Revista Colombiana de Química

Evaluación y caracterización de la sirtuina 2.3 de Giardia duodenalis (CdSir2.3)

Resumen La giardiasis es la enfermedad gastrointestinal de mayor incidencia mundial, causada por el protozoario Giardia duodenalis, para la cual no se cuenta con una vacuna o tratamiento eficiente. En aras de buscar nuevos blancos farmacológicos contra este parásito, se han estudiado las enzimas del metabolismo energético, como las sirtuinas, deacetilasas dependientes del dinucleótido de adenina y nicotinamida (NAD). Previamente se identificó a GdSir2.1 y GdSir2.2 como deacetilasas dependientes de NAD, con localizaciones subcelulares diferentes. En este trabajo se estudió otro candidato a sirtuina (GdSir2.3) mediante herramientas bioinformáticas para la identificación de características típicas de la familia sirtuina en la secuencia del candidato, y experimentales como la obtención de la proteína recombinante 6xHis-GdSir2.3 que demostró actividad deacetilasa dependiente de NAD y que sirvió como antígeno en la producción de los IgY - α -6xHis-GdSir2.3 para la localización subcelular de la proteína endógena en G. duodenalis. Lo anterior concuerda con otros estudios donde se señala a GdSir2.3 como un importante regulador de la enquistación, debido a su aumento de expresión durante esta etapa del ciclo de vida, constituyéndola como un blanco farmacológico promisorio para el control de esta parasitemia.

Abstract Giardiasis is the gastrointestinal disease with the highest incidence worldwide, caused by the protozoan Giardia duodenalis, for which there is no vaccine or efficient treatment. In order to find new pharmacological targets against this parasite, energy metabolism enzymes such as sirtuins, deacetylases dependent on the nicotinamide adenine dinucleotide (NAD), have been studied. GdSir2.1 and GdSir2.2 were previously identified as NAD-dependent deacetylases, with different subcellular locations. In this work, another candidate for sirtuin (GdSir2.3) was studied using bioinformatic tools for the identification of typical characteristics of the sirtuin family in the sequence of the candidate; and experimental ones such as obtaining the recombinant protein 6xHis-GdSir2.3 that demonstrated NAD-dependent deacetylase activity; and that it served as an antigen in the production of IgY - α - 6xHis-GdSir2.3 for the subcellular localization of the endogenous protein in G. duodenalis. The foregoing is consistent with other studies where GdSir2.3 is indicated as an important regulator of encyst due to its increased expression during this stage of the life cycle, constituting it as a promising drug target for the control of this parasitaemia.

Resumo A giardíase é a doença gastrointestinal de maior incidência no mundo, causada pelo protozoário Giardia duodenalis, para a qual não existe vacina ou tratamento eficaz. Com o objetivo de encontrar novos alvos farmacológicos contra esse parasita, têm sido estudadas enzimas do metabolismo energético, como as sirtuínas, desacetilases dependentes do dinucleotídeo adenina nicotinamida (NAD). GdSir2.1 e GdSir2.2 foram previamente identificados como desacetilases dependentes de NAD, com diferentes localizações subcelulares. Neste trabalho, outro candidato a sirtuin (GdSir2.3) foi estudado usando ferramentas de bioinformática para a identificação de características típicas da família sirtuin na sequência do candidato; e experimentais, como a obtenção da proteína recombinante 6xHis-GdSir2.3 que demonstrou atividade desacetilase dependente de NAD; e que serviu como antígeno na produção de IgY - α - 6xHis-GdSir2.3 para a localização subcelular da proteína endógena em G. duodenalis. O exposto é consistente com outros estudos em que o GdSir2.3 é apontado como um importante regulador de encisto devido à sua expressão aumentada durante esta fase do ciclo de vida, constituindo-se como um alvo promissor para o controle dessa parasitemia.

Uso de la espectroscopia fotoelectrónica de rayos X como una herramienta analítica para el estudio de la contaminación por teflón en la síntesis de catalizadores Mo(VI)Cl₂O₂Bipy/TiO₂

Abstract The preparation of catalysts can involve various sources of contamination, which can seriously affect the quality of the prepared materials. In the present work, a case of fluorine contamination in a set of catalyst samples was studied, in which using the X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) technique, it was evidenced by the F 1s signal that this element was present in the form of Teflon, since its binding energy corresponded mainly to the CF2 species. Furthermore, using the C 1s signal, it was also possible to corroborate the presence of the CF2 group, which is associated with the main component of the Teflon carbon chains. The use of this information made it possible to identify that the solvent dehydration procedure (previous step to obtaining the catalysts) could lead to contamination with Teflon since it involved various accessories with Teflon, organic solvents and high temperature; the Teflon tape and the magnetic stirrer being the possible sources of contamination.

