Manual de métodos para el estudio de extremófilos

MA. NIEVES TRUJILLO TAPIA RAMON ALBERTO BATISTA GARCIA MARIA EUGENIA HIDALGO LARA ROSA MARIA CAMACHO RUIZ (2023, [Libro])

En un principio, se pensó que si era posible encontrar vida en ambientes con elevada o baja temperatura, con valores de pH muy ácidos o alcalinos o en lugares con baja disponibilidad de agua, alta presión y elevados niveles de salinidad, entonces se podía hallar vida en otros planetas cuyas condiciones fueran similares. Es así como se exploraron los desiertos, glaciares, géiseres, lagos salados, volcanes, ventanas hidrotermales y numerosos lugares extremos. No obstante, el estudio de los ambientes extremos nos ha llevado a la mejor comprensión de la evolución de la vida en la Tierra y a entender las interacciones que se establecen en las comunidades bacterianas para sobrevivir en ambientes hostiles.

Esta publicación, compilada por miembros de la Red Mexicana de Extremófilos (REMEX), se concibió con el propósito de contribuir a la difusión de los procedimientos que la comunidad científica nacional ha desarrollado para el estudio de los ambientes extremos y de los organismos que en estos pueden encontrarse. El manual está organizado en ocho capítulos que abordan temas como: aislamiento, identificación, conservación de microorganismos, extracción, producción, cuantificación, prospección, aplicaciones de sus biomoléculas, así como enfoques bioinformáticos y metagenómicos. Incluye además recomendaciones para buenas prácticas y manejo de residuos. Esta edición busca, además, introducir a investigadores y estudiantes al estudio de la vida en condiciones extremas.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA extremófilos

Reconocimiento molecular de HAPs con un derivado de perilendiimida: Integración de la evidencia experimental y teórica en el diseño de sensores

NADIA ALEJANDRA RODRIGUEZ URIBE (2024, [Tesis de doctorado])

Se sintetizó un derivado de perilendiimida con benciletilendiamina (PDI) en una reacción en un solo paso. La geometría que adopta tipo “doble anzuelo” permite la autoagregación con una constante kd ~108 M⁻¹ determinada por fluorescencia. La habilidad de PDI para reconocer hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) se estudió por medio de titulaciones en CHCl₃ en UV-vis, fluorescencia y RMN de ¹H. Las constantes de asociación calculadas (Ka~104 M⁻¹) siguen la tendencia pireno > perileno > fenantreno > naftaleno > antraceno. La formación de los complejos PDI-HAP resulta en una nueva banda en 567 nm, mientras que por florescencia se

observa el apagamiento del máximo de emisión en 587 nm y por RMN de ¹H las señales de H1 y H2 de PDI se desplazan hacia frecuencias bajas. El análisis de FESEM muestra el cambio de la morfología inicial de PDI de globular a cilíndrica o planar al formase los complejos. Los modelos teóricos de estos sistemas, utilizando DFT ωB97X–D/6–311G(d,p) demostraron ser útiles en la

descripción de la formación del complejo y las tendencias observadas. La nueva banda a 567 nm

característica en UV-vis, resultado de la formación del complejo, se debe a una transferencia de

carga entre los orbitales de HAP hacia el anfitrión. SAPT(DFT) confirmó que las fuerzas que rigen

la formación de los complejos son de intercambio y dispersión (interacciones π–π), pero el

reconocimiento depende de los componentes electrostáticos de la interacción, que es una

fracción minoritaria. Con los hallazgos experimentales y teóricos se diseñó un sensor en el cual

PDI es depositada sobre una superficie de vidrio, para la remoción de HAP en cuerpos de agua.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA

EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD Y EXPRESIÓN GÉNICA DE ENZIMAS ANTIOXIDANTES (SOD, GPX, GST, GR y CAT) COMO BIOMARCADORES DE EXPOSICIÓN A FTALATOS EN CULTIVO CELULAR

Elizabeth Brassea Pérez (2023, [Tesis de doctorado])

