Revista Colombiana de Biotecnología

Nanoencapsulation as strategy for enhancing drug delivery for infectious diseases treatment: an overview.

Obtaining Bioproducts from Residues of the Wet Benefit of Coffee (Pulp)

RESUMEN Este trabajo presenta los resultados obtenidos a escala de laboratorio para el aprovechamiento de la pulpa de café (residuos) en el proceso de beneficio húmedo aplicando el concepto de biorrefinería. Los resultados mostraron que es posible tratar este residuo mediante procesos fermentativos y obtener bioetanol separado por medio de la destilación simple con un contenido de alcohol entre 3,85 % al 6,90 % por cada 250 ml de biomasa tratada en condiciones ambientales. Se observó en todos los ensayos que una variable importante es el tiempo de fermentación y la estructura inicial del residuo ya que esto influye sobre el rendimiento obtenido en términos del bioalcohol producido. Este trabajo forma parte de un estudio preliminar para la implementación del concepto de biorrefinería a los residuos generados en el beneficio húmedo del café. La búsqueda de alternativas que permitan el aprovechamiento de los residuos del café constituye una problemática actual. Estos residuos al no ser tratados, por lo general son vertidos a las fuentes hídricas y en ocasiones utilizados como enmiendas agrícolas en los cultivos, lo cual puede causar graves problemas de contaminación. Por este motivo es necesario realizar investigaciones en este campo que permitan su tratamiento o aprovechamiento integral.

ABSTRACT This work presents the results obtained at a laboratory scale for the use of coffee pulp (residues) in the wet milling process applying the concept of biorefinery. The results showed that it is possible to treat this residue through fermentative processes and obtain bioethanol through simple distillation with an alcohol content between 3.85% to 6.90% for each 250ml of biomass with a solid-liquid ratio of 4 to 1 to environmental conditions. It was observed in all the tests that the fermentation time and the initial structure of the residue are important variables since they influence the yield obtained in terms of produced alcohol. This work is part of a preliminary study for the implementation of the biorefinery concept to the residues generated in the wet coffee mill. The search of alternatives that allow the use of coffee residues is a current problem. These residues, when not treated, are generally dumped into water sources and sometimes used as agricultural amendments in crops, which can cause serious contamination problems. For this reason, it is necessary to carry out research in this field for its treatment or comprehensive use.

In silico interaction of Agathisflavone, Amentoflavone and Punicalin molecules with human Importin α1

RESUMEN Varios virus con genoma de ARN en fases iniciales de la infección realizan la translocación de proteínas al interior del núcleo de la célula hospedera mediante la vía de las importinas α1. Este transporte es fundamental para el éxito de la replicación viral y se ha convertido en un blanco para la búsqueda y desarrollo de nuevos antivirales. El objetivo de este estudio fue determinar y caracterizar interacciones entre la Agatisflavona, Amentoflavona, Punicalina con el sitio mayor de unión de las Importinas α1 humanas mediante el análisis in silico del acoplamiento molecular y simulaciones de dinámica molecular. Las pruebas de acoplamiento molecular se realizaron entre estos fitoconstituyentes y la estructura de la importina α1 humana. Las afinidades de interacción fueron detectadas con la Agatisflavona, Amentoflavona y Punicalina (ΔG b = -8,8, -9,1 y -8,8 kcal.mol-1 respectivamente), con afinidades de interacción específicamente a los dominios ARM2-ARM5 (sitio mayor de unión) de las importinas α1. Las simulaciones de dinámica molecular revelaron interacciones significativamente favorables (P<0,001) con los ligandos Agatisflavona y Amentoflavona (ΔG b = -18,60±0,35 y -22,55±2,41 kcal.mol-1) mientras que la Punicalina registró mayores valores de energía de interacción (ΔG b = -5,33±1,72 kcal.mol-1). Los hallazgos obtenidos en este estudio computacional sugieren que las moléculas Agatisflavona y Amentoflavona presentan interacciones favorables con el sitio mayor de unión de las Importinas α1, en comparación a lo registrado con la Punicalina, sin embargo, se recomienda realizar ensayos in vitro a modo de confirmar estas observaciones.

