Detergentes: De los principios físicos a las aplicaciones biofarmacéuticas (o por qué prevenimos la covid-19 con agua y jabón / Detergents: From physical principles to biopharmaceutical applications (or why we fight covid-19 with toilet soap)

Los detergentes son anfifilos solubles que poseen la capacidad de solubilizar grasas, dando lugar a micelas mixtas lípido-detergente, que son solubles en agua. Los detergentes son ampliamente utilizados en las industrias alimentaria y de bebidas, textil, médica y farmacéutica, entre otras. En biología molecular, los detergentes son herramientas insustituibles en la solubilización de las membranas celulares y la posterior purificación de proteínas de membrana. La presente revisión resume cuatro décadas de investigación sobre detergentes en el laboratorio de los autores. Una introducción sobre los detergentes y las membranas va seguida por una descripción cuantitativa detallada del mecanismo de solubilización de la membrana por los detergentes, y por una discusión crítica del concepto de membranas resistentes a los detergentes en relación con la hipótesis de las balsas lipídicas (rafts). A continuación, se incluye una sección experimental que resume los principales resultados del grupo de los autores. Finalmente, se describen algunas aplicaciones biofarmacéuticas. Como ejemplo práctico, se discute el uso de jabón de tocador en la prevención de la COVID-19. (AU)

Detergents are soluble amphiphiles that possess the capacity to solubilize fats, giving rise to water-soluble, lipid-detergent mixed micelles. Detergents find an extensive use in food and drink, textile, medical and pharmaceutical industries, among others. In molecular biology, detergents are irreplaceable tools in the solubilization of cell membranes and subsequent membrane protein purification. The present review summarizes four decades of investigation on detergents in the authors’ laboratory. An introduction on detergents and membranes is followed by a detailed, quantitative description of the mechanism of membrane solubilization by detergents, and a critical discussion of the concept of detergent-resistant membranes as related to the lipid raft hypothesis. An experimental section follows, summarizing the main results in the authors’ group. Finally, some biopharmaceutical applications are described. As a working example, the use of toilet soap in the prevention of COVID-19 is discussed. (AU)

Estructura, propiedades y genética de las caseínas de la leche: una revisión / Structure, properties and genetic of milk caseins: a review / Estrutura, propriedades e genética das caseínas do leite: uma revisão

Resumen La leche es un alimento esencial para los humanos y una de sus importancias radica en el contenido de proteínas lácteas. Las proteínas más frecuentes en este preciado líquido son las caseínas (αS1-caseína, αS2-caseína, β-caseína y κ-caseína), las cuales son fuente de aminoácidos para la dieta de los mamíferos en sus primeros días de vida. En la leche, las caseínas, están formadas por agregados moleculares de proteínas de tamaños variables denominados micelas. El objetivo de esta revisión es presentar un panorama general de la estructura, propiedades y genética de las caseínas lácteas y su relación con la salud humana. A partir de esta revisión, se pudo establecer, que las αs1 y αs2 caseínas se encuentran en conjunto con la β-caseína, formando el núcleo micelar, interactuando con los iones de calcio, para formar y mantener la micela estable. Animales caracterizados genéticamente con algunas variantes de estas proteínas, se asocian con un rendimiento en el volumen de leche. La κ-caseína, por su parte, está asociada con un aumento en el rendimiento y calidad de los quesos, de ahí su importancia económica, mientras que las formas más comunes de β-caseína en razas de ganado lechero son A1 y A2. La β-caseína A2 no presenta efectos negativos a la salud humana, por el contrario, ha sido asociada con propiedades reductoras de colesterol y triacilglicéridos. Sin embargo, la variante A1 de la β-caseína produce un péptido bioactivo denominado β-casomorfina-7 (BCM-7), que puede desempeñar un papel etiológico poco claro en el desarrollo de algunas enfermedades en humanos, tales como: enfermedad isquémica del corazón, diabetes mellitus tipo 1, síndrome de muerte súbita infantil (SIDS), desórdenes neurológicos, como autismo y esquizofrenia.