"El plastificante bis(2-etilhexilo) ftalato (DEHP) altera el equilibrio entre la producción de especies reactivas de oxígeno y las defensas antioxidantes. A pesar de la información disponible sobre los efectos tóxicos del DEHP en organismos modelo, la respuesta celular al DEHP en especies naturalmente adaptadas para tolerar el estrés oxidativo aún no se ha explorado. Los mamíferos marinos están naturalmente adaptados para hacer frente al estrés oxidativo derivado de la isquemia/reperfusión inducida por el buceo. El objetivo de este estudio fue comparar los cambios en los indicadores de estrés oxidativo asociados al DEHP en células de músculo esquelético de humanos (Homo sapiens sapiens) y lobos marinos de California (Zalophus californianus). Se recolectaron muestras de músculo abdominal de mujeres sanas sometidas a cesárea programada, tras obtener su consentimiento informado. Las muestras de músculo de lobo marino se obtuvieron de crías encontradas recientemente muertas en la colonia de Los Islotes, Golfo de California. Las células de músculo esquelético se aislaron y cultivaron en condiciones estándar. Las células se dividieron en dos grupos. Un grupo fue expuesto a DEHP (1 mM) durante 13 días (n=25; exposición), el otro grupo se mantuvo bajo condiciones control, es decir sin DEHP añadido (n=25; control). Se midió la producción de radical superóxido (O2•-), el daño oxidativo, la actividad de enzimas antioxidantes y la expresión génica mediante métodos espectrofotométricos y RT-qPCR. En células expuestas al DEHP la producción de O2•- y la actividad de superóxido dismutasa (SOD) fueron mayores que en las células bajo condiciones control para ambas especies. La actividad de glutatión S-transferasa (GST) y los niveles de carbonilos proteicos (PC) aumentaron significativamente en las células humanas expuestas a DEHP, y no significativamente en las células de lobo marino. Por el contrario, las actividades de glutatión peroxidasa (GPx) y catalasa (CAT) aumentaron significativamente en las células de lobo marino, pero no en las de humano expuestas a DEHP. Se observó una expresión diferencial de los genes implicados en el metabolismo redox entre las células control y expuestas a DEHP y entre especies. Los patrones de expresión de 26 y 19 genes fueron significativamente diferentes en las células humanas y de lobo marino, respectivamente, después de la exposición a DEHP. En las células humanas, la expresión de la GST1 microsomal y la GST (κ, μ, θ, ω y ᴢ) fue mayor,

"The plasticizer bis (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) dysregulates the balance between reactive oxygen species production and antioxidant defenses. Despite the information available on DEHP’s hazardous effects in model species, the cellular response to DEHP in organisms naturally adapted to tolerate oxidative stress remains unexplored. Marine mammals are naturally adapted to cope with oxidative stress derived from diving-induced ischemia/reperfusion. The objective of this study was to compare changes in oxidative stress indicators induced by DEHP in human (Homo sapiens sapiens) and California sea lion (Zalophus californianus) skeletal muscle cells. Abdominal muscle samples were collected from healthy women undergoing planned cesarean surgery at full term after obtaining informed consent. Sea lion muscle samples were obtained from recently deceased pups at Los Islotes rookery, Gulf of California. Skeletal muscle cells were isolated and cultured under standard conditions. Cells were divided into two groups. One group was exposed to 1 mM DEHP for 13 days (n=25; treatment), and the other served as a control (n=25; no DEHP). Superoxide radical (O2•-) production, oxidative damage, antioxidant enzyme activities and gene expression were measured using spectrophotometric methods and RT-qPCR. DEHP exposure increased O2•- production and superoxide dismutase (SOD) activity in both species. While the activity of glutathione S-transferase (GST) and protein carbonyls (PC) levels significantly increased in human cells, these indicators showed a non-significant elevation in sea lion cells. In contrast, glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) activities increased significantly in sea lion but not in human cultures exposed to DEHP. Genes involved in redox metabolism showed differential expression between treatments and species. DEHP exposure led to widespread modifications in gene expression patterns, with 26 and 19 differentially expressed genes in human and sea lion cells, respectively. In human cells, DEHP increased GST1 and GST (κ, μ, θ, ω, and ᴢ), while suppressing 8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1), CAT, GR, and nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2) expression, suggesting increased oxidative stress and phase two detoxification processes. In contrast, DEHP increased OGG1, NRF2, GPx2 and SOD3 expression, suggesting that DEHP activates antioxidant defenses in sea lion cells, potentially contributing to maintain redox homeostasis and avoid oxidative...