ABSTRACT Several RNA-viruses during early stages of infection perform the translocation of proteins into the nucleus of host cell by the importin α1 pathway. This transport is essential for viral replication success and has become a target to search and development new antivirals. The objective of this study was to determine and characterize interactions between Agathisflavone, Amentoflavone and Punicalin with the major binding site of human importins α1 by in silico analysis of molecular docking and molecular dynamics simulations. Molecular docking tests were performed between these phytoconstituents and the structure of human importin α1. Interaction’s affinity was detected with the Agathisflavone, Amentoflavone and Punicalin (ΔG b = -8.8, -9.1 and -8.8 kcal.mol-1 respectively), with binding affinity to ARM 2-ARM 5 domains (major binding site) of importins α1. Molecular dynamics simulations revealed significantly favorable interactions (P<0.001) with the ligands Agatisflavone and Amentoflavone (ΔG b = -18.60 ± 0.35 and -22.55 ± 2.41 kcal.mol-1) meanwhile Punicalin showed higher values of interaction free energy (ΔG b = -5.33 ± 1.72 kcal.mol-1). The findings obtained suggest that Agathisflavone and Amentoflavone could favorably interact to the major binding site of Importins α1 compared to that registered with Punicalin, however, it is recommended to perform in vitro assays to confirm these observations.

Effect of ethylene glycol and milk powder in the cryopreservation of bocachico semen Prochilodus magdalenae

RESUMEN Bocachico Prochilodus magdalenae es una especie endémica y la más importante de la pesquería continental colombiana. No obstante, sus capturas han disminuido aproximadamente el 67% en los últimos cuarenta años, por tanto ha sido categorizada como vulnerable a la extinción. La criopreservación de semen, es una herramienta biotecnológica de conservación por tanto el objetivo del presente estudio fue evaluar la criopreservación de semen de bocachico con etilenglicol (EG) y leche en polvo descremada (LP). La solución crioprotectora estuvo compuesta por EG (6, 8 o 10%), LP (3, 5 o 7%) y glucosa 6%. La calidad del semen descongelado se evaluó con un software tipo CASA (computer assisted semen analysis). El porcentaje de inclusión de EG, no afectó significativamente ninguno de los parámetros de calidad seminal evaluados (p>0,05), a excepción de la tasa de eclosión (p<0,05); mientras que, la LP afectó significativamente el porcentaje de espermatozoides estáticos (p<0,05) y las tasas de fertilización y eclosión (p<0,01). La mayor movilidad total se obtuvo cuando EG se incluyó a 10% y la LP a 7% (38,4±18,4%) (p<0,05); pero las mayores tasas de fertilización (54,3-64,2%) y eclosión (47,7-57,5%) se obtuvieron cuando EG se incluyó a 6 u 8% y la LP se incluyó a la menor concentración evaluada (3%), sin observarse diferencia significativa entre estos tratamientos (p>0,05). Los resultados permiten concluir que la combinación EG 6% con LP 3% permiten la criopreservación de semen de Prochilodus magdalenae de buena calidad y capacidad fecundante.

ABSTRACT Bocachico Prochilodus magdalenae is an endemic species and the most important of the Colombian continental fishery. Its catches have decreased by approximately 67% in the last forty years and, it has been categorized as extinction vulnerable. Semen cryopreservation is a biotechnological conservation tool; therefore, the aim of this study was to evaluate bocachico semen's cryopreservation with ethylene glycol (EG) and skimmed milk powder (LP). The cryoprotective solution was composed of EG (6, 8 or 10%), LP (3, 5 or 7%) and glucose at 6%. The quality of the thawed semen was evaluated with CASA software (computer assisted semen analysis). The inclusion percentage of EG did not significantly affect any of the evaluated semen quality parameters (p>0,05), except for the hatching rate (p <0.05). In contrast, LP presented significant effects on the percentage of static sperm (p <0,05) and on fertilization and hatching rates (p<0,01). The highest total motility was achieved with EG included at 10% and the LP 7% (38,4±18,4%) (p<0,05); but the highest fertility rates (54,3-64,2%) and hatching (47,7-57,5%) were registered when EG included at 6 or 8% and LP included at the lowest rate evaluated (3%), no significant difference was observed between these treatments (p>0,05). The results allow us to conclude that the combination EG 6% with LP 3% allows the cryopreservation of Prochilodus magdalenae semen of good quality and fertilizing capacity.