Resumen La preparación de catalizadores puede contener diversas fuentes de contaminación, las cuales pueden afectar seriamente las propiedades de los materiales preparados. En este artículo se estudió un caso de contaminación con flúor en una serie de muestras de catalizadores. Empleando la técnica de espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS) se evidenció la presencia de flúor en la superficie de los materiales, el cual estaba asociado al polímero teflón, ya que su energía de enlace correspondía principalmente con la de la especie CF2. Además, empleando la señal C 1s, se logró corroborar la presencia de la especie CF2, el cual está asociado al componente principal de las cadenas carbonadas de teflón. El uso de la información obtenida por XPS permitió determinar que durante la deshidratación del solvente (paso previo para la obtención de los catalizadores en el cual se emplean solventes orgánicos y alta temperatura) se podría estar llevando a cabo la contaminación con teflón, ya que este componente está presente en diversos accesorios empleados en el proceso de deshidratación, siendo la cinta de teflón y el agitador magnético las posibles fuentes de contaminación.

Resumo A preparação de catalisadores pode conter diversas fontes de contaminação, as quais podem afeitar seriamente as propriedades dos materiais preparados. No presente trabalho estudou-se um caso de contaminação com flúor numa série de amostras de catalisadores. Usando a técnica da espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS), evidenciou-se a presença de flúor na superfície dos materiais, o qual estava associado ao polímero Teflon, já que sua energia de ligação correspondia principalmente à da espécie CF2. Além disso, usando a sinal C 1s, foi possível corroborar a presença do grupo CF2, o qual está associado ao componente principal das cadeias carbônicas do Teflon. O uso da informação obtida por XPS permitiu determinar que durante a desidratação do solvente (passo prévio para a obtenção dos catalisadores no qual são usados solventes orgânicos e alta temperatura) tem-se a contaminação com Teflon, já que este componente está presente em diversos acessórios utilizados no processo de desidratação, sendo a fita do Teflon e o agitador magnético as possíveis fontes da contaminação.

Validación de un método mul-tirresiduo para la determinación de medicamentos veterinarios en trucha y langostino

Resumen Este estudio se realizó con el objetivo de desarrollar y validar un método para la determinación de 30 medicamentos veterinarios en muestras de trucha y langostino. El método utiliza extracción en fase sólida dispersiva (dSPE) con C18 y detección por cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas. Se determinó linealidad, veracidad (porcentaje de recuperación), repetitividad y reproducibilidad intralaboratorio (porcentaje de desviación estándar relativa (% RSD)), límites de detección (LoD), límites de cuantificación (LoQ), selectividad e incertidumbre. La recuperación varió de 70 a 120% y la repetibilidad y la reproducibilidad fueron menores de 20% de la desviación estándar relativa. La selectividad fue adecuada, sin picos interferentes. Las relaciones iónicas cumplieron con los criterios de confirmación. Los coeficientes de determinación (R2) fueron mayores de 0,99, con excepción de la sulfaquinoxalina en langostino (R2 = 0,97). Los LoD y los LoQ variaron entre 0,6 μg/kg y 12,8 μg /kg y los valores de incertidumbre entre 6 μg/kg y 49 μg/ kg. Se analizaron adicionalmente 6 muestras de diferentes mercados de Lima y se detectaron trazas de algunos medicamentos incluidos en el ensayo. El método es adecuado para el análisis de residuos de medicamentos veterinarios y se recomienda su aplicación en los programas nacionales de monitoreo de la inocuidad de truchas y langostinos provenientes de acuicultura.

Abstract The study was aimed at developing and validate an analysis method to determine residues of 30 veterinary drugs in rainbow trout and shrimp specimens. The method involves extraction in dispersive solid phase with C18 and the subsequent detection through liquid chromatography coupled to mass spectrometry. Validation was done through determination of linearity, trueness (% of recovery), repeatability and intralaboratory reproducibility, limits of detection (LoD), limits of quantification (LoQ) selectivity and uncertainty. Recovery ranged from 70 to 120% and repeatability and intralaboratory reproducibility were lower than 20%. Selectivity was adequate, without interference peaks. Likewise, the ionic relationships met the confirmation criteria. The linearity was adequate, with determination coefficients (R2) above 0.99, except for sulfaquinolaxin in shrimp specimens (R2 = 0,97). LoD and LoQ varied from 0,6 μg /kg to 12,8 μg / kg. Limits of uncertainty ranged from 6 μg /kg to 49 μg /kg. The method was used to analyze 6 samples from different markets in Lima (Peru), identifying traces of some drugs included in the study. Our results show that the method is adequate for the analysis of veterinary drug residues and allow us to recommend its application in national monitoring programs, to assess the safety of rainbow trout and shrimp specimens from aquaculture.