Contaminantes emergentes, enzimas antioxidantes, estrés oxidativo, mamíferos, Una Salud Antioxidant enzymes, emerging pollutants, mammals, One Health, oxidative stress BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA BIOQUÍMICA ENZIMOLOGIA ENZIMOLOGIA

Aza-Michael Additions of Benzylamine to Acrylates Promoted by Microwaves and Conventional Heating Using DBU as Catalyst via Solvent-Free Protocol

Jaime Escalante García (2023, [Artículo])

In recent years, the use of solvent-free reactions represents a challenge for organic chemists, since it would help to optimize methodologies and contribute to the development of sustainable chemistry. In this regard, our research group has intensified efforts in the search for reactions that can be carried out in the absence of a solvent. In this paper, we present a protocol for the aza-Michael addition of benzylamine to α,β-unsaturated esters to prepare N-benzylated β-amino esters in the presence of catalytic amounts of DBU (0.2 eq) via solvent-free reaction. Depending on the α,β-unsaturated esters, we observed a reduction in reaction times, with good to excellent yields for aza-Michael addition.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA solvent free, β-aminoesters, microwaves, aza-Michaeladdition, DBU

A Computational Method for the Binding Mode Prediction of COX-1 and COX-2 Inhibitors: Analyzing the Union of Coxibs, Oxicams, Propionic and Acetic Acids

ESTEFANY BELLO VARGAS JOSE MARIO ORDOÑEZ PALACIOS (2023, [Artículo])

Among the biological targets extensively investigated to improve inflammation and chronic inflammatory conditions, cyclooxygenase enzymes (COXs) occupy a prominent position. The inhibition of these enzymes, essential for mitigating inflammatory processes, is chiefly achieved through Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drugs (NSAIDs). In this work, we introduce a novel method—based on computational molecular docking—that could aid in the structure-based design of new compounds or the description of the anti-inflammatory activity of already-tested compounds. For this, we used eight crystal complexes (four COX-1 and COX-2 each), and each pair had a specific NSAID: Celecoxib, Meloxicam, Ibuprofen, and Indomethacin. This selection was based on the ligand selectivity towards COX-1 or COX-2 and their binding mode. An interaction profile of each NSAID was compiled to detect the residues that are key for their binding mode, highlighting the interaction made by the Me group. Furthermore, we rigorously validated our models based on structural accuracy (RMSD < 1) and (R2 > 70) using eight NSAIDs and thirteen compounds with IC50 values for each enzyme. Therefore, this model can be used for the binding mode prediction of small and structurally rigid compounds that work as COX inhibitors or the prediction of new compounds that are designed by means of a structure-based approach.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA anti-inflammatory, cyclooxygenase (COXs), molecular docking, NSAIDs, Celecoxib, Meloxicam, Ibuprofen,

Bioprospección de metabolitos de hongos aislados de ambientes extremos

GABRIELA GUERRA IGLESIAS (2023, [Tesis de maestría])

Las levaduras han sido utilizadas en la industria biotecnológica debido a su gran potencial

terapéutico, ya sea por sus propiedades inmunomoduladoras, antineoplásicas,

antiinflamatorias, antioxidantes, antialérgicas, antibacterianas, antifúngicas y antivirales en

general. Los extractos enriquecidos en pared celular y metabolitos secundarios de

levaduras extremotolerantes y extremófilas son valiosos desde las perspectivas

farmacéutica y biotecnológica. El principal objetivo del presente trabajo fue analizar la

bioactividad de dichos extractos enriquecidos en pared celular y metabolitos

secundarios. Para ello se realizó la obtención de extractos de una colección de levaduras

extremófilas aisladas de glaciares mexicanos y salinas de Eslovenia, crecidas en dos

condiciones de temperaturas. Se evaluó la capacidad de inducir actividad antimicrobiana,

antibioincrustante, herbicida o degradación de lípidos, así como un estudio preliminar de la

naturaleza química de las posibles moléculas presentes en los extractos de nuestro estudio.

Las levaduras crecidas a 15 ° C presentaron mayores rendimientos a los obtenidos para las

crecidas a 28 ° C de manera general. Los extractos de las levaduras Protomyces, Naganishia

albida y Rhodotorula sp.4 crecidas a 15°C, tienen una actividad parcial en la reducción de

lípidos. La cepa P4 crecida a ambas condiciones de temperatura tiene en efecto mínimamente

inhibitorio en la formación de biopelículas, al igual que la levadura P8 crecida a 15 ° C. Ninguno

de los extractos obtenidos presenta actividad antimicrobiana. Las señales de los espectros

indicaron la presencia de mayor diversidad estructural de las moléculas que componen los

extractos a 15 ° C para Cystofillobasidium y Rhodotorula sp.2 con respecto a los de 28°C. Los

extractos de Rhodotorula sp.2, Cystofillobasidium y el hongo Aspergillus pseudoviridinutans

crecidas a 28 ° C presentaron una actividad herbicida del 100 % con inhibición total del

crecimiento, mientras que en las crecidas a 15 ° C solo el extracto de Exophiala Dermatitidis