Evaluation of in vitro cultivation of a Mexican strain of Ganoderma lucidum

RESUMEN La cepa mexicana CP-145 de Ganoderma lucidum debido a la importancia medicinal que ha presentado últimamente, la presente investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto de la temperatura y medio de cultivo sobre el crecimiento micelial óptimo en diferentes rangos de pH. Los tratamientos correspondieron en la utilización del medio de cultivo papa dextrosa agar (PDA) y extracto de malta agar (EMA), con dos niveles de temperatura (25 y 28 °C) y seis rangos de pH (4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0 y 6.5). El diseño experimental fue completamente al azar con medidas repetidas a través del tiempo, analizados con el paquete REPEATED MEASURE y el efecto tiempo con PROC MIXED de SAS. Como resultado se obtuvieron que el efecto de la temperatura y medios de cultivo en los diferentes rangos de pH, presentaron diferencias significativas (P ≤ 0.05). El crecimiento micelial óptimo de la cepa mexicana de G. lucidum fue en el medio de cultivo EMA en los rangos de pH de 4.0 y 4.5 con 8.3 y 8.2 cm respectivamente. De igual forma, en los rangos de pH 4.0 y 4.5 se obtuvieron los crecimientos miceliales óptimos a temperatura de 25 °C con 8.1 y 8.0 cm respectivamente. El cual concluyó esta investigación que el crecimiento micelial óptimo de la cepa mexicana fueron a pH 4.0 y 4.5, temperatura de 25 °C y medio de cultivo EMA.

ABSTRACT The Mexican strain CP-145 of Ganoderma lucidum due to the medicinal importance it has presented lately, the present investigation had as objective to evaluate the effect of temperature and culture medium on the optimal mycelial growth in different pH ranges. The treatments corresponded to the use of potato dextrose agar (PDA) and malt extract agar (EMA), with two temperature levels (25 and 28 °C) and six pH ranges (4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 5.5, 6.0 and 6.5). The experimental design was completely randomised with repeated measures over time, analysed with the REPEATED MEASURE package and the time effect with PROC MIXED of SAS. As a result, the effect of temperature and culture media in the different pH ranges showed significant differences (P ≤ 0.05). The optimal mycelial growth of the Mexican strain of G. lucidum was in the EMA culture medium in the pH ranges of 4.0 and 4.5 with 8.3 and 8.2 cm respectively. Similarly, in the pH ranges 4.0 and 4.5 the optimum mycelial growth was obtained at 25 °C with 8.1 and 8.0 cm respectively. This research concluded that the optimal mycelial growth of the Mexican strain was at pH 4.0 and 4.5, temperature of 25 °C and EMA culture medium.

Evaluation of the utility of microsatellite markers in the poultry population rustipollos

RESUMEN Los marcadores moleculares son una herramienta de gran utilidad para estudios de diversidad genética, que permite identificar poblaciones con características genéticas particulares, que soportan el establecimiento de programas de conservación y mejoramiento genético. El objetivo de este estudio fue evaluar el grado de información generada por un panel de 30 marcadores microsatélites en la población avícola Rustipollos. Se obtuvieron muestras de sangre de 50 individuos, la amplificación de fragmentos se realizó mediante PCR, utilizando 30 microsatélites recomendados por la FAO-ISAG para estudios de biodiversidad en gallinas. La estimación de los tamaños de los fragmentos se realizó en un secuenciador automático ABI Prism 377. Fueron determinados el número de alelos por locus y el Contenido de Información Polimórfica (PIC), mediante el programa Microsatellite-Toolkit. El número total de alelos reportados fue de 99 en los 30 marcadores microsatélites, con un valor medio de 3.3 ±1.06 alelos por locus. La determinación del PIC registró un promedio de 0.46, con un rango de 0.18 a 0.76 en los marcadores MCW016 y ADL278, respectivamente. El 43% de los marcadores empleados resultaron altamente informativos para la población evaluada. En general, los marcadores microsatélites demostraton ser útiles para estudios genéticos en la población avícola Rustipollos.