Resumo O estudo foi realizado com o objetivo de desenvolver e validar um método para a determinação de 30 medicamentos veterinários, em amostras de truta e camarão. O método utiliza extração dispersiva em fase sólida com C18 e detecção por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas. Foram determinados a linearidade, a veracidade (recuperação percentual), a repetibilidade, a reprodutibilidade intra-laboratorial, os limites de detecção (LoD) e de quantificação (LoQ), a linearidade, a selectividade e a incerteza. A recuperação variou de 70 a 120%, a repetibilidade e reprodutibilidade estiveram abaixo do 20% do desvio padrão relativo. A selectividade fio adequada, sem picos de interferentes. As proporções de íons atenderam aos critérios de confirmação. Os coeficientes de determinação (R2) foram superiores a 0,99, com excepção da sulfanoxalina em camarão (R2 = 0,97). LoD e LoQ variavam entre 0,6 μg /kg e 12,8 μg /kg e valores de incerteza entre 6 μg /kg e 49 μg / kg. Seis amostras de mercados do Lima foram adicionalmente analisadas e foram detectados vestígios de alguns medicamentos incluídos no estudo. O método é adequado para o análise de resíduos de medicamentos veterinários e sua aplicação é recomendada em programas nacionais de controlo da segurança da truta e do camarão provenientes da aquicultura.

Comportamiento de la amoxicilina en agua mediante métodos de solvatación implícita y explícita

Resumen El comportamiento molecular de la amoxicilina en agua fue explorado con solvatación implícita y explícita mediante dos estrategias que combinan diferentes técnicas de simulación molecular para evaluar el alcance de estos procedimientos. Con estas dos estrategias de cálculo computacional, la conformación molecular de la amoxicilina fue determinada en fase acuosa. En la primera estrategia se utilizó el generador de conformaciones Ballon-v1.8.2 y la estabilidad de las conformaciones en agua fue evaluada utilizando la energía libre de solvatación determinada con el método de solvatación implícita SMD. En la segunda estrategia, con la dinámica molecular tipo NVT fue evaluado el arreglo espacial de esta molécula en agua y, además, la interacción molecular entre la amoxicilina y el agua fue evaluada en esta simulación. Los resultados obtenidos muestran que la conformación de la amoxicilina más estable en fase acuosa es la plegada. Además, los valores de energías de solvatación de -121,42 y -14,58 kJ/mol obtenidos con solvatación implícita y dinámica molecular sugieren que esta molécula tiene una alta afinidad por el agua. Las funciones distribución radial y espacial sugieren que se forman 3 capas de solvatación alrededor de la amoxicilina y que esta molécula tiene una región altamente hidrofílica. Finalmente, la estrategia usando dinámica molecular permite obtener mejores conformaciones en equilibrio que la estrategia de simulación usando el generador de conformaciones Ballon-v1.8.2.

Abstract The molecular behavior of amoxicillin in water was explored with implicit and explicit solvation using two strategies that combine different molecular simulation techniques to assess the scope of these procedures. With these two computational calculation strategies, the molecular conformation of amoxicillin was determined in aqueous phase. In the first strategy, the conformation generator Ballon-v1.8.2 was used and the stability of the conformations in water was evaluated using the solvation free energy determined with the SMD implicit solvation method. In the second strategy, with NVT-type molecular dynamics, the spatial arrangement of this molecule in water was evaluated and, in addition, the molecular interaction between amoxicillin and water was evaluated in this simulation. The results obtained show that the most stable conformation of amoxicillin in the aqueous phase is the folded one. In addition, the solvation energy values of -121.42 and -14.58 kJ/mol obtained with implicit solvation and molecular dynamics suggest that this molecule has a high affinity for water. The radial and spatial distribution functions suggest that 3 solvation shells form around amoxicillin and that this molecule has a highly hydrophilic region. Finally, the strategy using molecular dynamics allows to obtain better equilibrium conformations than the simulation strategy using the Ballon-v1.8.2 conformation generator.