EXF.8192 presentó acción inhibitoria del crecimiento. Este estudio de bioprospección de

levaduras extremófilas abre por primera vez proyectos a desarrollar encaminados a

aplicaciones biotecnológicas.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA

Environmental Nanoparticles Reach Human Fetal Brains

LILIAN OFELIA CALDERON GARCIDUEÑAS ANGEL AUGUSTO PEREZ CALATAYUD ANGELICA GONZALEZ MACIEL RAFAEL REYNOSO ROBLES Héctor Gabriel Silva Pereyra Andrea Ramos Morales RICARDO TORRES JARDON Candelario de Jesús Soberanes Cerino Raúl Carrillo Esper JESÚS CARLOS BRIONES GARDUÑO Yazmin del Socorro Conde Gutiérrez (2022, [Artículo])

"Anthropogenic ultrafine particulate matter (UFPM) and industrial and natural nanoparticles (NPs) are ubiquitous. Normal term, preeclamptic, and postconceptional weeks(PCW) 8–15 human placentas and brains from polluted Mexican cities were analyzed by TEM and energy-dispersive X-ray spectroscopy. We documented NPs in maternal erythrocytes, early syncytiotrophoblast, Hofbauer cells, and fetal endothelium (ECs). Fetal ECs exhibited caveolar NP activity and widespread erythroblast contact. Brain ECs displayed micropodial extensions reaching luminal NP-loaded erythroblasts. Neurons and primitive glia displayed nuclear, organelle, and cytoplasmic NPs in both singles and conglomerates. Nanoscale Fe, Ti, and Al alloys, Hg, Cu, Ca, Sn, and Si were detected in placentas and fetal brains. Preeclamptic fetal blood NP vesicles are prospective neonate UFPM exposure biomarkers. NPs are reaching brain tissues at the early developmental PCW 8–15 stage, and NPs in maternal and fetal placental tissue compartments strongly suggests the placental barrier is not limiting the access of environmental NPs. Erythroblasts are the main early NP carriers to fetal tissues. The passage of UFPM/NPs from mothers to fetuses is documented and fingerprinting placental single particle composition could be useful for postnatal risk assessments. Fetal brain combustion and industrial NPs raise medical concerns about prenatal and postnatal health, including neurological and neurodegenerative lifelong consequences."

Environmental medicine Placental impairment Neurodevelopmental disorders Fetal brains Erythroblasts Preeclampsia Nanoparticles NPs extracellular vesicles Petrochemical pollution Villahermosa Tabasco BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA BIOQUÍMICA BIOQUÍMICA

Metabolites Profile of Extracts and Fractions of Erythroxylum mexicanum Kunth by UHPLC-QTOF-MS/MS and its Antibacterial, Cytotoxic and Nitric Oxide Inhibitory Activities

LAURA PATRICIA ALVAREZ BERBER MARIA DE LOS ANGELES RAMIREZ CISNEROS (2024, [Artículo])

The present study shows the untargeted metabolite profiling and in vitro antibacterial, cytotoxic, and nitric oxide (NO) inhibitory activities of the methanolic leaves extract (MLE) and methanolic stem extract (MSE) of Erythroxylum mexicanum, as well as the fractions from MSE. Using ultra-high performance liquid chromatography/quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry (UHPLC-QTOF-MS/MS), a total of 70 metabolites were identified; mainly alkaloids in the MLE, while the MSE showed a high abundance of diterpenoids. The MSE fractions exhibited differential activity against Gram-positive bacteria. Notably, the hexane fraction (HSF) against Streptococcus pyogenes ATCC 19615 (MIC=62.5 µg/mL) exhibited a bactericidal effect. The MSE fractions exhibited cytotoxicity against all cancer cell lines tested, with selectivity towards them compared to a noncancerous cell line. Particularly, the HSF and chloroform fraction (CSF) showed the highest cytotoxicity against prostate cancer (PC-3) cells, with IC50 values of 19.9 and 18.1 µg/mL and selectivity indexes of 3.8 and 4.2, respectively. Both the HSF and ethyl acetate (EASF) fractions of the MSE inhibited NO production in RAW 264.7 macrophages, with NO production percentages of 50.0% and 51.7%, respectively, at a concentration of 30 µg/mL. These results indicated that E. mexicanum can be a source of antibacterial, cytotoxic, and anti-inflammatory metabolites.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA MS analysis • diterpenoids • biological activities

Degradación de Dexametasona en disolución acuosa mediante procesos avanzados de oxidación

JENNY MARLENE RAMÍREZ MADRID (2023, [Tesis de maestría])

La Dexametasona (Dx) es un glucocorticoide que se utiliza como antinflamatorio e inmunosupresor.