ABSTRACT Molecular markers are a very useful tool for genetic diversity studies, allowing the identification of populations with particular genetic characteristics, in order to establish conservation and genetic improvement programs. The objective of this study was to evaluate the degree of information generated by a panel of 30 microsatellite markers in the Rustipollos poultry population. Blood samples were obtained from 50 individuals, the fragments were amplified by PCR, using 30 microsatellites recommended by FAO-ISAG for biodiversity studies in chickens. The estimation of the fragment sizes was carried out in an ABI Prism 377 automatic sequencer. The number of alleles per locus and the Polymorphic Information Content (PIC) were determined using the Microsatellite-Toolkit program. The total number of alleles reported was 99 in the 30 microsatellite markers, with a mean value of 3.3 ± 1.06 alleles per locus. The PIC determination registered an average of 0.46, with a range of 0.18 to 0.76 in the MCW016 and ADL278 markers, respectively. 43% of the markers used were highly informative for the population evaluated. In general, microsatellite markers proved to be useful for genetic studies in the Rustipollos poultry population.

Genetic engineering against abiotic stress in Neotropical crop plants: osmolites, transcription factors and CRISPR/Cas9

RESUMEN El neotrópico es sitio de origen de gran variedad de plantas que actualmente son cultivadas con éxito en diferentes regiones del mundo. Sin embargo, condiciones climáticas adversas, que se pueden ver acrecentadas por efectos del cambio climático antropogénico, pueden afectar su rendimiento y productividad debido a las situaciones de estrés abiótico que se pueden generar. Como alternativa para contrarrestar estos efectos, se ha experimentado con modificaciones genéticas, particularmente en genes relacionados con la producción de osmolitos y factores de transcripción que han llevado a que estas plantas, a nivel experimental, tengan mayor tolerancia a estrés oxidativo, altas y bajas temperaturas y fotoinhibición, sequía y salinidad, mediante la acumulación de osmoprotectores, la regulación en la expresión de genes y cambios en el fenotipo. En este trabajo se presentan y describen las estrategias metodológicas planteadas con estos fines y se complementan con ejemplos de trabajos realizados en cultivos de origen neotropical de importancia económica, como maíz, algodón, papa y tomate. Además, y debido a la novedad y potencial que ofrece la edición génica por medio del sistema CRISPR/Cas9, también se mencionan trabajos realizados en plantas con origen neotropical, enfocados en comprender e implementar mecanismos de tolerancia a sequía. Las metodologías aquí descritas podrían constituirse en opciones prácticas para mejorar la seguridad alimentaria con miras a contrarrestar las consecuencias negativas del cambio climático antropogénico.

ABSTRACT The neotropics are the site of origin of a large variety of plants that are currently successfully cultivated in different regions of the world. However, adverse climatic conditions, which can be exacerbated by the effects of anthropogenic climate change, can affect their yield and productivity due to the abiotic stresses that can be generated. As an alternative to counteract these effects, genetic modifications have been experimentally implemented, particularly in genes related to osmolyte production and transcription factors, which have ultimately led to increased tolerance of these plants to oxidative stress, high and low temperatures and photoinhibition, drought and salinity, through the accumulation of osmoprotectants, regulation of gene expression and changes in phenotype. In this work, the methodological strategies proposed to these aims are presented and described, and they are complemented with examples of studies carried out in economically important crops of neotropical origin, such as corn, cotton, potato and tomato. In addition, and due to the novelty and potential that gene editing offers through the CRISPR/Cas9 system, works conducted in plants with neotropical origin, focused on understanding and implementing drought tolerance mechanisms, are also mentioned. The methodologies described here could become practical options to achieve food security in the frame of the adverse effects caused by anthropogenic climate change.