Resumo O comportamento da amoxicilina em água foi analisado com solvatação implícita e explícita mediante duas estratégias que combinam diferentes técnicas de simulação molecular para avaliar o escopo destes procedimentos. Com estas duas estratégias de cálculo computacional, a conformação molecular da amoxicilina foi determinada em fase aquosa. Na primeira estratégia, utilizou-se o gerador de conformação do software Ballon-v1.8.2 e avaliou-se a estabilidade das conformações em água a partir da energia livre de solvatação determinada pelo método de solvatação implícita SMD. Na segunda estratégia, avaliou-se o arranjo espacial da amoxicilina e sua interação com a água através de simulações de dinâmica molecular NVT. Os resultados obtidos mostram que a conformação dobrada é a mais estável em fase aquosa. Ademais, os valores de energía de solvatação de -121,42 e -14,58 kJ/mol obtidos com solvatação implícita e dinâmica molecular sugerem que esta molécula possui alta afinidade pela água. As funções de distribuição radial e espacial sugerem que se formam 3 camadas de solvatação ao redor da amoxicilina e que esta molécula possui uma região altamente hidrofílica. Finalmente, a estratégia usando dinâmica molecular permite obter melhores conformações de equilíbrio do que a estratégia de simulação usando o gerador de conformação do software Ballon-v1.8.2.

Reconocimiento de rutas biosintéticas para semioquímicos mediante técnicas de aprendizaje de máquina

Resumen En este trabajo consideramos 148 semioquímicos reportados para la familia Scarabaeidae, cuya estructura química fue caracterizada empleando un conjunto de 200 descriptores moleculares de cinco clases distintas. La selección de los descriptores más discriminantes se realizó con tres técnicas: análisis de componentes principales, por cada clase de descriptores, bosques aleatorios y Boruta-Shap, aplicados al total de descriptores. A pesar de que las tres técnicas son conceptualmente diferentes, seleccionan un número de descriptores similar de cada clase. Propusimos una combinación de técnicas de aprendizaje de máquina para buscar un patrón estructural en el conjunto de semioquímicos y posteriormente realizar la clasificación de estos. El patrón se estableció a partir de la alta pertenencia de un subconjunto de estos metabolitos a los grupos que fueron obtenidos por un método de agrupamiento basado en lógica difusa, C-means; el patrón descubierto corresponde a las rutas biosintéticas por las cuales se obtienen biológicamente. Esta primera clasificación se corroboró con el empleo de mapas autoorganizados de Kohonen. Para clasificar aquellos semioquímicos cuya pertenencia a una ruta no quedaba claramente definida, construimos dos modelos de perceptrones multicapa, los cuales tuvieron un desempeño aceptable.

Abstract In this work we consider 148 semiochemicals reported for the family Scarabaeidae, whose chemical structure was characterized using a set of 200 molecular descriptors from five different classes. The selection of the most discriminating descriptors was carried out with three different techniques: Principal Component Analysis, for each class of descriptors, Random Forests and Boruta-Shap, applied to the total of descriptors. Although the three techniques are conceptually different, they select a similar number of descriptors from each class. We proposed a combination of machine learning techniques to search for a structural pattern in the set of semiochemicals and then perform their classification. The pattern was established from the high belonging of a subset of these metabolites to the groups that were obtained by a grouping method based on fuzzy C-means logic; the discovered pattern corresponds to the biosynthetic pathway by which they are obtained biologically. This first classification was corroborated with Kohonen's self-organizing maps. To classify those semiochemicals whose belonging to a biosynthetic pathway was not clearly defined, we built two models of Multilayer Perceptrons which had an acceptable performance.

Resumo Neste trabalho consideramos 148 semioquímicos reportados para a família Scarabaeidae, cuja estrutura química foi caracterizada usando um conjunto de 200 descritores moleculares de 5 classes diferentes. A seleção dos descritores mais discriminantes foi realizada com três técnicas diferentes: Análise de Componentes Principais, para cada classe de descritores, Florestas Aleatórias e Boruta-Shap, aplicadas a todos os descritores. Embora as três técnicas sejam conceitualmente diferentes, elas selecionaram um número semelhante de descritores de cada classe. Nós propusemos uma combinação de técnicas de aprendizado de máquina para buscar um padrão estrutural no conjunto de semioquímicos e então realizar sua classificação. O padrão foi estabelecido a partir da alta pertinência de um subconjunto desses metabólitos aos grupos que foram obtidos por um método de agrupamento baseado em lógica fuzzy, C-means; o padrão descoberto corresponde às rotas biossintéticas pelas quais eles são obtidos biologicamente. Essa primeira classificação foi corroborada com o uso dos mapas auto-organizados de Kohonen. Para classificar os semioquímicos cuja pertença a uma rota não foi claramente definida, construímos dois modelos de Perceptrons Multicamadas que tiveram um desempenho aceitável.