Abstract Milk is an essential food for humans and one of the reasons of its importance lies in the content of milk proteins. The most frequent proteins in this precious liquid are caseins (αS1-casein, αS2-casein, β-casein and κ-casein), which are a source of amino acids for the diet of mammals in their first days of life. In milk, caseins are made up of molecular aggregates of proteins of varying sizes called micelles. The objective of this review is to present an overview of the structure, properties and genetics of dairy caseins and their relation with human health. From this review, it was established that αs1 and αs2 caseins are found together with β-casein, forming the micellar nucleus and interacting with calcium ions, to form and maintain stable the micelle. Animals genetically characterized with some variants of these proteins are associated with a yield in milk volume. For its part, κ-casein is associated with an increase in the yield and quality of cheeses, hence its economic importance, while the most common forms of β-casein in dairy cattle are A1 and A2. β-casein A2 does not have negative effects on human health; on the contrary, it has been associated with lowering properties of cholesterol and triacylglycerides. However, the A1 variant of β-casein produces a bioactive peptide called β-casomorphin-7 (BCM-7), which may play an unclear etiological role in the development of some diseases in humans, such as: ischemic heart disease, type 1 diabetes mellitus, sudden infant death syndrome (SIDS), neurological disorders, such as autism and schizophrenia.

Resumo O leite é um alimento essencial para o ser humano e uma de suas principais característica é o teor de proteínas do leite. As proteínas mais frequentes neste líquido são as caseínas (αS1-caseína, αS2-caseína, β-caseína e κ-caseína), que são uma fonte de aminoácidos para a dieta dos mamíferos nos primeiros dias de vida. As caseínas no leite são constituídas por agregados moleculares de proteínas de variados tamanhos, chamados micelas. O objetivo desta revisão é apresentar uma visão geral da estrutura, propriedades e genética das caseínas lácteas e sua relação com a saúde humana. A partir desta revisão, foi estabelecido que as caseínas αs1 e αs2 são encontradas em conjunto com a β-caseína, formando o núcleo micelar, interagindo com os íons cálcio, para formar e manter a micela estável. Animais geneticamente caracterizados com algumas variantes dessas proteínas estão associados com o rendimento da produção de leite. Por sua vez, a κ-caseína está associada ao aumento do rendimento da produção e da qualidade dos queijos, por isso sua importância econômica, enquanto as formas mais comuns de β-caseína em bovinos leiteiros são A1 e A2. A Β-caseína A2 não tem efeitos negativos na saúde humana, pelo contrário, tem sido associada a propriedades redutoras do colesterol e dos triacilglicéridos. No entanto, a variante A1 da β-caseína produz um peptídeo bioativo denominado β-casomorfina-7 (BCM-7), que pode desempenhar uma função etiológico ainda desconhecida no desenvolvimento de algumas doenças em humanos, tais como: doença isquêmica do coração, diabetes mellitus tipo 1, síndrome da morte súbita infantil (SMSL), distúrbios neurológicos, como autismo e esquizofrenia.

Antioxidant activity in heterogeneous and homogeneous system of the resinous exudates from Heliotropium stenophylum and H. sinuatum and of 3-O-methylgalangin their main component / Actividad antioxidante en sistema heterogéneo y homogéneo de los exudados resinosos de Heliotropium stenophyllum y H. sinuatum y de 3-O-methylgalangina su componente mayoritario

The antioxidant activity of resinous extracts obtained from H. stenophylum and H. sinuatum species, was evaluated through ORAC index (Oxygen Radical Absorbance Capacity) in water phase and in presence of Triton X-100 micelles, using as test molecules to pyrogallol red (PGR) and evaluating their reduction by the action of peroxyl radicals obtained from thermolysis of AAPH. The results show that these extracts protect to PGR of the action of the radicals. This protection is reduced drastically in the presence of Triton X-100 micelles. The same effect was observed with the main flavonoid of these extracts (3-O-methylgalangin). These results show the importance of the media of reaction of pure compounds and/or extracts at the time of to take into account their use as antioxidants.

La actividad antioxidante de exudados resinosos obtenidos desde las especies H. stenophylum y H. sinuatum, fue evaluada a través del ensayo ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity) en fase acuosa y en presencia de micelas de Triton X-100, usando como molécula prueba a pirogalol rojo (PGR) y evaluando su reducción frente a la acción de radicales peróxidos obtenidos desde la termólisis de AAPH. Los resultados muestran que estos extractos protegen al PGR de la acción de los radicales. Esta protección es reducida drásticamente en presencia de micelas de Tritón X-100. El mismo efecto fue observado con el flavonoide mayoritario de estos extractos (3-O-metilgalangina). Estos resultados muestran la importancia de considerar el medio de reacción de compuestos puros y/o extractos al momento de tomar en cuenta su uso como antioxidantes.