En la pandemia por COVID-19, este medicamento contribuyó a reducir significativamente la

mortalidad en los pacientes que requerían hospitalización y/o asistencia respiratoria, administrando

una dosis de 6 mg/día por 10 días. El incremento de su uso supone probablemente un mayor

vertimiento de Dx en cuerpos de agua, ya que, según su farmacocinética el 10% de la dosis

administrada se excreta por la orina, la remoción es deficiente en las plantas de tratamiento de aguas

residuales hospitalarias convencionales y posee una baja tasa de degradación biológica. En adición,

se ha encontrado que puede experimentar foto transformación parcial en disolución acuosa y generar

otras moléculas con potencial riesgo para el ambiente y la salud humana. Por esta razón, en este

trabajo se estimó el vertimiento de Dx en el Estado de Morelos durante la pandemia por COVID-19

y se ensayó el uso del acople de ozono con peróxido de hidrogeno (O³/H²O²) para la oxidación de la

estructura orgánica de la molécula del fármaco como alternativa a los procedimientos biológicos que

suelen ser menos estables y tienen dificultades para su degradación. Los experimentos se realizaron

a escala de laboratorio en un reactor de 100 mL, la degradación y formación de posibles sub productos

se analizaron por cromatografía líquida con detector de arreglo de diodos (HPLC-DAD),

cromatografía de gases con espectrometría de masas (CGEM) y espectroscopia infrarroja y UV-vis.

Las estimaciones indican que se vertieron aproximadamente 46,914 mg de Dx a diversos cuerpos de

agua del Estado de Morelos entre junio de 2020 a diciembre de 2022. La más alta eficiencia de

degradación fue del 100 % y se obtuvo al exponer una disolución de 10 ppm de Dx a H²O² en una

relación molar fármaco-oxidante de 1:100 y un suministro continuo de ozono por 60 min a un pH de

9. El análisis por IR mostro que las bandas características de Dx (3412 nm, 2952 nm y 2881 nm) se

reducen casi hasta nivel de ruido, sugiriendo una completa mineralización hasta CO² y H²O que se

confirmó a través de la cuantificación del Carbono Orgánico Total (COT). El análisis por HPLC y

CGEM indica que a medida que transcurre la degradación aparecen señales que corresponden a la

formación de posibles sub productos con estructuras como amidas, ácidos carboxílicos y esteres. Por

lo tanto, el acople ozono/H²O² degrada eficiente y en forma reproducible la Dx en disolución acuosa

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA

Adsorption and Photocatalytic Degradation of Methylene Blue in Carbon Nanotubes: A Review with Bibliometric Analysis

Hugo Albeiro Saldarriaga Noreña MARIO ALFONSO MURILLO TOVAR JOSEFINA VERGARA SANCHEZ JEANNETE RAMIREZ APARICIO Lorena Magallón Cacho MARIA LUISA GARCIA BETANCOURT (2023, [Artículo])

Wastewater-containing dyes are an environmental problem. The prime source of dye pollutants is the textile industry, such as paper manufacturing, food processing, leather, pigments, etc. Dye removal from wastewater using nanotechnology has received attention in recent decades thanks to efficient nanomaterials improving traditional technologies. In recent years, multiple research reports on carbon nanotubes for dye removal and photocatalytic dye degradation provided substantial insight into the comprehension of nanotechnology and remediation. This work presents a review and bibliometric analysis of carbon nanotubes for dye removal and photocatalytic dye degradation, which have an environmental impact today. The bibliometric study showed that the current research tendency on carbon nanotubes applied in dye removal and photocatalysis is still growing. According to research, this work observed that carbon nanotubes for dye removal exhibit high removal and efficient photocatalysis activity, indicating the functionality of nanotechnology for environmental remediation. The analysis of the parameters involved in the removal studies, such as temperature and pH, showed adsorption behavior. The photodegradation of methylene blue demonstrated the photocatalytic activity of carbon nanotubes attributed to the sp2 lattice of graphitic configuration.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA adsorption; carbon nanotubes; methylene blue; photocatalysis; photodegradation of methylene blue