̴87% do Ni presente no h.s.e. 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  23. Família Clionidaee Bioacumulação de Níquel “Complexo Clionaviridis” – esponjas bioerosivas da família Clionidae com zooxanthellae associados 98% homologia entre sequências deste estudo 86% com sequências da base de dados (NCBI) ? Symbiodiniumsp. potencial acumulador de Ni 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  24. Família Clionidaee Bioacumulação de Níquel Conclusões Bioacumulação de níquel em esponjas do “Complexo Clionaviridis” independente da localização e contaminação Bioindicador de contaminação ambiental Teores médios de níquel ~1300 ppm; >100xs acima das concentrações nos sedimentos Níquel na forma íonica livre ou associado a molécula de baixa M.M. (<3000 Da), catiónica, não proteíca, provavelmente extracelular Níquel acumulado por dinoflagelados? Função de defesa? 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  25. Conclusões Gerais 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  26. Conclusões Gerais Extensão da plataforma continental portuguesa: 3 027 408 km2 10ª maior ZEE do mundo! Faz sentido a exploração científica dos recursos marinhos! Erylusdiscophoruse actividade anti-VIH: aplicação profiláctica em géis ou lubrificantes Família Clionidae e bioacumulação de níquel: utilização de microrganismo bioacumulador ou inspiração molecular no tratamento de águas e solos contaminados 6º Ciclo Seminários CCMAR, 16 Março 2011 Esponjas Marinhas: Potenciais Aplicações Biotecnológicas

  27. Microbial Ecology and Evolution

  28. Microbial Ecology and Evolution “Unlocking the bacterial diversity encrypted in the metagenomes of marine sponges” “Unlocking the bacterial diversity encrypted in the metagenomes of marine sponges” Irciniidae in a bottle: culturable bacteria from Ircinia sp.and Sarcotragus sp. 353 Isolates Pseudovibrio (125) Ruegeria (44) Vibrio (36) Sarcotragus spinosulus most diverse sponge PKS+ => Biotechnological Potential

  29. Microbial Ecology and Evolution “Unlocking the bacterial diversity encrypted in the metagenomes of marine sponges” Future Research: Explore the biotechnological potential of marine sponge isolates • PKS/NRPS Screening • Antagonistic Activity • Fractionation, isolation and characterization of metabolites • from most promising isolates

  30. Agradecimentos BIOINMAR – DQB/CQB FCUL Prof. Madalena Humanes Marisa Nicolai André Natálio Rute André ICAT/BIOFIG FCUL Prof. Rogério Tenreiro Sandra Chaves URIA-CPM FFUL João Gonçalves CCMAR Rodrigo Costa Prof. Margarida Reis Jorge Gonçalves & Group CCMAR/BPD/​0002/2011 €€€€ FCT €€€€€ SFRH/BD/17874/2004 PTDC/MAR/101431/2008 Biólogos de estimação: Joana Xavier SvenZea JeanVacelet EmmaCebrian

  31. Thank You!

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