Polymeric micelles and molecular modeling applied to the development of radiopharmaceuticals

Micelles composed of amphiphilic copolymers linked to a radioactive element are used in nuclear medicine predominantly as a diagnostic application. A relevant advantage of polymeric micelles in aqueous solution is their resulting particle size, which can vary from 10 to 100 nm in diameter. In this review, polymeric micelles labeled with radioisotopes including technetium (99mTc) and indium (111In), and their clinical applications for several diagnostic techniques, such as single photon emission computed tomography (SPECT), gamma-scintigraphy, and nuclear magnetic resonance (NMR), were discussed. Also, micelle use primarily for the diagnosis of lymphatic ducts and sentinel lymph nodes received special attention. Notably, the employment of these diagnostic techniques can be considered a significant tool for functionally exploring body systems as well as investigating molecular pathways involved in the disease process. The use of molecular modeling methodologies and computer-aided drug design strategies can also yield valuable information for the rational design and development of novel radiopharmaceuticals.

Micelas poliméricas compostas de copolímeros ligadas a um elemento radioativo são utilizadas em Medicina Nuclear com aplicação predominantemente diagnóstica. A vantagem relevante da utilização de micelas poliméricas em solução aquosa é o tamanho de suas partículas, as quais podem variar de 10 a 100 nm de diâmetro. Neste trabalho de revisão são apresentadas micelas poliméricas marcadas com radioisotopos, como tecnécio-99m (99mTc) e índio-111 (111In), assim como suas aplicações clínicas em técnicas de diagnóstico como Tomografia por emissão de Fóton Único (Single photon Emission Computed Tomography - SPECT), cintilografia, e Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Neste contexto, sua aplicação em diagnóstico de sistema linfático e linfonodo sentinela recebe atenção especial. O emprego de técnicas de diagnóstico pode ser considerado uma ferramenta importante para a exploração de sistemas no organismo humano assim como para a investigação de caminhos moleculares envolvidos nos processos de diversas doenças. O uso de metodologias de modelagem molecular e estratégias de desenvolvimento de fármacos assistidas computacionalmente também pode fornecer informações valiosas para o planejamento e o desenvolvimento racional de novos radiofármacos.

Micelas reversas de lecitina de soja: uma alternativa para purificação de proteínas / Soybean lecithin reversed micelles: an alternative for protein purification

No presente trabalho, estudaram-se os efeitos de diversos parâmetros sobre a extração das proteínas caseína e albumina de soro bovino empregando micelas reversas de lecitina de soja. Independentemente da condição empregada, a extração da albumina apresentou baixo rendimento (variando de 0 por cento a 4 por cento, aproximadamente), resultado de um significativo efeito de exclusão por tamanho. Com relação à caseína, o rendimento da extração aumentou 23 vezes com o aumento do tempo de agitação, ou seja, com o maior tempo de contato entre a proteína e o sistema de micelas reversas. A adição de 1-hexanol ao sistema, usado como co-solvente, foi efetiva, aumentando a solubilização da caseína em 36 por cento, sendo os rendimentos da extração desta proteína muito influenciados pelo pH. Os valores máximos de eficiência obtidos foram de 20 por cento em pH 7,9, 80 por cento em pH 5,4 e 100 por cento em pH 5,0 (pH próximo ao pI da proteína).

In this work, the effect of different parameters for extraction of casein and bovine serum albumin (BSA) were studied. Such proteins were extracted by soybean lecithin reversed micelles. BSA extraction was not effective, independent of the extraction conditions employed. Owing to its molar mass, the effect of exclusion by size was clearly observed. The casein extraction yield increased about 23-fold as a function of agitation time. In other words, the increase occurred by using higher contact time between protein and reversed micelles. The use of hexanol as a co-solvent was effective, and increased casein extraction to 36 percent. The extraction values were strongly influenced by pH, and the high extraction yield was obtained under the following conditions: 20 percent at pH 7.9, 80 percent at pH 5.4 e 100 percent at pH 5.0 (close to casein isoelectrical point).