The effect of the acid pretreatment temperature of natural diatomaceous earth on the Si/Al ratio of ZSM-5 zeolite

Resumen La tierra de diatomea boliviana es una fuente de silicio potencialmente más económica en comparación a los reactivos de alta pureza comúnmente utilizados para la síntesis de zeolitas. Dada su composición compleja es necesario realizarle un pretratamiento ácido con el fin de reducir las impurezas y regular el contenido de aluminio. En este artículo se realizaron múltiples experimentos durante la etapa de pretratamiento ácido. La temperatura del pretratamiento ácido fue modificada en un rango entre 50 y 155 °C esto con el fin de determinar su efecto en la relación Si/Al final. Los resultados mostraron que la relación Si/Al puede ser modulada en un rango entre 6,2 y 38,1. Posteriormente, se obtuvieron zeolitas a partir de la tierra de diatomea modificada. Las zeolitas obtenidas presentaron una relación Si/Al entre 9,6 y 40,2. Se aplicaron distintas técnicas de caracterización para la determinación de las propiedades. El grado de cristalinidad y el área superficial específica están directamente relacionadas con la relación Si/Al. Los sitios ácidos están conformados por ácidos fuertes de tipo Brönsted y ácidos fuertes y débiles de tipo Lewis. Para la zeolita con menor relación Si/Al se determinó una elevada acidez total (>0,51 molNH3/Kgzeolita), mientras que para la zeolita con mayor relación Si/Al la acidez total se redujo considerablemente (<0,38 molNH3/Kgzeolita).

Abstract Bolivian diatomaceous earth is a potentially lower cost silica source than conventional high purity reagents used in zeolite synthesis. Due to its complex composition, it is necessary to pre-treat it with sulfuric acid in order to reduce impurities and regulate the aluminum content. In the present work several experiments were carried out with natural Bolivian diatomaceous earth in the pre-treatment stage. In order to determine the effect on the final Si/Al ratio, the temperature of the acid pre-treatment was varied between 50 to 155 °C. The results show that the Si/Al ratio can be modulated from 6.2 up to 38.1. These treated diatomaceous earth samples were used to synthetise ZSM-5 zeolite. The obtained ZSM-5 zeolites have a Si/Al ratio in the following range: 9.6 to 40.2. XRD, NH3-TPD and Nitrogen Physisorption techniques were used to characterise the properties of the obtained zeolites. The degree of crystallisation and the specific surface area are directly related to the Si/Al ratio, resulting in high values at high Si/Al ratios. The acid sites are composed of strong Brönsted acid sites and, strong and weak Lewis acid sites. For the zeolite with a low Si/Al ratio a high total acidity was found (>0.51 molNH3/Kgzeolite), while at high Si/Al ratios the total acidity is reduced (<0.38 molNH3/Kgzeolite).

Resumo A terra diatomácea boliviana é uma fonte potencialmente mais barata de silício em comparação com os reagentes de alta pureza comumente usados para a síntese de zeólitas. Dada a sua composição complexa, é necessário realizar um pré-tratamento ácido para reduzir as impurezas e regular o teor de alumínio. No presente trabalho, vários experimentos foram realizados durante a etapa de pré-tratamento ácido. A temperatura do pré-tratamento ácido foi modificada em uma faixa entre 50 e 155 °C para determinar seu efeito na relação Si/Al final. Os resultados mostram que a razão Si/Al pode ser modulada em uma faixa entre 6,2 e 38,1. Posteriormente, as zeólitas foram obtidas a partir de terra diatomácea modificada. As zeólitas obtidas possuem uma razão Si/Al entre 9,6 e 40,2. Diferentes técnicas de caracterização foram aplicadas para determinar as propriedades. O grau de cristalinidade e a área superficial específica estão diretamente relacionados com a razão Si/Al. Os sítios ácidos são compostos por ácidos fortes do tipo Brönsted e ácidos fortes e fracos do tipo Lewis. Para a zeólita com menor relação Si/Al, foi determinada uma alta acidez total (>0,51 molNH3/Kgzeólita), enquanto para a zeólita com maior relação Si/Al, a acidez total foi consideravelmente reduzida (<0,38 molNH3/Kgzeolita).